Los investigadores han desarrollado un nuevo software que hace posible el uso de Cámaras térmicas conectadas a teléfonos móviles para rastrear qué tan rápido respira una persona. Este tipo de imagen térmica móvil podría usarse para monitorear los problemas respiratorios en personas mayores que viven solas. personas sospechosas de tener apnea del sueño o bebés en riesgo de síndrome de muerte súbita del lactante (SMSL).
En la revista The Optical Society (OSA) Óptica Biomédica Express , los investigadores informan que su nuevo software combinado con una cámara térmica de bajo costo funcionó bien al analizar la frecuencia respiratoria durante las pruebas que simulan movimientos y cambios de temperatura en el mundo real.
"A medida que las cámaras térmicas continúan haciéndose más pequeñas y menos costosas, esperamos que los teléfonos, Las computadoras y los dispositivos de realidad aumentada algún día incorporarán cámaras térmicas que se pueden utilizar para diversas aplicaciones, "dijo Nadia Bianchi-Berthouze de University College London, (Reino Unido) y líder del equipo de investigación. "Al utilizar cámaras térmicas de bajo costo, Nuestro trabajo es un primer paso hacia la incorporación de la termografía en la vida cotidiana de las personas. Este enfoque se puede utilizar en lugares donde otros sensores podrían no funcionar o causar preocupación ".
Además de detectar problemas respiratorios, El nuevo enfoque podría algún día permitir que la cámara de su computadora detecte irregularidades sutiles en la respiración asociadas con el dolor o el estrés y luego envíe indicaciones que lo ayuden a relajarse y regular la respiración. Aunque se pueden usar cámaras de video tradicionales para rastrear la respiración, no funcionan bien en situaciones de poca luz y pueden causar problemas de privacidad cuando se usan para monitorear en hogares de ancianos, por ejemplo.
"Las cámaras térmicas pueden detectar la respiración durante la noche y durante el día sin necesidad de que la persona use ningún tipo de sensor, "dijo Youngjun Cho, primer autor del artículo. "En comparación con una cámara de video tradicional, una cámara térmica es más privada porque es más difícil identificar a la persona ".
Cámaras térmicas personales
Cámaras térmicas, que utilizan longitudes de onda infrarrojas para revelar la temperatura de un objeto o escena, se han utilizado en una variedad de aplicaciones de monitoreo durante algún tiempo. Recientemente, su precio y tamaño han bajado lo suficiente como para que sean prácticos para uso personal, con pequeñas cámaras térmicas que se conectan a teléfonos móviles ahora disponibles por alrededor de $ 200.
"Grande, Se han utilizado costosos sistemas de imágenes térmicas para medir la respiración mediante el seguimiento de los cambios de temperatura dentro de las fosas nasales en entornos controlados. ", dijo Cho." Queríamos usar los nuevos sistemas portátiles para hacer lo mismo mediante la creación de un método de seguimiento respiratorio basado en teléfonos inteligentes que podría usarse en casi cualquier entorno o actividad. Sin embargo, descubrimos que en situaciones del mundo real este tipo de imágenes térmicas móviles se veía afectado por cambios en la temperatura del aire y el movimiento corporal ".
Para solucionar estos problemas, los investigadores desarrollaron algoritmos que se pueden usar con cualquier cámara térmica para compensar los cambios de temperatura ambiente y rastrear con precisión las fosas nasales mientras la persona se mueve. Además, los nuevos algoritmos mejoran la forma en que se procesan las señales respiratorias. En lugar de promediar las lecturas de temperatura de píxeles 2D alrededor de las fosas nasales, como se ha hecho en el pasado, Cho desarrolló una forma de tratar el área como una superficie 3D para crear una medición más refinada de la temperatura en las fosas nasales.
Pruebas en situaciones del mundo real
Además de las pruebas de laboratorio en interiores, Los investigadores utilizaron el enfoque de imágenes térmicas móviles para medir la respiración de los voluntarios en un escenario que incluía ejercicios de respiración con cambios en la temperatura ambiente y en una prueba sin restricciones en la que los voluntarios caminaban dentro y fuera de un edificio. Durante las pruebas de marcha, la cámara térmica se colocó entre 20 y 30 centímetros de la cara de una persona utilizando un equipo que sujetaba la cámara a un sombrero. Luego, un cable conectó la cámara con un teléfono móvil que llevaban los voluntarios del estudio. También es posible sostener un teléfono inteligente con una cámara de imágenes a unos 50 centímetros de la cara para medir la respiración.
"Para los tres tipos de estudios, los algoritmos mostraron un rendimiento significativamente mejor en el seguimiento del área de las fosas nasales que otros métodos de última generación, "dijo Cho." En términos de estimar la frecuencia respiratoria, las pruebas fuera del laboratorio mostraron los mejores resultados en comparación con los últimos algoritmos. Aunque los resultados fueron comparables a los del sensor de cinturón de respiración tradicional, para situaciones móviles, nuestro enfoque parece ser más estable porque el cinturón tiende a aflojarse ".
Debido a que el nuevo enfoque es más estable que los sensores respiratorios estándar del cinturón de pecho, el método podría usarse potencialmente para optimizar el rendimiento de un atleta al proporcionar una retroalimentación más confiable y precisa sobre los patrones de respiración durante el ejercicio.
Los investigadores llevaron su trabajo un paso más allá al inferir la carga mental o el estrés de una persona a través del análisis automático de la respiración. Utilizaron su software de imágenes térmicas para rastrear la respiración de las personas que podían moverse libremente mientras realizaban varios tipos de tareas. y los resultados se alinearon bien con los hallazgos de estudios que utilizaron equipos mucho más sofisticados, lo que indica que el enfoque basado en la cámara térmica portátil podría ser una herramienta útil para las aplicaciones que ayudan a las personas a relajarse.
"Al utilizar imágenes térmicas móviles para controlar solo la respiración, obtuvimos resultados muy comparables a lo que habían encontrado otros estudios, "dijo Bianchi-Berthouze." Sin embargo, esos estudios utilizaron complejos, técnicas de vanguardia que implicaron múltiples sensores que monitorean no solo la respiración sino también la frecuencia cardíaca ".
La versión actual del software no estima la frecuencia respiratoria en tiempo real, pero los investigadores están trabajando para incorporar esta capacidad y probar sus algoritmos en situaciones más reales.
