A imagem térmica pode ser uma maneira simples e altamente precisa de rastrear sinais vitais

Os engenheiros biomédicos da Georgia Tech desenvolveram um sistema para coletar e processar imagens térmicas que permitem medição confiável e detalhada de sinais vitais, como respiração e frequência cardíaca ou temperatura corporal.

Sua abordagem de monitoramento é passiva e não requer contato. O sistema poderia um dia levar à detecção precoce de câncer ou outras doenças, sinalizando mudanças sutis nos tecidos do corpo.

Os pesquisadores superaram a ambiguidade espectral inerente à imagem térmica convencional, afiando a textura e os detalhes que podem extrair das imagens e remover os efeitos do calor do ambiente em torno de um sujeito. Eles publicaram detalhes de seu trabalho na revista Cell Reports Science Phys.

“Isso pode ser uma pedra angular para o futuro diagnóstico biomédico amplo”, disse Dingding Han, principal autor do estudo e um estudioso de pós -doutorado na Escola de Engenharia Mecânica George W. Woodruff. “Com essa tecnologia termográfica de fasores, podemos melhorar a precisão e a eficiência da imagem térmica para detectar anormalidades. A termografia por fasores tem a capacidade de obter segmentação de materiais, o que não é possível apenas com imagens térmicas pura”.

O que impulsiona a melhoria no sistema de Han é sua capacidade de eliminar a “conflito” das imagens térmicas típicas. Geralmente, eles não diferenciam acentuadamente entre variações sutis de temperatura, e o calor no ambiente pode tornar as imagens muito barulhentas para uma medição precisa dos sinais fisiológicos.

No estudo, os pesquisadores mostraram que foram capazes de medir com precisão a freqüência cardíaca, a taxa de respiração e a temperatura corporal de várias partes do corpo. Eles relataram a ferramenta efetivamente diferenciou sinais vitais em cenas com várias pessoas. Também capturou com precisão variações na taxa de respiração antes e depois do exercício.

Han e a equipe de pesquisa usaram uma série de filtros para capturar 10 imagens de diferentes partes do espectro infravermelho-especificamente infravermelho de comprimento de onda. Esta parte do espectro eletromagnético está além da luz visível com o olho humano. O infravermelho de comprimento de onda longo é a área onde a radiação térmica é detectada.

Com essas 10 imagens, eles implantaram uma poderosa ferramenta matemática emprestada do processamento de sinais chamado análise de fasores térmicos. Seus algoritmos resolveram texturas em três dimensões menores que um milímetro. Esse detalhe lhes permitiu distinguir efetivamente variações térmicas finas – por exemplo, pele facial, cabelos grossos perto do couro cabeludo, cabelos mais finos de sobrancelhas e até bossas de óculos de metal em um sujeito humano.

Além disso, disse Han, o sistema usa equipamentos comuns, tornando -o poderosamente adaptável.

“Usamos uma câmera térmica e os filtros para obter os dados da imagem hiperespectral. Portanto, é escalável”, disse ela. “Você pode integrar essa configuração em praticamente qualquer plataforma de imagem térmica”.

Como resultado, Han disse que o sistema pode se integrar facilmente ao hospital ou em outros ambientes de assistência médica. Ela está trabalhando para desenvolver ainda mais seu sistema de protótipo e trabalhando com os médicos para aplicá -lo especificamente para detectar tumores de câncer de mama.

“A termografia pode nos dar uma vantagem na detecção precoce, porque poderia detectar de maneira não invasiva a atividade celular anormal que indica câncer precoce”, disse Han. “Por exemplo, as células tumorais precisam de mais oxigênio para se reproduzir, para que sua temperatura seja um pouco mais alta que o tecido normal. Com essa abordagem de termografia fasora, poderíamos identificar isso”.

Han desenvolveu o sistema enquanto trabalhava no laboratório de Shu Jia no Departamento de Engenharia Biomédica de Wallace H. Coulter. Jia é o autor sênior do estudo que descreve o sistema; Outros co-autores são Ph.D. Alunos Corey Zheng e Zhi Ling.

“Este pode ser o primeiro passo para a próxima geração de termografia biomédica para detecção e diagnóstico precoce de câncer. É para isso que estou trabalhando”, disse Han. “É o primeiro protótipo com um objetivo final de evoluir as próximas versões e facilitar o uso em hospitais e clínicas”.