Pulse-Fi: Το Wi-Fi που μετρά τον καρδιακό παλμό με ακρίβεια γιατρού

Επιστήμονες του Πανεπιστημίου UC Santa Cruz ανέπτυξαν ένα σύστημα που αξιοποιεί το οικιακό Wi-Fi για να «διαβάσει» την καρδιακή συχνότητα με εντυπωσιακή ακρίβεια. Το Pulse-Fi, όπως ονομάζεται ανιχνεύει τις ανεπαίσθητες μεταβολές που προκαλεί η καρδιά στο σήμα του Wi-Fi, ακόμη κι όταν το άτομο αλλάζει θέση ή βρίσκεται σε απόσταση μερικών μέτρων.

Η δυσκολία που αντιμετώπιζαν ως τώρα παρόμοιες απόπειρες ήταν ότι οι μικροσκοπικές διακυμάνσεις που δημιουργεί ο παλμός καλύπτονταν εύκολα από τις κινήσεις του σώματος ή από εμπόδια στον χώρο. Η λύση όμως δόθηκε από την ομάδα του UC Santa Cruz, με συνδυασμό φθηνών πομπών και αλγορίθμων μηχανικής μάθησης, που μπορούν να ξεχωρίσουν τον ρυθμό της καρδιάς μέσα στον «θόρυβο». Από την έρευνά τους προέκυψε ένα εργαλείο αποδοτικό σε πραγματικές συνθήκες και όχι μόνο σε ελεγχόμενο εργαστηριακό περιβάλλον.

Πώς λειτουργεί το Pulse-Fi

Όπως διαβάζουμε στο ZME Science, το μυστικό της επιτυχίας βρίσκεται στους μικροελεγκτές ESP32, που κοστίζουν μόλις λίγα ευρώ και διαθέτουν ενσωματωμένο Wi-Fi και Bluetooth. Οι ερευνητές τοποθέτησαν ένα τέτοιο σύστημα στη βιβλιοθήκη του πανεπιστημίου, καταγράφοντας τις αλλαγές του σήματος καθώς οι συμμετέχοντες κινούνταν στον χώρο. Ταυτόχρονα κατέγραφαν τον καρδιακό παλμό τους με οξύμετρο για να έχουν μια αξιόπιστη βάση σύγκρισης. Με αυτόν τον τρόπο εκπαίδευσαν ένα νευρωνικό δίκτυο να αναγνωρίζει τα μοτίβα που συνδέονται με τον ρυθμό της καρδιάς.

Για να δοκιμάσουν τη μέθοδο, αξιοποίησαν επίσης δεδομένα από πειράματα στη Βραζιλία που είχαν καταγραφεί με Raspberry Pi, ένα φθηνό και διαδεδομένο μικροϋπολογιστή. Οι έλεγχοι έγιναν με 118 άτομα σε 17 διαφορετικές στάσεις και δραστηριότητες – από το περπάτημα μέχρι την κατάκλιση. Το σύστημα χρειάστηκε μόλις πέντε δευτερόλεπτα παρατήρησης για να δώσει αποτελέσματα με μέσο σφάλμα περίπου μισό παλμό το λεπτό, ενώ η ακρίβεια διατηρήθηκε ακόμη και σε απόσταση τριών μέτρων.

Από τις δοκιμές στο εργαστήριο στην πραγματική ζωή

Η σταθερότητα της τεχνολογίας σε διαφορετικές θέσεις και αποστάσεις αποτελεί σημαντική πρόοδο σε σχέση με παλαιότερα εγχειρήματα, όπου η παραμικρή μετακίνηση ακύρωνε την προσπάθεια. Μάλιστα, οι ερευνητές εκτιμούν ότι αν το Pulse-Fi συνδυαστεί με εμπορικά router, που διαθέτουν ισχυρότερο εξοπλισμό, η ακρίβεια θα μπορούσε να αυξηθεί ακόμη περισσότερο.

Το εντυπωσιακό σε αυτή τη μέθοδο μέτρησης των καρδιακών παλμών είναι το ελάχιστο κόστος του εξοπλισμού. Αυτό ανοίγει τον δρόμο για μια νέα εποχή στην παρακολούθηση υγείας, ιδιαίτερα για όσους δεν έχουν τη δυνατότητα να αγοράζουν ακριβά wearables ή απλώς δεν θέλουν να τα φορούν συνεχώς. Ένα οικιακό δίκτυο Wi-Fi θα μπορούσε στο μέλλον να λειτουργεί σαν «αόρατος γιατρός», ελέγχοντας διακριτικά τους βασικούς δείκτες ζωής.

Παρά τις προκλήσεις, οι προοπτικές είναι μεγάλες. Η ομάδα ήδη εξετάζει την επέκταση της μεθόδου ώστε να μετρά και τον ρυθμό αναπνοής ή να ανιχνεύει υπνική άπνοια, μια διαταραχή που συχνά μένει αδιάγνωστη. Αν οι εξελίξεις συνεχιστούν με τον ίδιο ρυθμό, δεν αποκλείεται σε λίγα χρόνια το Wi-Fi να γίνει εργαλείο πρόληψης και καθημερινής υγειονομικής παρακολούθησης, μετατρέποντας το σαλόνι σε «έξυπνο ιατρείο». 

Η μελέτη δημοσιεύεται στο IEEE Xplore.