Создан прибор, позволяющий идентифицировать человека по его сердцу - kupihome.ru

Создан прибор, позволяющий идентифицировать человека по его сердцу

На расстоянии распознать человека по сердцебиению: как технология Пентагона продлит нашу жизнь?

Как новая технология Пентагона может сделать нас здоровее

Сооснователь и Head of R&D AI-стартапа Mawi , эксперт в области обработки биосигналов Виталий Саган рассказал, как инновация Минобороны США может спасти миллионы жизней.

В конце июня в MIT Technology Review вышла статья о новой разработке Пентагона: американские военные учатся идентифицировать человека на расстоянии по сердечному ритму. То есть теперь человека будут идентифицировать не только по отпечатку пальца или Face ID, но и по сердцебиению, ритм которого тоже уникален у каждого человека.

В основе технологии Jetson — работа лазера: он считывает «микроскопические» колебания тела, вызванные сердечным ритмом.

Лучше, чем отпечатки пальцев

Как мы уже сказали, идентифицировать человека можно по самым разным параметрам. Все знают о дактилоскопии — анализе отпечатков пальцев. Чуть меньше людей слышали об идентификации по сетчатке глаза. На самом деле у человека еще много уникальных параметров, от генома до запаха, от строения челюсти до походки. В последние годы много внимания уделяется данным сердца: рисунок сердечного ритма тоже уникален для каждого человека.

Главное преимущество данных сердца в том, что их невозможно подделать. Год назад мы разработали систему аутентификации по сердцу и совместно с «ПриватБанком» создали браслет, который использует ее для безопасных платежей. Мы на практике убедились: алгоритму не мешает учащенное или замедленное сердцебиение.

Если говорить о Jetson, лазер пока не может считать сердечный ритм через плотную одежду, ведь она не двигается вместе с телом. Интересно понаблюдать за тем, как команда будет решать эту проблему. Еще одна сложность — скорость работы; сейчас цель должна оставаться неподвижной хотя бы 30 секунд. Это ограничение преодолеть проще. Вероятно, время распознавания удастся снизить, но в обозримом будущем оно не будет менее 5 секунд.

Дистанционная обработка сигналов сердца — важное направление, не только для военных, но и для человечества в целом. Любая технология — это инструмент, и ее можно применить для решения разных задач. Так мы, работая в направлении wellness и превентивной медицины, смогли использовать свою технологию для fintech-решения. Точно так же инновации Пентагона, связанные с обработкой биосигналов, можно будет применить в медицинских целях, чтобы удаленно мониторить сердцебиение людей — и потенциально спасти миллионы жизней.

Почему данные сердца — это золото

Практически каждый человек боится смерти. Не только своей, но и смерти родных, любимых, друзей. Но откуда ждать угрозы? Данные Our World In Data показывают, что люди среди причин смерти активнее всего «гуглят» рак, суицид и аварии, в медиа пишут о террористических атаках и убийствах, но в реальности главная угроза — сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ).

ССЗ — причина преждевременной смерти 17 млн человек в год, более 30% всех смертей в мире. (Преждевременно — это до 70 лет, по определению Всемирной организации здравоохранения.) Абсолютные лидеры — ишемическая болезнь сердца и инсульт, суммарно они унесли более 15 млн жизней в 2016 году, сообщает ВОЗ . В Украине риск умереть от ССЗ составляет 68%, пишет «Новое время» .

Болезни сердца и сосудов не появляются за один день, они развиваются годами, но некоторые сложно вовремя диагностировать. Один из примеров — мерцательная аритмия (это хаотичное сокращение предсердий; самая распространенная из аритмий, угрожающих жизни). Она может то появляться, то исчезать, а значит, шансы обнаружить ее на обычной кардиограмме будут мизерными. Из-за такой «драматичности» мерцательную аритмию не раз упоминали в сериале «Доктор Хаус».

В реальной жизни мерцательная аритмия (она же фибрилляция предсердий) может годами скрываться от медиков. Часто ее обнаруживают тогда, когда нарушение доходит до хронической стадии, вызывает/усугубляет сопутствующие болезни и приводит к инвалидизации. Чтобы вовремя опознавать мерцательную аритмию, мы должны развивать технологии диагностики. На помощь могут прийти разработки из области машинного обучения — когда искусственный интеллект помогает выявить нарушение.

Что происходит в мире превентивной медицины

Чтобы понимать перспективы технологий, нужно знать, как работает сердце. Напомню, оно состоит из четырех камер. Камеры сокращаются и расслабляются, перекачивая кровь. Малый круг кровообращения проходит из правого желудочка через легкие (где кровь насыщается кислородом) к левому предсердию. Большой круг — из левого желудочка через все тело; в процессе эритроциты «выгружают» кислород в тканях, захватывают молекулы углекислого газа и возвращаются к правое предсердие, оттуда — в правый желудочек и снова в легкие.

В основе работы сердца — электрическая активность. Именно поэтому самым эффективным методом исследования работы сердца считается электрокардиография. На определенные участки тела устанавливаются электроды и система измеряет разность потенциалов между ними. На ЭКГ видно, как именно проходит электрический импульс, какие отделы сердца работают корректно, какие — нет.

Читать еще:  Как проверить работает ли двигатель стиральной машины?

В медицине в основном используются три вида ЭКГ:

  1. «Стационарные» больничные кардиографы для обычной ЭКГ и стресс-тестов. Обычно у них 10 или больше электродов, процедура занимает около 1-2 минут, данные кардиограммы выводятся на экран компьютера и/или печатаются на специальной ленте.
  2. Холтеровский монитор, который крепится на тело и носится от нескольких часов до нескольких дней. Это позволяет обнаружить те кардиологические проблемы, которые могут проявиться всего пару раз за сутки. Именно холтеровская ЭКГ — главный инструмент для диагностики фибрилляции предсердий (этим возможности «холтера» не ограничиваются). У «холтера» есть современные модификации — более удобные, чем классический девайс. Лидером данного сегмента рынка можно назвать компанию iRhythm, в этом же направлении работает украинский стартап Cardiomo. Следующим шагом в развитии может стать «электронная татуировка», о которой недавно писал ImpactLab. По сути, эта разработка — сильно уменьшенный «холтер», к которому добавили датчики сейсмокардиографии (на СКГ регистрируются движения грудной клетки, вызванные работой сердца).
  3. Регистраторы событий (event recorders) — устройства, которые позволяют делать ЭКГ по запросу в любом месте и в любое время. Обычно у них два электрода. Это значит, что гаджет считывает меньше информации, чем больничный кардиограф, зато позволяет делать кардиограмму несколько раз в день — на протяжении месяцев и даже лет.

К категории event recorders относится Apple Watch 4. Хотя Apple не изобрели ЭКГ по запросу, компания много делает для популяризации технологии и для привлечения внимания к здоровью сердца в целом. Первопроходцы в этой области — AliveCor, также в этом направлении работает Mawi и другие стартапы и технологические компании.

Кто нас всех спасет

Технология Пентагона позволяет идентифицировать человека по работе сердца, а значит, ее можно будет использовать для анализа состояния сердца и в других сферах — например, в медицине, чтобы отслеживать состояние людей в общественных местах. Jetson точно не будет считывать столько же данных, сколько дает ЭКГ, но решение перспективно.

Внимания заслуживают все технологии, приближающие нас к раннему выявлению ССЗ. Да, Jetson не может конкурировать с ЭКГ. Но он и не должен! Эти инструменты можно будет использовать в комплексе.

Сейчас «скрытые» болезни сердца выявляют так: человек приходит к кардиологу на прием — и если у специалиста возникает подозрение на одну из таких болезней, пациенту ставят «холтер». Поводом для подозрений могут быть жалобы самого пациента, изменения на стандартной ЭКГ или же тот факт, что человек находится в группе риска.

Усовершенствованная цепочка, которую предлагают разработчики портативных ЭКГ-регистраторов, такая:

  1. Человек в повседневной жизни использует регистратор событий, и как только обнаруживает нарушения — обращается к врачу.
  2. Врач, опираясь на полученный результат, назначает либо холтеровское мониторирование, либо стандартную ЭКГ в 12-15 отведениях, либо ЭКГ под нагрузкой.
  3. Если диагноз подтверждается, назначают лечение.

Этот подход позволит выявлять нарушения сердечного ритма, не дожидаясь симптомов, сохраняя качество жизни пациента и назначая эффективное лечение на ранних стадиях. Это станет возможно, когда event recorders получат массовое распространение.

Но мы не можем рассчитывать на то, что в ближайшем будущем такие устройства будут у каждого, потому что люди не задумываются о подобных «скрытых» рисках (помним же, что все боятся убийств и аварий, но не ССЗ). Если Jetson будет анализировать состояние людей в публичных местах, это станет еще одним пунктом в «цепочке спасения жизней». Мы получим еще один инструмент ранней диагностики, люди будут больше знать о своем здоровье, вовремя обращаться за медицинской помощью и получать лечение. Чьи-то друзья, братья, сестры, мужья, жены, родители и дети проживут на несколько лет дольше. Это ли не самая лучшая цель?

способ идентификации человека по биологической активности сердца

Изобретение относится к области медицины, а именно к судебной медицине. Совмещают графические кривые кардиограмм, выявляют при этом общие признаки и устанавливают их идентичность по наличию R-R временных интервалов, частоты R-R отрезков, по их количеству и взаиморасположению элементов относительно друг друга. Затем выявляют частные признаки и устанавливают их идентичность по длине R-R отрезков, минимальной и максимальной высоте R-R зубцов и степени кривизны фрагментов зубцов. При совпадении общих и частных признаков сравниваемых кардиограмм идентифицируют тождество исследуемых объектов. Способ позволяет повысить достоверность исследования, что достигается за счет дополнительного исследования частных признаков графических кривых кардиограмм. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2286713

Изобретение относится к области медицины, а именно к судебной медицине, и может быть применено к способам идентификации человека по биологической активности сердца путем исследования кардиограмм.

Проблема идентификации человека до настоящего времени является актуальной. Глобализация мировой системы наряду с этим активная борьба определенных групп с этим процессом в форме терроризма вынуждают общество в целях обеспечения безопасности, в целях эффективной борьбы с терроризмом совершенствовать методы и способы идентификации человека.

Читать еще:  Тайтл: проверка фотоаппарата при покупке: как определить пробег, качество фокусировки, найти битые пиксели

В настоящее время идентификация человека осуществляется по следующим объектам: папиллярным узорам рук и ног, следам зубов, по элементам внешности человека, по голосу и речи. Эти объекты являются традиционно криминалистическими.

Методы биологии позволяют идентифицировать человека по следам биологического происхождения — кровь, слюна, сперма. Развивается генная дактилоскопия. Новыми направлениями считаются одорология и фоноскопия. Для идентификации личности могут быть использованы особенности радужной оболочки глаз.

Однако все перечисленные способы идентификации человека идентифицируют либо определенные части тела человека, либо следы его жизнедеятельности. Современные технологии в областях лазерной техники, использования полимерных масс, пластической хирургии позволяют существенно изменить идентифицирующие признаки человека. Можно при помощи высокотехнических материалов изготовить точные копии папиллярных узоров пальцев рук любого лица, контактные линзы с имитированной радужной оболочкой глаза конкретного человека, а также изменить признаки внешности, голоса и речи человека при помощи хирургии.

Известен способ идентификации уровня переключаемости внимания человека, при котором в качестве инструмента измерения уровня переключаемости внимания определяют устойчивые индивидуально-типологические параметры сердечно-сосудистой активности: индекс симпатико-парасимпатического баланса и частота медианы распределения R-R интервалов, позволяющие представить пациента вектором на соответствующей 2-мерной плоскости, идентифицировать пациента в отношении одного из шести типов сердечно-сосудистой активности и соответственно в отношении уровня переключаемости внимания человека:

1) «пластичными» являются пациенты

а) с высокочастотной сердечно-сосудистой активностью и

б) с низкочастотной сердечно-сосудистой активностью с большим преобладанием парасимпатической составляющей нервной системы,

2) «ригидными» являются пациенты с низкочастотной сердечно-сосудистой активностью с преобладанием симпатической составляющей нервной системы (Патент РФ №94027090, МКИ 6: А 61 В 5/00, публ. 1996.06.20).

Известен способ идентификации личности, осуществляемый посредством получения изображения подкожной вены на определенном участке тела, преобразования полученного изображения в величины, характеризующие яркость изображения на определенных участках, обработки этих величин для получения второго набора величин, характеризующего изображения вены с улучшенной контрастностью, и пороговой обработки второго ряда величин для выбора тех величин, которые превышают заданную величину. Набор признаков, выведенных из отобранных величин, сравнивается с набором признаков, полученных на индивидууме (Патент GB №2276749, МКИ: А 61 В 5/117, публ. 31.03.94).

Известен способ идентификации клиентов на основе данных ядерно-спиновой томографии, предусматривающий изготовление индивидуальных объемных эталонов изображений органов или их частей (например, залегание вен) путем использования результатов ядерно-спиновой томографии, которые могут быть занесены в банк данных и затем использованы при автоматической идентификации клиентов без использования специальных мероприятий типа замков, паролей, пропусков и любых кодов. Способ рекомендуется для применения в идентифицирующей системе, системе входного контроля, бухгалтерских автоматах (Патент DE №4411421, МКИ: А 61 В 5/117, публ. 05.04.94).

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является способ распознавания личности, заключающийся в том, что в систему распознавания вводят персональный код распознаваемой личности и сравнивают их с заранее запомненным персональным кодом, осуществляют считывание изображения лица распознаваемой личности с помощью оптического считывателя системы распознавания (Патент РФ №2093890, МКИ 6: G 06 K 9/00, G 07 C 9/00, публ. 20.10.97 г.).

К техническому результату относится повышение степени надежности идентификации человека путем изучения живых функционирующих организмов людей, а также исключения фальсификации данных сравнительного анализа вследствие индивидуальной биологической активности сердца каждого человека.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе идентификации человека, включающем выявление устойчивых индивидуально-типологических параметров, совмещают графические кривые кардиограмм, выявляют при этом общие признаки и устанавливают их идентичность по наличию R-R временных интервалов, частоты R-R отрезков, по их количеству и взаиморасположению элементов относительно друг друга. Затем выявляют частные признаки и устанавливают их идентичность по длине R-R отрезков, минимальной и максимальной высоте R-R зубцов и степени кривизны фрагментов зубцов. В случае совпадения общих и частных признаков сравниваемых кардиограмм идентифицируют тождество исследуемых объектов.

Примерами осуществления способа идентификации человека может служить: исследование биоэлектрической активности сердца, зафиксированной на бумажном носителе (кардиограммах) у 2000 человек. Задачей проведенного исследования явилось выявление индивидуализирующих признаков.

Предмет исследования — идентификация человека по биоэлектрической активности сердца.

Были использованы следующие методы: метод кардиографии, метод приспособления, наблюдение, измерение, сравнение, метод аналогии.

Деятельность сердца, как известно, сопровождается электрической активностью. Возбуждение охватывает сердечную мышцу в определенной последовательности как в пространстве, так и во времени и этот процесс периодически повторяется. Сердце правомерно рассматривать как суммарный диполь, являющийся результатом взаимодействия большого числа элементарных диполей, которые создают одиночные волокна миокарда.

Анализ динамики электрической активности с целью выявления заболеваний сердца использует кардиология. Динамику биоэлектрической деятельности сердца чаще всего фиксируют на бумажном носителе в виде кардиограммы.

В электрокардиографической практике применяются 3 стандартных, 3 усиленных однополюсных и 6 грудных отведений.

Регистрация в электрокардиографах осуществляется при помощи тепловой записи, записи под копирку, струйной и перьевой записи. Наиболее часто используются тепловая запись и запись под копирку, которые не дают радиальных искажений и удобны в эксплуатации. При использовании компьютерных технологий наряду с цифровой регистрацией проводится фиксация на бумажном носителе при помощи периферийной множительной техники.

Читать еще:  Как подключить цифровую приставку dvb-t2 к телевизору

С графической точки зрения кардиограмма человека представляет собой плоскую кривую линию, так как все точки кривой лежат в одной плоскости, которую можно характеризовать совокупностью составных элементов кривой в виде прямых и дуговых отрезков линий, углов, степенью кривизны дуговых элементов.

Проведенный анализ 2000 кардиограмм позволяет сделать вывод об индивидуальности каждой кардиограммы, это объясняется индивидуальными физиологическими и анатомическими особенностями сердца человека (см. фиг.1, приложение 1).

Методика идентификации человека по биоэлектрической активности сердца, зафиксированной на бумажном носителе, складывается из следующих этапов:

1. Изучение объекта исследования с целью получения информации об общих признаках динамики биоэлектрической активности сердца. На этом этапе изучаются общие признаки кривых линий кардиограммы в двенадцати отведениях (наличие R-R временных интервалов, частоту R-R отрезков, их количество и взаиморасположение дуговых, петлевых, угловых элементов кривой) (см. фиг.1, приложение 1)

2. Изучение объекта сравнения с целью выявления общих признаков.

3. Сравнение общих признаков исследуемого объекта и образца. Установление совпадения объектов по общим признакам является основанием для сравнения частных признаков (длина R-R отрезков, минимальную и максимальную высоту R-R зубцов, углы элементов, степень кривизны зубцов). Совпадение общих и частных признаков кривых линий, зафиксированных на бумажном носителе, образованных при регистрации биоэлектрической активности сердца, является основанием для вывода о тождестве исследуемых объектов, т.е. одного источника происхождения — сердца одного человека.

4. Способ идентификации поясняется на фиг.2, (см. приложение 2), где зафиксированы электрофотографическим способом фрагменты кардиограммы одного человека. Сверху расположен фрагмент кардиограммы, зафиксированный 11.11.02 г., а снизу фрагмент кардиограмм, зафиксированной 28.10.03 г. Фрагменты включают в себя фиксированную на бумажном носителе динамику биоэлектрической активности сердца в шести отведениях V1, V2, V3, V4, V5, V6, используемых в кардиографии.

При сравнении кривых линий, образованных в процессе динамической биоэлектрической активности сердца, зафиксированной 11.11.02 г. с кривыми линиями, образованными в процессе динамической биоэлектрической активности сердца, зафиксированной 28.10.03 г. Установлено тождественность этих кривых по следующим признакам: наличию R-R временных интервалов, частоте R-R отрезков, их количеству и взаиморасположению дуговых элементов, в том числе длине R-R отрезков, минимальной и максимальной высоте R-R зубцов, степени кривизны дуговых и петлевых элементов. Совпадающие признаки отмечены красителем красного цвета одноименными цифрами.

Совпадения образуют индивидуальную совокупность признаков, которая является достаточным основанием для категорического положительного вывода о том, что в кардиограмме от 11.11.02 г. и в кардиограмме от 28.03.03 г. зафиксирована биоэлектрическая активность сердца одного человека.

Аналогичные совпадения были установлены при исследовании 1800 кардиограмм.

В процессе исследования может использоваться: визуальное сопоставление, математический анализ. Возможно использование компьютерных технологий.

При исследовании признака устойчивости было установлено, что даже существенные на первый взгляд патологии — инфаркт миокарда, ишемическая болезнь сердца, гипертонический криз, острая бронхиальная астма, стенокардия, брадикардия не вызывают существенного искажения признаков, которые могут быть использованы для идентификации личности, что подтверждается исследованием кардиограмм 200 лиц, страдающих сердечно-сосудистой патологией.

Это объясняется тем, что изменения в динамике биоэлектрической активности сердца при паталогии, как правило, наблюдаются только в некоторых отведениях (см. фиг. 3, 4, приложение 3). Кроме того, наблюдается восстановление динамики при ремиссии и выздоровлении.

Различия в динамике биоэлектрической активности сердца в разные промежутки времени, связанные с паталогией сердца, в принципе, могут объясняться наличием самой паталогии. Современная кардиология имеет большой опыт в диагностике сердечных заболеваний с использованием анализа динамики биоэлектрической активности сердца.

Все вышесказанное дает основание для вывода о том, что биоэлектрическая активность сердца обладает признаками индивидуальности, относительной устойчивости и может быть использована для идентификации личности.

Идентификация по биоэлектрической активности сердца является идентификацией живого функционирующего организма конкретного человека.

Фальсифицировать биоэлектрическую активность сердца без пересадки этого органа невозможно.

Практическое применение — разработка охранных систем с использованием идентификации человека по биоэлектрической активности органов. В криминалистической идентификации, где идентификация по традиционным объектам невозможна.

Большой эффект можно ожидать при розыске ранее не судимых преступников, которые изменяют внешность и голос с использованием современных хирургических технологий.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ идентификации человека по биологической активности сердца, включающий выявление устойчивых индивидуально-типологических параметров, отличающийся тем, что совмещают графические кривые кардиограмм, выявляют при этом общие признаки и устанавливают их идентичность по наличию R-R временных интервалов, частоты R-R отрезков, по их количеству и взаиморасположению элементов относительно друг друга, затем выявляют частные признаки и устанавливают их идентичность по длине R-R отрезков, минимальной и максимальной высоте R-R зубцов и степени кривизны фрагментов зубцов, при совпадении общих и частных признаков сравниваемых кардиограмм идентифицируют тождество исследуемых объектов.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector