0
Tętno (HR) jest ważnym bio-sygnałem, który jest stosunkowo łatwy do monitorowania za pomocą czujników kontaktowych i jest związany ze stanem zdrowia, stresu i dobrostanu żywego organizmu. Celem tego badania było opracowanie algorytmu do wydobycia HR (w uderzeniach na minutę) znieczulonej i odpoczywającej świni z surowych danych wideo jako pierwszy krok w kierunku ciągłego monitorowania zdrowia i dobrostanu świń. Dane zostały uzyskane z dwóch eksperymentów, gdzie świnie były nagrywane na wideo podczas noszenia systemu monitorowania elektrokardiografii (ECG) jako złotego standardu (GS). W celu opracowania algorytmu, badanie to wykorzystało filtr pasmowy do usunięcia szumów. Następnie, metoda krótkoczasowej transformaty Fouriera (STFT) została przetestowana poprzez ocenę różnych rozmiarów okien i funkcji okien w celu dokładnej identyfikacji HR. Otrzymany algorytm był najpierw testowany na filmach wideo znieczulonej świni, która utrzymywała względnie stałe HR.
Pomiary GS HR dla znieczulonej świni miały średnią wartość 71.76 bpm i odchylenie standardowe (SD) 3.57 bpm. Opracowany algorytm miał 2.33 bpm średniego błędu bezwzględnego (MAE), 3.09 bpm błędu średniokwadratowego (RMSE) i 67% błędu estymacji HR poniżej 3.5 bpm (PE3.5). Czułość algorytmu była następnie testowana na wideo nie znieczulonej, odpoczywającej świni, jako że zwierzę w tym stanie ma więcej wahań w HR niż znieczulona świnia, podczas gdy artefakty ruchowe są nadal minimalizowane z powodu spoczynku. Pomiary GS HR dla świni w stanie spoczynku miały średnią wartość 161.43 bpm i SD 10.11 bpm. Wyekstrahowane wideo HR wykazało wydajność 4.69 bpm w MAE, 6.43 bpm w RMSE i 57% w PE3.5. Wyniki pokazały, że monitorowanie HR przy użyciu tylko zielonego kanału sygnału wideo było lepsze niż przy użyciu trzech kanałów kolorowych, co zmniejsza złożoność obliczeniową. Porównując różne regiony zainteresowania (ROI), region wokół brzucha okazał się fizjologicznie lepszy niż twarz i przednie części nóg.
Podsumowując, opracowany algorytm oparty na danych wideo ma potencjał do wykorzystania w bezkontaktowym pomiarze HR i może być zastosowany u odpoczywających świń do monitorowania w czasie rzeczywistym ich stanu zdrowia i dobrostanu, co jest istotne dla weterynarzy i hodowców.
Wang M, Youssef A, Larsen M, Rault J-L, Berckmans D, Marchant-Forde JN, Hartung J, Bleich A, Lu M, Norton T. Contactless Video-Based Heart Rate Monitoring of a Resting and an Anesthetized Pig. Animals. 2021; 11(2): 442. https://doi.org/10.3390/ani11020442