Saúde

Monitorar as posições de sono para um descanso saudável
Dispositivo sem fio captura dados de sono sem usar câmeras ou sensores corporais; pode ajudar pacientes com doença de Parkinson, epilepsia ou escaras.
Por Becky Ham - 15/09/2020


Reprodução

Os pesquisadores do MIT desenvolveram uma forma privada sem fio de monitorar as posturas de sono de uma pessoa - seja cochilando de costas, estômago ou lados - usando sinais de rádio refletidos de um pequeno dispositivo montado na parede de um quarto.

O dispositivo, chamado BodyCompass, é o primeiro sistema baseado em radiofrequência pronto para uso doméstico a fornecer dados precisos do sono sem câmeras ou sensores acoplados ao corpo, de acordo com Shichao Yue, que apresentará o sistema em uma apresentação no UbiComp 2020 conferência em 15 de setembro. O aluno de doutorado tem usado sensoriamento sem fio para estudar os estágios do sono e insônia por vários anos.

“Achamos que a postura do sono poderia ser outra aplicação impactante do nosso sistema” para monitoramento médico, diz Yue, que trabalhou no projeto sob a supervisão da professora Dina Katabi no Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial do MIT. Estudos mostram que dormir no estômago aumenta o risco de morte súbita em pessoas com epilepsia, observa ele, e a postura do sono também pode ser usada para medir a progressão da doença de Parkinson, pois a condição priva uma pessoa da capacidade de se virar na cama.

"Infelizmente, muitos pacientes desconhecem completamente como dormem à noite ou em que posição ficam após uma convulsão", disse Dong Woo Lee, neurologista de epilepsia do Brigham and Women's Hospital e da Harvard Medical School, que não foi associado ao estudo . "Um sistema de monitoramento corporal como o BodyCompass moveria nosso campo adiante, permitindo o monitoramento de linha de base de nossos pacientes para avaliar seu risco e, quando combinado com um sistema de alerta / intervenção, poderia salvar os pacientes de morte súbita inesperada na epilepsia."

No futuro, as pessoas também podem usar o BodyCompass para controlar seus próprios hábitos de sono ou monitorar o sono do bebê, diz Yue: “Pode ser um dispositivo médico ou um produto de consumo, dependendo das necessidades”.

Outros autores do artigo da conferência, publicado nos Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies , incluem os alunos de pós-graduação Yuzhe Yang e Hao Wang, e o afiliado do Katabi Lab, Hariharan Rahul. Katabi é o professor Andrew e Erna Viterbi de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação no MIT.

Reflexões repousantes

O BodyCompass funciona analisando o reflexo dos sinais de rádio conforme eles refletem em objetos em uma sala, incluindo o corpo humano. Semelhante a um roteador Wi-Fi conectado à parede do quarto, o dispositivo envia e coleta esses sinais conforme eles retornam por vários caminhos. Os pesquisadores então mapeiam os caminhos desses sinais, trabalhando para trás a partir dos reflexos para determinar a postura do corpo.

Para que isso funcionasse, no entanto, os cientistas precisavam de uma maneira de descobrir quais dos sinais estavam ricocheteando no corpo da pessoa que dormia, e não no colchão, na mesa de cabeceira ou no ventilador de teto. Yue e seus colegas perceberam que seu trabalho anterior em decifrar padrões de respiração de sinais de rádio poderia resolver o problema.

Os sinais que ricocheteiam no peito e na barriga de uma pessoa são modulados exclusivamente pela respiração, concluíram eles. Uma vez que o sinal de respiração foi identificado como uma forma de “marcar” os reflexos vindos do corpo, os pesquisadores puderam analisar esses reflexos em comparação com a posição do dispositivo para determinar como a pessoa estava deitada na cama. (Se uma pessoa estava deitada de costas, por exemplo, fortes ondas de rádio ricocheteando em seu peito seriam direcionadas para o teto e depois para o dispositivo na parede.) “Identificar a respiração como uma codificação nos ajudou a separar os sinais do corpo dos reflexões ambientais, permitindo-nos rastrear onde estão as reflexões informativas ”, diz Yue.

Os reflexos do corpo são então analisados ​​por uma rede neural personalizada para inferir como o corpo está inclinado durante o sono. Como a rede neural define as posturas de sono de acordo com os ângulos, o dispositivo pode distinguir entre uma pessoa que dorme deitada do lado direito e outra que apenas se inclinou ligeiramente para a direita. Este tipo de análise detalhada seria especialmente importante para pacientes com epilepsia, para os quais dormir em uma posição deitada está relacionado com morte súbita inesperada, diz Yue.

Lee diz "está ficando claro que os pacientes não gostam de usar dispositivos, eles se esquecem de usá-los, diminuem o conforto, a vida da bateria é curta e a transferência de dados pode ser difícil. Um dispositivo sem contato não usável como o BodyCompass superaria esses problemas . "

O BodyCompass tem algumas vantagens sobre outras formas de monitorar a postura do sono, como instalar câmeras no quarto de uma pessoa ou conectar sensores diretamente na pessoa ou na cama. Os sensores podem ser desconfortáveis ​​para dormir e as câmeras reduzem a privacidade de uma pessoa, observa Yue. “Como registraremos apenas informações essenciais para detectar a postura do sono, como o sinal de respiração de uma pessoa durante o sono”, diz ele, “é quase impossível alguém inferir outras atividades do usuário a partir desses dados”.

Uma bússola precisa

A equipe de pesquisa testou a precisão do BodyCompass em mais de 200 horas de dados de sono de 26 pessoas saudáveis ​​dormindo em seus próprios quartos. No início do estudo, os indivíduos usavam dois acelerômetros (sensores que detectam movimento) colados em seu peito e estômago, para treinar a rede neural do dispositivo com dados de “verdade do solo” em suas posturas de sono.

O BodyCompass foi mais preciso - prevendo a postura corporal correta em 94 por cento das vezes - quando o dispositivo foi treinado com dados de uma semana. Os dados de treinamento de uma noite produziram resultados precisos 87% das vezes. O BodyCompass conseguiu atingir 84% de precisão com apenas 16 minutos de dados coletados, quando os dormentes foram solicitados a manter algumas posturas habituais para dormir na frente do sensor sem fio.

Junto com a epilepsia e a doença de Parkinson, o BodyCompass pode ser útil no tratamento de pacientes vulneráveis ​​a escaras e apnéia do sono, uma vez que ambas as condições podem ser aliviadas por mudanças na postura do sono. Yue também tem seus próprios interesses: ele sofre de enxaquecas que parecem ser afetadas pelo modo como ele dorme. “Eu durmo sobre o meu lado direito para evitar dor de cabeça no dia seguinte”, diz ele, “mas não tenho certeza se existe realmente alguma correlação entre a postura do sono e enxaquecas. Talvez isso possa me ajudar a descobrir se existe algum relacionamento. ”

Por enquanto, o BodyCompass é uma ferramenta de monitoramento, mas pode ser emparelhado algum dia com um alerta que pode incitar dormentes a mudar sua postura. “Os pesquisadores estão trabalhando em colchões que podem virar lentamente um paciente para evitar posições perigosas para dormir”, diz Yue. “Trabalhos futuros podem combinar nosso detector de postura de sono com esses colchões para mover um paciente com epilepsia para uma posição mais segura, se necessário.”

 

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