Το Έργο

Ο πρώτος χρόνος της ζωής ενός παιδιού είναι ιδιαίτερα «ευαίσθητος» όσον αφορά στην έγκαιρη αναγνώριση και διάγνωση παθολογικών καταστάσεων που απαιτούν άμεση ανίχνευση και παρέμβαση, καθώς πολλές φορές οι γονείς δεν μπορούν να εντοπίσουν ενδεικτικά σημάδια παθολογίας στις κινήσεις και στους ήχους ενός βρέφους. Για παράδειγμα, πολλές μορφές επιληψίας δεν εκδηλώνονται απαραίτητα με έντονη κινητική σημειολογία, σπασμούς, οι οποίοι πιθανώς να γινόντουσαν αντιληπτοί από τους γονείς πιο εύκολα, παρά με συγκεκριμένα μοτίβα κίνησης τόσο του σώματος όσο και του προσώπου, τα οποία ένας μη έμπειρος παρατηρητής μπορεί να μην αξιολογήσει. Επιπλέον, καταστάσεις όπως καρδιακές αρρυθμίες, ο εμετός, το σύνδρομο αιφνίδιου θανάτου, οι διαταραχές της αναπνοής/ άπνοιες, κάποιες επιληπτικές κρίσεις είτε πυρετικοί σπασμοί, αν εκδηλωθούν κατά τη διάρκεια του ύπνου μπορούν υπό προϋποθέσεις ακόμα και να απειλήσουν τη ζωή ενός βρέφους αν δεν ανιχνευτούν εγκαίρως.

Όσο επιτακτική όμως είναι η ανάγκη για έγκαιρη ανίχνευση ιατρικών συμβάντων κατά τη διάρκεια του πρώτου έτους των βρεφών, άλλο τόσο σημαντικό είναι ένα σύστημα ανίχνευσης να μην είναι επεμβατικό ή ενοχλητικό. Ο ύπνος στα βρέφη είναι εξαιρετικά σημαντικός για την ανάπτυξή τους και δεν θα έπρεπε να διακυβεύεται εύκολα χρησιμοποιώντας φορητές συσκευές ή αισθητήρες που ενδέχεται να υποβαθμίσουν την ποιότητα της ανάπαυσης ενός μωρού.

Ο βασικός στόχος του xΒΛΕΨΙΣ είναι η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου συστήματος καταγραφής μη επεμβατικών σημάτων από το παιδικό κρεβάτι (κούνια) με στόχο τον υπολογισμό βιοδεικτών κατάλληλων να ανιχνεύουν δυνητικά παθολογικές καταστάσεις. Άλλωστε, η παγκόσμια αγορά συσκευών παρακολούθησης βρεφών τα τελευταία χρόνια συνεχώς μεγαλώνει και προβλέπεται να αυξηθεί περαιτέρω κατά τα επόμενα 4 χρόνια. Η προσθήκη καινοτόμων αλγορίθμων αναγνώρισης και κατηγοριοποίησης διαφόρων παθολογιών σε ένα ‘έξυπνο’ σύστημα παρακολούθησης βρεφών είναι ιδιαιτέρως σημαντική για την εξέλιξη των διαθέσιμων συσκευών του εμπορίου και την προσαρμογή τους στις ανάγκες των γονέων για ασφάλεια των παιδιών τους.

Το σύστημα που θα αναπτυχθεί από την ομάδα του xΒΛΕΨΙΣ θα αποτελείται από μια σειρά, φιλικών προς το χρήστη, ευφυών ηλεκτρονικών αισθητήρων με επίκεντρο μία βιντεοκάμερα παρακολούθησης υψηλής ανάλυσης (baby monitor), τοποθετημένη πάνω από το παιδικό κρεβάτι και ένα «έξυπνο» στρώμα. Συνοπτικά, θα διερευνήσουμε την καταγραφή και ανάλυση των παρακάτω βιοσημάτων:

• Καταγραφή video από κάμερα υψηλής ανάλυσης, αλλά και καταγραφή ήχου μέσω μικροφώνου υψηλής ευαισθησίας.
• Καταγραφή σήματος βαλλιστοκαρδιογραφήματος (ballistocardiogram – BCG), ενός σύνθετου βιοδείκτη που σχετίζεται με τον καρδιακό ρυθμό και τη μεταβλητότητά του και βασίζεται στη μέτρηση, με τη χρήση αισθητήρων πίεσης/στρώματος, της κίνησης/μετατόπισης του σώματος που προκύπτει λόγω της επιτάχυνσης του αίματος καθώς εκτοξεύεται και μετακινείται στα μεγάλα αγγεία.
• Ανίχνευση θερμοκρασίας και υγρασίας μέσω κατάλληλων αισθητήρων προσαρμοσμένων στο κρεβάτι του βρέφους.

Η ανάπτυξη ενός ευφυούς συστήματος ανίχνευσης των προαναφερθέντων, δυνητικά παθολογικών, καταστάσεων, μέσω εξελιγμένων αλγορίθμων μηχανικής μάθησης, θα έχει σαν αποτέλεσμα:

1. την ειδοποίηση των γονέων μέσω ‘έξυπνου’ συστήματος προειδοποίησης στο κινητό ή έξυπνο ρολόι τους, αν πρόκειται για ένα γεγονός που χρήζει άμεσης αντιμετώπισης, και
2. την συνεχή καταγραφή των βιοσημάτων του βρέφους κατά τη διάρκεια της νύχτας, τα οποία μετά από τη σύμφωνη γνώμη των γονέων θα μπορούν να αποστέλλονται στον παιδίατρο ή και στο εφημερεύον νοσοκομείο για αξιολόγηση (τα σημεία εκείνα στα οποία έχει ανιχνευτεί κάτι σημαντικό), είτε να αξιολογούνται στην καθιερωμένη επίσκεψη (αν κάτι δεν μοιάζει ιδιαίτερα κρίσιμο). Στην περίπτωση αυτή τυχόν περιστατικά που έλαβαν χώρα τη νύχτα και διαφορετικά δεν θα γινόντουσαν αντιληπτά από τους γονείς είναι πλέον στην διάθεση του παιδιάτρου παρέχοντας την δυνατότητα στον τελευταίο να ανατρέξει στις καταγραφές της κάμερας και των υπόλοιπων ιατρικών δεδομένων από τους αισθητήρες, προκειμένου να συνθέσει μια πληρέστερη εικόνα για το βρέφος.

Η ανάπτυξη ενός προϊόντος χαμηλού κόστους με τα παραπάνω χαρακτηριστικά έχει σαν αποτέλεσμα μια σειρά από σημαντικά πλεονεκτήματα:

• Η συνεχής καταγραφή βίντεο και ήχου από κάμερα υψηλής ευκρίνειας θα επιτρέπει την αποτελεσματική παρακολούθηση του βρέφους από τους γονείς, ενώ το σύστημα αναγνώρισης πιθανών παθολογιών, που θα βασίζεται στην καταγραφή και ανάλυση ποικίλων βιοσημάτων, θα επιτρέπει τον εντοπισμό περιστατικών που πιθανώς θα περνούσαν απαρατήρητα χωρίς τη χρήση του προτεινόμενου συστήματος.
• Διάφορες ιατρικές διαταραχές, όπως οι πυρετικοί σπασμοί, οι επιληπτικές κρίσεις ή η άπνοια είναι δυνατό να συμβούν σε χρόνο που οι γονείς δεν είναι παρόντες. Το προτεινόμενο σύστημα παρακολούθησης βοηθάει σημαντικά στη διάγνωση τέτοιων παθήσεων και την έγκαιρη αντιμετώπισή τους, χωρίς να έρχεται σε επαφή με το βρέφος.
• Το προτεινόμενο σύστημα βελτιώνει σημαντικά την αποτελεσματική αξιολόγηση των ιατρών που είναι επιφορτισμένοι με την παρακολούθηση βρεφών σε τόσο ευαίσθητες και δύσκολες, για τη διάγνωση, ηλικίες και ουσιαστικά αρκετές φορές καλούνται να αξιολογήσουν επεισόδια ή εξάρσεις για τις οποίες δεν έχουν εικόνα, ούτε οι γονείς μπορούν εύκολα να περιγράψουν. Ο μηχανισμός αυτός αναβαθμίζει το ρόλο της οικογένειας στην ιατρική απόφαση κάτι που αποδεικνύεται κομβικό για μια επιτυχημένη διάγνωση.
• Στην διαδικασία ανίχνευσης παθολογικών είτε εν δυνάμει παθολογικών καταστάσεων αναμένεται, με την βοήθεια των πρωτοποριακών αλγορίθμων συνδυαστικής ανάλυσης των ετερογενών ιατρικών σημάτων που θα καταγράφουμε, σημαντική συμβολή στην ανάδειξη νέων ποσοτικών βιοδεικτών χαρακτηριστικών των παθήσεων.
• Η βάση ιατρικών δεδομένων που θα υλοποιηθεί θα συνεισφέρει σημαντικά στην ερευνητική προσπάθεια της μελέτης τέτοιων παθήσεων, που σε τόσο μικρή ηλικία είναι πολύ δύσκολο να πραγματοποιηθεί.