संपर्क रहित निदान: अनुसंधान टीम महत्वपूर्ण संकेतों को निर्धारित करने के लिए नवीन माप तकनीक विकसित करती है
टीयू इलमेनौ और डुइसबर्ग-एसेन विश्वविद्यालय (यूडीई) के मेडिसिन संकाय की एक शोध टीम ने संयुक्त रूप से एक ऑप्टिकल माप प्रणाली विकसित की है जिसका उपयोग शरीर जैसे महत्वपूर्ण मापदंडों का उपयोग करके लंबे समय से बीमार या अत्यधिक संक्रामक लोगों की स्वास्थ्य स्थिति की निगरानी के लिए किया जा सकता है। संपर्क के बिना तापमान, श्वसन दर या ऑक्सीजन संतृप्ति। प्रणाली, जिसे जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (डीएफजी) से वित्त पोषण के साथ एनईओएन परियोजना में विकसित किया गया था और पहले से ही समय से पहले बच्चों की निगरानी और नींद की दवा के लिए परीक्षण किया जा चुका है, इसे और विकसित किया जाना है और अन्य परियोजनाओं में कम किया जाना है ताकि यह भी हो सके भविष्य में टेलीमेडिसिन में उपयोग किया जाएगा। इस तरह, संक्रमण के खतरे को कम किया जा सकता है और उपचार की लागत कम की जा सकती है, लेकिन बीमार लोगों की गंभीर स्थिति का भी तेजी से पता लगाया जा सकता है और अस्पताल में स्थानांतरण की व्यवस्था की जा सकती है।
क्या मुझे बुखार है? क्या मेरा रक्तचाप ठीक है? और मेरी नाड़ी कितनी तेज़ है? शरीर के तापमान, ऑक्सीजन संतृप्ति, श्वसन दर या हृदय गति जैसे महत्वपूर्ण संकेतों को मापकर डॉक्टर विश्वसनीय रूप से और जल्दी से यह निर्धारित कर सकते हैं कि हमारा शरीर किसी भी समय कितना अच्छा या बुरा काम कर रहा है। गंभीर रूप से बीमार लोगों और गहन देखभाल इकाइयों में रोगियों के लिए महत्वपूर्ण संकेत की निगरानी विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जिनके महत्वपूर्ण शरीर के संकेतों की लंबे समय तक या चौबीसों घंटे निगरानी करने की आवश्यकता होती है।
चाहे उंगली पर क्लिप हो या चिपकने वाला इलेक्ट्रोड: उपयोग की जाने वाली सभी माप विधियों में एक चीज समान है: आवश्यक डेटा प्राप्त करने के लिए एक सेंसर को शरीर से जोड़ा जाना चाहिए। “यह न केवल उन लोगों के लिए असुविधाजनक है, जिन्हें मापने वाले उपकरण पहनने पड़ते हैं, बल्कि इससे अक्सर त्वचा में दर्द या जलन होती है, खासकर विशेष रूप से संवेदनशील लोगों में। इसके अलावा, जब उपकरण जुड़े होते हैं, तो रोगज़नक़ों का संक्रमण हो सकता है, जिससे मरीज़ों को नुकसान होता है। और कर्मचारी जोखिम में हैं,'' टीयू इल्मेनौ में गुणवत्ता आश्वासन और औद्योगिक छवि प्रसंस्करण विभाग के प्रमुख प्रोफेसर गुंटर नोटनी शोधकर्ताओं की प्रेरणा को समझाते हुए कहते हैं।
गति, त्वचा के रंग और दृश्य प्रकाश से स्वतंत्र माप
इन जोखिमों से कैसे बचा जा सकता है और महत्वपूर्ण मापदंडों को संपर्क के बिना, यानी शरीर पर सिर को मापे बिना, आसानी से, सटीक रूप से, जल्दी और सबसे ऊपर, बाहरी हस्तक्षेप के खिलाफ और यहां तक कि अंधेरे में भी कैसे निर्धारित किया जा सकता है? डुइसबर्ग-एसेन विश्वविद्यालय के नेतृत्व वाली शोध टीम ने यह सवाल उठाया था। महत्वपूर्ण मापदंडों को मापने के लिए संपर्क रहित कैमरा सिस्टम पहले से मौजूद हैं। प्रोफेसर नोटनी कहते हैं, “हालांकि, इन मापों में वर्तमान में बहुत लंबा समय लगता है या हस्तक्षेप की संभावना बहुत अधिक होती है:” इसका मतलब है कि जैसे ही कोई व्यक्ति चलता है, उसके चेहरे के भाव बदल जाते हैं, चश्मा या बाल रास्ते में होते हैं या रोशनी आती है कमरा बदल जाता है, माप डेटा गलत हो जाता है।”
तीन वर्षों के शोध में, वैज्ञानिकों ने नवीन सेंसर अवधारणाओं के आधार पर एक मल्टीमॉडल 3डी कैमरा सिस्टम विकसित और परीक्षण किया है जो इन चुनौतियों का सटीक समाधान करता है: यह वास्तविक समय 3डी इमेजिंग को 2डी रंगीन छवियों, थर्मल छवियों और तथाकथित मल्टीस्पेक्ट्रल छवियों के साथ जोड़ता है। वास्तविक समय में मल्टीमॉडल छवि डेटा उत्पन्न करने के लिए गैर-दृश्य निकट-अवरक्त वर्णक्रमीय रेंज, यानी विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर छवियां, जो विभिन्न शरीर क्षेत्रों के गुणों का इतनी सटीकता से वर्णन करती हैं कि उनसे महत्वपूर्ण मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला भी प्राप्त की जा सकती है। बिना संपर्क के.
ऐसा करने के लिए, शोधकर्ताओं ने सबसे पहले चेहरे के उन क्षेत्रों की पहचान की जो आवश्यक मूल्यों के लिए विशेष रूप से सार्थक हैं: माथा, नाक और आंखों के कोने। विभिन्न कैमरा प्रणालियों और छवि-आधारित फोटोप्लेथिस्मोग्राफी (पीपीजी) जैसी पहले से ही ज्ञात विधियों की मदद से, वे इन बिंदुओं पर त्वचा में रक्त के प्रवाह को मापने, हृदय गति और ऑक्सीजन संतृप्ति प्राप्त करने और श्वसन दर निर्धारित करने में सक्षम थे। नासिका में हवा के प्रवाह का थर्मोग्राफिक विश्लेषण करके सांस लेना।
सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक परीक्षण विषयों की निरंतर गति थी: “हर समय माप क्षेत्रों को ट्रैक करने में सक्षम होने के लिए, हमने अन्य चीजों के अलावा, वास्तविक समय की 3डी छवियां लीं,” प्रोफेसर नोटनी कहते हैं। “इससे हमें ट्रैक करने की अनुमति मिली: 'सिर कैसे घूम गया' नाक अभी कहाँ है?' और किसी भी समय तदनुसार कैमरा सिस्टम के लिए मूल्यांकन क्षेत्रों को संरेखित करें।”
शोधकर्ताओं ने मल्टीस्पेक्ट्रल छवियों पर भी विशेष ध्यान दिया: “वर्तमान में, अधिकांश संपर्क रहित तरीके त्वचा के शरीर के संकेतों को मापने के लिए केवल आरजीबी कैमरे, यानी रंगीन छवियों का उपयोग करते हैं। अंधेरे में हमारी माप प्रणाली का उपयोग करने में सक्षम होने के लिए, यानी रात में बिना किसी दृश्य प्रकाश के और किसी व्यक्ति की त्वचा के रंग की परवाह किए बिना, हमने अन्य तरंग दैर्ध्य जैसे कि 780 और 940 नैनोमीटर पर निकट अवरक्त रेंज में भी छवियां रिकॉर्ड कीं।
वास्तविक समय में विभिन्न वर्णक्रमीय रेंजों और इमेजिंग तौर-तरीकों में 3डी और कई 2डी कैमरा सिस्टम के साथ एक साथ कैप्चर की गई छवियों को सिंक्रनाइज़ और संयोजित करने के लिए, यानी उन्हें पिक्सेल सटीकता के साथ सुपरइम्पोज़ करने के लिए, शोधकर्ताओं को मल्टीमॉडल इमेज सेंसर को ज्यामितीय रूप से कैलिब्रेट करना पड़ा। जिस तरह से वे अंततः भौतिकी-आधारित और एल्गोरिथम दृष्टिकोण और एआई विधियों का उपयोग करके देखी गई वस्तुओं और उनके गुणों के बारे में विश्वसनीय जानकारी उत्पन्न कर सकते हैं।
नींद और टेलीमेडिसिन में उपयोग संभव
शोधकर्ताओं ने न केवल प्रयोगशाला में बल्कि दो यथार्थवादी अनुप्रयोग परिदृश्यों में भी अपने प्रोटोटाइप का परीक्षण किया: जेना विश्वविद्यालय अस्पताल में समय से पहले जन्मे बच्चों के लिए नवजात निगरानी क्षेत्र में और एसेन विश्वविद्यालय अस्पताल के रूहरलैंडक्लिनिक में नींद और टेलीमेडिसिन केंद्र में, जो सबसे बड़े में से एक है। जर्मनी में नींद की दवा के केंद्र। जबकि नियोनेटोलॉजी विभाग ने विशेष रूप से संवेदनशील त्वचा वाले समय से पहले के बच्चों पर संपर्क रहित माप श्रृंखला को अंजाम दिया, एसेन में मल्टीमॉडल कैमरा प्रणाली का उपयोग मुख्य रूप से सांस लेने में रुकावट के कारण होने वाली नींद संबंधी विकारों के उपचार में किया गया था।
“हम पूरी नींद के चरण के दौरान, यानी आठ घंटे तक लंबी अवधि की निगरानी के साथ 60 प्रतिशत से अधिक डेटा उपलब्धता हासिल करने में सक्षम थे, और नाक क्षेत्र की थर्मल छवियों को लेने के द्वारा मरीजों की सांस लेने में रुकावट को भी बहुत सटीक रूप से निर्धारित करते थे। श्वसन दर और माथे क्षेत्र में ऑक्सीजन संतृप्ति को मापना,” प्रोफेसर नोटनी कहते हैं। इसके अलावा, अनुसंधान टीम एक थर्मल इमेजिंग कैमरे का उपयोग करके आंखों के कोनों में थर्मल संकेतों को मापकर शरीर के तापमान को बहुत अच्छी तरह से निर्धारित करने में सक्षम थी।
शोधकर्ताओं का दृष्टिकोण यह है कि उनकी तकनीक का उपयोग भविष्य में न केवल अस्पतालों में विशेष रूप से संवेदनशील या संक्रामक रोगियों की तीव्र निगरानी के लिए किया जा सकता है, बल्कि घर पर स्लीप एपनिया जैसी पुरानी बीमारियों की दीर्घकालिक निगरानी के लिए भी किया जा सकता है। NEON प्रोजेक्ट में विकसित एल्गोरिदम की मदद से, वे तथाकथित मल्टी-एपर्चर कैमरे के सिद्धांत का उपयोग करके सिस्टम को और छोटा करने के लिए RUBIN गठबंधन AMI में क्षेत्र के भागीदारों के साथ पहले से ही काम कर रहे हैं: “हमारा लक्ष्य है कैमरा सिस्टम को एक कैमरे में एकीकृत और छोटा करें ताकि मरीज़ अपने महत्वपूर्ण डेटा को घर पर स्वयं रिकॉर्ड कर सकें, उदाहरण के लिए दर्पण या कहीं और एकीकृत कैमरे के माध्यम से, और रोजमर्रा की जिंदगी में सामान्य रूप से घूम सकें।”
शोधकर्ता भविष्य में दूरस्थ डायग्नोस्टिक स्टेशनों की भी कल्पना कर सकते हैं। प्रोफ़ेसर नोटनी: “उदाहरण के लिए, यदि मैं ठीक महसूस नहीं कर रहा हूँ, तो मैं अपने महत्वपूर्ण संकेतों को अपने पड़ोस में एक प्रकार के टेलीफोन बूथ में माप सकता हूँ और उन्हें सीधे अपने पारिवारिक डॉक्टर तक पहुँचा सकता हूँ। लेकिन तकनीक का उपयोग इसमें भी किया जा सकता है भविष्य में संपर्क के बिना उपयोगकर्ता की स्थिति को लगातार रिकॉर्ड करने और बीमारी या थकान से उत्पन्न होने वाले संभावित खतरों से बचने के लिए मानव-मशीन संपर्क का संदर्भ।”
