Detak jantung yang memperjelas? Kepala gemetar menandakan denyut nadi

Sebuah program komputer baru dapat mengetahui denyut nadi seseorang tanpa menyentuhnya. Ini menganalisis video orang-orang yang mencoba untuk tetap diam dan melihat tanda centang kecil yang menunjukkan setiap detak jantung.

Belum diuji secara klinis, algoritma ini dapat memberikan cara untuk memeriksa kesehatan bayi baru lahir dan orang lanjut usia dengan kulit yang mudah rusak. Kamera yang diimpor ke dalam program pada prinsipnya dapat memantau seseorang secara terus menerus.

(tanda kutip)

Guha Balakrishnan, mahasiswa pascasarjana Massachusetts Institute of Technology yang memberikan presentasi proyek timnya Pada tanggal 27 Juni di konferensi Pengenalan Pola Visi Komputer IEEE di Portland, Oregon, tidak bermaksud untuk mempelajari jantung. Dia berencana mengukur laju pernapasan seseorang dengan memfilmkan gerakan kepala mereka ke atas dan ke bawah seiring dengan ekspansi dan kontraksi paru-paru mereka. Namun kemudian videonya mengungkapkan kejang halus dan menarik yang terjadi secara berkala.

“Saya menyadarinya secara kebetulan,” kata Balakrishnan.

Dia menemukan kembali sebuah fenomena dikenal dalam ilmu kedokteran selama lebih dari 130 tahun. Setiap kali jantung berdetak, tubuh melonjak. Sebab, darah yang mengalir naik dari jantung dialirkan ke bawah melalui aorta, begitu juga melalui pembuluh darah yang bertemu di kepala. Fisika menyatakan bahwa gaya ke bawah harus dilawan dengan gaya ke atas pada pembuluh darah. Jadi tubuh — dan kepalanya — terangkat seperti roket bertenaga air.

Alat praktis pertama yang mengukur denyut nadi dengan memantau getaran ini berasal dari tahun 1936. Balistokardiograf, yang ditemukan oleh dokter Amerika Isaac Starr, tampak seperti tempat tidur. Kejang-kejang pada pasien yang diregangkan mengguncang tempat tidur ke depan dan ke belakang.

Perubahan gagasan Balakrishnan pada abad ke-21 tidak memerlukan kebohongan. Setiap pengguna menatap kamera video hingga 90 detik sambil berusaha sekuat tenaga untuk tidak bergerak. Perangkat lunak mendeteksi hingga 1.000 titik di wajah dan kemudian menghilangkan gerakan lambat atau cepat yang terkait dengan pernapasan atau penyesuaian yang tidak disengaja yang dilakukan kepala agar tetap seimbang dan tegak.

Untuk mengetahui pergerakan yang disebabkan oleh kontraksi jantung diperlukan teknik matematika yang dikembangkan lebih dari satu abad yang lalu yang disebut analisis komponen utama. Ia menemukan pola dalam data yang kompleks dan sering digunakan untuk algoritma pengenalan wajah. Dalam hal ini, program komputer mencoba kombinasi berbeda dari titik-titik yang dilacak dan memilih salah satu yang bergerak secara ritmis dengan kecepatan paling stabil.

“Memilih sinyal sekecil itu bukanlah hal yang sepele,” kata Ira Kemelmacher-Shlizerman, ilmuwan komputer di Universitas Washington di Seattle. “Ini mengesankan.”

Denyut nadi delapan belas sukarelawan sehat diambil, baik melalui video maupun dengan standar emas saat ini: elektrokardiograf, instrumen yang mendeteksi impuls listrik yang dihasilkan oleh jantung. Teknik baru ini akurat dalam beberapa detak per menit. Bagi sebagian besar subjek, alat ini juga berfungsi dengan baik dalam mengukur berapa lama setiap detak jantung berlangsung dan mendeteksi variabilitas detak demi detak, yang dianggap berperan dalam beberapa masalah kesehatan.

Secara keseluruhan, kinerjanya sebanding dengan pendekatan berbasis video lainnya yang dikembangkan di MIT dan Universitas California, Irvine. Tim di universitas tersebut mengamati perubahan warna pada wajah untuk mengidentifikasi detak jantung. Kamera digital mereka melihat rona merah yang menyertai setiap aliran darah ke kepala.

Balakrishnan akhirnya berharap untuk menggabungkan warna dan gerakan untuk menghasilkan sinyal yang lebih jelas. Namun langkah selanjutnya yang jelas untuk algoritma pembuktian prinsipnya, kata Kemelmacher-Shlizerman, adalah menunjukkan bahwa algoritma tersebut berfungsi di dunia nyata. Kondisi petir yang berbeda atau lingkungan yang sibuk dapat menutupi pergerakan kecil tersebut. Melatih algoritme untuk bekerja pada kepala yang bergerak bebas akan menjadi sebuah langkah maju. Jadi itu akan diuji pada orang-orang dengan masalah kesehatan.