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La frequenza cardiaca (FC) è un bio-segnale vitale relativamente facile da monitorare con i sensori di contatto ed è correlato allo stato di salute, stress e benessere di un organismo vivente.
L'obiettivo di questo studio era sviluppare un algoritmo per ottenere la FC (battiti al minuto) di un suino anestetizzato e a riposo da dati video grezzi come primo passo verso il monitoraggio continuo della salute e del benessere dei suini. I dati sono stati ottenuti da due esperimenti, in cui i suini sono stati videoregistrati utilizzando un sistema di monitoraggio dell'elettrocardiografia (ECG) come criterio di riferimento (CR). Per sviluppare l'algoritmo, questo studio ha utilizzato un filtro passa banda per rimuovere il rumore. Quindi, è stato testato il metodo di "short-time Fourier transform" (STFT) valutando diverse dimensioni e funzioni della finestra per identificare con precisione la FC. L'algoritmo risultante è stato testato per la prima volta sui video di un suino anestetizzato che ha mantenuto una frequenza cardiaca relativamente costante.
Le misurazioni CR FC per il suino anestetizzato avevano un valore medio di 71,76 bpm e una deviazione standard (DS) di 3,57 bpm. L'algoritmo sviluppato aveva 2,33 bpm nell'errore medio assoluto (MAE mean absolute error), 3,09 bpm nell'errore quadratico medio (RMSE) e il 67% nell'errore di stima della FC inferiore a 3,5 bpm (PE3.5). La sensibilità dell'algoritmo è stata quindi testata sul video di un suino a riposo non anestetizzato, poiché un suino in questo stato ha più fluttuazioni di FC rispetto a un suino anestetizzato, mentre gli artefatti da movimento sono ancora ridotti al minimo a causa del riposo. Le misurazioni CR FC per il suino a riposo avevano un valore medio di 161,43 bpm e DS di 10,11 bpm. La FC estratta dal video ha mostrato una performance di 4,69 bpm in MAE, 6,43 bpm in RMSE e 57% in PE3.5.. I risultati hanno mostrato che il controllo della FC utilizzando solo il canale verde del segnale video era migliore rispetto all'utilizzo di tre canali di colore, riducendo la complessità del calcolo. Quando si confrontano diverse regioni di interesse, la regione intorno all'addome era fisiologicamente migliore della faccia e dell'arto anteriore.
In sintesi, l'algoritmo sviluppato sulla base dei dati video ha il potenziale per la misurazione della FC senza contatto e può essere applicato nei suini a riposo per monitorare la loro salute e il loro benessere in tempo reale, il che è di grande interesse per veterinari e allevatori...
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
