Surveillance cardiaque sans contact via enceintes intelligentes : un système révolutionnaire

Les enceintes intelligentes se sont avérées habiles à surveiller certains problèmes de santé à domicile, notamment la détection d'arrêt cardiaque ou la surveillance de la respiration des bébés. Maintenant, les enceintes peuvent être utilisées pour suivre le mouvement minuscule des battements cardiaques individuels chez une personne assise devant l'enceinte.

Le système surveille les battements cardiaques réguliers et irréguliers sans contact physique. Il envoie des sons inaudibles depuis l'enceinte dans une pièce et, en fonction de la façon dont les sons sont reflétés vers l'enceinte, il peut identifier et surveiller les battements cardiaques individuels. Comme le battement cardiaque est un si petit mouvement sur la surface de la poitrine, le système utilise l'apprentissage automatique pour aider l'enceinte à localiser les signaux provenant des battements cardiaques réguliers et irréguliers. Lorsqu'il a été testé sur des participants en bonne santé et des patients cardiaques hospitalisés, l'enceinte intelligente a détecté des battements cardiaques qui correspondaient étroitement à ceux détectés par les moniteurs de battements cardiaques standards.

Bien que beaucoup de gens soient familiers avec le concept de fréquence cardiaque, les médecins s'intéressent davantage à l'évaluation du rythme cardiaque. La fréquence cardiaque est la moyenne des battements cardiaques dans le temps, tandis qu'un rythme cardiaque décrit le motif des battements. Si une personne a une fréquence cardiaque de 60 battements par minute, elle pourrait avoir un rythme cardiaque régulier — un battement par seconde — ou un rythme cardiaque irrégulier — les battements sont dispersés aléatoirement sur cette minute mais font encore une moyenne de 60 battements par minute.

Les troubles du rythme cardiaque sont en fait plus courants que certaines autres affections cardiaques bien connues. Les arythmies cardiaques peuvent causer des morbidités majeures telles que les accidents vasculaires cérébraux, mais peuvent être hautement imprévisibles dans leur occurrence et donc difficiles à diagnostiquer. La clé pour évaluer le rythme cardiaque réside dans l'identification des battements cardiaques individuels. Pour ce système, la recherche des battements cardiaques commence lorsqu'une personne s'assoit à 30-60 cm devant l'enceinte intelligente.

Ensuite, le système joue un son continu inaudible qui rebondit sur la personne et revient vers l'enceinte. En fonction de la façon dont le son retourné a changé, le système peut isoler les mouvements sur la personne — y compris la montée et la descente de leur poitrine lorsqu'ils respirent.

Le mouvement de la respiration de quelqu'un est d'ordres de grandeur plus important sur la paroi thoracique que le mouvement des battements cardiaques, ce qui pose un défi. De plus, le signal de respiration n'est pas régulier, il est donc difficile de simplement le filtrer. Comme les enceintes intelligentes ont plusieurs microphones, un algorithme de formation de faisceau a été conçu pour aider les enceintes à trouver les battements cardiaques.

L'équipe a conçu un algorithme d'apprentissage automatique auto-supervisé, qui apprend sur le tas au lieu d'un ensemble d'entraînement. Cet algorithme combine les signaux de tous les microphones de l'enceinte intelligente pour identifier le signal de battement cardiaque insaisissable.

Les signaux de battement cardiaque que l'enceinte intelligente détecte ne ressemblent pas à ceux généralement associés aux moniteurs de battement cardiaque traditionnels. Les chercheurs ont utilisé un second algorithme pour segmenter le signal en battements cardiaques individuels afin que le système puisse extraire ce qu'on appelle l'intervalle inter-battements, ou la quantité de temps entre deux battements cardiaques.

Les chercheurs ont testé un prototype d'enceinte intelligente exécutant ce système sur deux groupes : 26 participants en bonne santé et 24 patients hospitalisés avec une diversité de conditions cardiaques, y compris fibrillation atriale et insuffisance cardiaque. L'équipe a comparé l'intervalle inter-battements de l'enceinte intelligente avec celui d'un moniteur de battement cardiaque standard. Sur les près de 12 300 battements cardiaques mesurés pour les participants en bonne santé, l'intervalle inter-battements médian de l'enceinte intelligente était à 28 millisecondes du moniteur standard. L'enceinte intelligente a performé presque aussi bien avec les patients cardiaques : sur les plus de 5 600 battements cardiaques mesurés, l'intervalle inter-battements médian était à 30 millisecondes du standard.

Actuellement, le système est configuré pour des vérifications ponctuelles. Si une personne s'inquiète de son rythme cardiaque, elle peut s'asseoir devant une enceinte intelligente pour obtenir une lecture. Mais l'équipe espère que les futures versions pourraient surveiller en continu les battements cardiaques pendant que les gens dorment — ce qui pourrait aider les médecins à diagnostiquer des conditions telles que l'apnée du sommeil.