Un grupo de investigadores del MIT han desarrollado una forma inalámbrica capaz de controlar las posturas de sueño de una persona, duerma boca arriba, boca abajo o de costado, utilizando señales de radio reflejadas desde un pequeño dispositivo montado en la pared de un dormitorio.
El dispositivo, llamado BodyCompass, es el primer sistema basado en radiofrecuencia listo para el hogar que proporciona datos precisos del sueño sin cámaras ni sensores conectados al cuerpo, según Shichao Yue, estudiante de doctorado, que ha utilizado sensores inalámbricos para estudiar las etapas del sueño y el insomnio durante varios años.
BodyCompass, es el primer sistema basado en radiofrecuencia listo para el hogar que proporciona datos precisos del sueño sin cámaras ni sensores
“Pensamos que la postura del sueño podría ser otra aplicación impactante de nuestro sistema para el monitoreo médico", dice Yue, quien trabajó en el proyecto bajo la supervisión de la profesora Dina Katabi en el Laboratorio de Inteligencia Artificial y Ciencias de la Computación del MIT. Los estudios muestran que dormir boca abajo aumenta el riesgo de muerte súbita en personas con epilepsia, señala, y la postura del sueño también podría usarse para medir la progresión de la enfermedad de Parkinson, ya que la afección priva a una persona de la capacidad de darse la vuelta en la cama.
"Desafortunadamente, muchos pacientes desconocen por completo cómo duermen por la noche o en qué posición terminan después de una convulsión", dice Dong Woo Lee, neurólogo de epilepsia del Brigham and Women's Hospital y la Escuela de Medicina de Harvard, que no participó en el estudio. "Un sistema de monitoreo corporal como BodyCompass haría avanzar nuestro campo al permitir el monitoreo de línea de base de nuestros pacientes para evaluar su riesgo, y cuando se combina con un sistema de alerta e intervención, podría salvar a los pacientes de una muerte súbita inesperada por epilepsia".
En el futuro, las personas también pueden usar BodyCompass para realizar un seguimiento de sus propios hábitos de sueño o para controlar el sueño de los bebés, dice Yue: "Puede ser un dispositivo médico o un producto de consumo, según las necesidades".
MODO DE FUNCIONAMIENTO
BodyCompass funciona analizando el reflejo de las señales de radio cuando rebotan en los objetos de una habitación, incluido el cuerpo humano. De manera similar a un enrutador Wi-Fi conectado a la pared del dormitorio, el dispositivo envía y recopila estas señales a medida que regresan a través de múltiples rutas. Luego, los investigadores mapean los caminos de estas señales, trabajando hacia atrás desde los reflejos para determinar la postura del cuerpo.
Sin embargo, para que esto funcionara, los científicos necesitaban una forma de averiguar cuál de las señales rebotaba en el cuerpo del durmiente y no en el colchón, la mesita de noche o un ventilador de techo. Yue y sus colegas se dieron cuenta de que su trabajo anterior para descifrar patrones de respiración a partir de señales de radio podría resolver el problema.
Las señales que rebotan en el pecho y el vientre de una persona se modulan de forma única mediante la respiración, concluyeron. Una vez que esa señal de respiración se identificó como una forma de "etiquetar" los reflejos provenientes del cuerpo, los investigadores pudieron analizar esos reflejos en comparación con la posición del dispositivo para determinar cómo la persona estaba acostada en la cama. (Si una persona estuviera acostada boca arriba, por ejemplo, las ondas de radio fuertes que rebotan en su pecho se dirigirían al techo y luego al dispositivo en la pared). “Identificar la respiración como codificación nos ayudó a separar las señales del cuerpo de reflejos ambientales, lo que nos permite rastrear dónde están los reflejos informativos ”, dice Yue.
BodyCompass funciona analizando el reflejo de las señales de radio cuando rebotan en los objetos de una habitación, incluido el cuerpo humano
Luego, los reflejos del cuerpo son analizados por una red neuronal personalizada para inferir cómo se inclina el cuerpo durante el sueño. Debido a que la red neuronal define las posturas del sueño de acuerdo con los ángulos, el dispositivo puede distinguir entre un durmiente acostado sobre el lado derecho de uno que simplemente se ha inclinado ligeramente hacia la derecha. Este tipo de análisis de grano fino sería especialmente importante para los pacientes con epilepsia para quienes dormir en una posición boca abajo se correlaciona con una muerte súbita inesperada", señala Yue.
Lee dice que "se está volviendo evidente que a los pacientes no les gusta usar dispositivos, se olvidan de usarlos, disminuyen la comodidad, la duración de la batería es corta y la transferencia de datos puede ser difícil. Un dispositivo sin contacto no usable como BodyCompass superaría estos problemas . "
BodyCompass tiene algunas ventajas sobre otras formas de monitorear la postura del sueño, como instalar cámaras en el dormitorio de una persona o conectar sensores directamente a la persona o su cama. Los sensores pueden ser incómodos para dormir y las cámaras reducen la privacidad de una persona, señala Yue. "Dado que solo registraremos información esencial para detectar la postura del sueño, como la señal de respiración de una persona durante el sueño", dice, "es casi imposible que alguien infiera otras actividades del usuario a partir de estos datos".
BRÚJULA PRECISA
El equipo de investigación probó la precisión de BodyCompass en más de 200 horas de datos de sueño de 26 personas sanas que dormían en sus propios dormitorios. Al comienzo del estudio, los sujetos llevaban dos acelerómetros (sensores que detectan el movimiento) pegados al pecho y al estómago, para entrenar la red neuronal del dispositivo con datos de "verdad del suelo" sobre sus posturas al dormir.
BodyCompass fue más preciso, al predecir la postura corporal correcta el 94 por ciento de las veces, cuando el dispositivo se entrenó con datos de una semana. Los datos de entrenamiento de una noche arrojaron resultados precisos el 87 por ciento de las veces. BodyCompass podría lograr una precisión del 84 por ciento con solo 16 minutos de datos recopilados, cuando se pidió a los durmientes que mantuvieran algunas posturas habituales para dormir frente al sensor inalámbrico.
BodyCompass podría lograr una precisión del 84 por ciento con solo 16 minutos de datos recopilados
Junto con la epilepsia y la enfermedad de Parkinson, BodyCompass podría resultar útil en el tratamiento de pacientes vulnerables a úlceras por presión y apnea del sueño, ya que ambas afecciones pueden aliviarse con cambios en la postura para dormir. Yue también tiene su propio interés: sufre de migrañas que parecen verse afectadas por cómo duerme. “Duermo sobre mi lado derecho para evitar el dolor de cabeza al día siguiente”, dice, “pero no estoy seguro de si realmente existe alguna correlación entre la postura del sueño y las migrañas. Quizás esto pueda ayudarme a descubrir si existe alguna relación ".
Por ahora, BodyCompass es una herramienta de monitoreo, pero puede que algún día se combine con una alerta que pueda incitar a los durmientes a cambiar de postura. “Los investigadores están trabajando en colchones que pueden girar lentamente al paciente para evitar posiciones peligrosas para dormir”, dice Yue. "El trabajo futuro puede combinar nuestro detector de postura del sueño con tales colchones para mover a un paciente con epilepsia a una posición más segura si es necesario".