El MIT ha desarrollado una forma inalámbrica de monitorizar el sueño de una persona, utilizando señales de radio reflejadas por un pequeño dispositivo montado en una pared.
La tecnología tiene el potencial de funcionar como un dispositivo médico, además de uno personal, y ayudar a personas con la enfermedad de Parkinson, epilepsia o úlceras por presión.
Puede monitorizar el sueño de una persona e informarle sobre qué posiciones le ayudan a descansar bien.
Los investigadores del MIT han desarrollado una forma inalámbrica y privada de monitorizar las posturas al dormir de una persona —ya sea boca arriba, boca abajo o de lado— utilizando señales de radio reflejadas por un pequeño dispositivo montado en la pared de un dormitorio.
El dispositivo, llamado BodyCompass, es el primer sistema basado en radiofrecuencia listo para uso doméstico que proporciona datos precisos del sueño sin cámaras ni sensores adheridos al cuerpo, según Shichao Yue, quien presentará el sistema en una ponencia en la conferencia UbiComp 2020 del 15 de septiembre. El estudiante de doctorado lleva varios años utilizando la detección inalámbrica para estudiar las fases del sueño y el insomnio.
“Pensamos que la postura al dormir podría ser otra aplicación de gran impacto de nuestro sistema” para la monitorización médica, afirma Yue, quien trabajó en el proyecto bajo la supervisión de la profesora Dina Katabi en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT. Los estudios demuestran que dormir boca abajo aumenta el riesgo de muerte súbita en personas con epilepsia, señala, y la postura al dormir también podría utilizarse para medir la progresión de la enfermedad de Parkinson, ya que esta afección priva a la persona de la capacidad de darse la vuelta en la cama.
"Por desgracia, muchos pacientes desconocen por completo cómo duermen por la noche o en qué posición terminan tras una convulsión", afirma Dong Woo Lee, neurólogo especializado en epilepsia del Brigham and Women's Hospital y de la Facultad de Medicina de Harvard, quien no estuvo vinculado al estudio. "Un sistema de monitorización corporal como BodyCompass permitiría avanzar en nuestro campo al posibilitar la monitorización basal de nuestros pacientes para evaluar su riesgo y, combinado con un sistema de alerta o intervención, podría salvar a los pacientes de la muerte súbita inesperada en la epilepsia."
En el futuro, las personas también podrían utilizar BodyCompass para llevar un registro de sus propios hábitos de sueño o para monitorizar el sueño de los bebés, afirma Yue: “Puede ser tanto un dispositivo médico como un producto de consumo, según las necesidades.”
Otros autores del artículo de la conferencia, publicado en Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies, son los estudiantes de posgrado Yuzhe Yang y Hao Wang, y Hariharan Rahul, afiliado al laboratorio de Katabi. Katabi es catedrático Andrew y Erna Viterbi de Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT.
Reflejos reparadores
BodyCompass funciona analizando el reflejo de las señales de radio al rebotar en objetos de una habitación, incluido el cuerpo humano. De manera similar a un router Wi-Fi colocado en la pared del dormitorio, el dispositivo envía y recoge estas señales a medida que regresan por múltiples trayectorias. Los investigadores trazan después las trayectorias de estas señales, remontándose desde los reflejos para determinar la postura del cuerpo.
Para que esto funcione, sin embargo, los científicos necesitaban una forma de determinar cuáles de las señales rebotaban en el cuerpo de la persona que duerme, y no en el colchón, en una mesita de noche o en un ventilador de techo. Yue y sus colegas se dieron cuenta de que su trabajo previo para descifrar patrones de respiración a partir de señales de radio podía resolver el problema.
Las señales que rebotan en el pecho y el abdomen de una persona están moduladas de forma única por la respiración, concluyeron. Una vez identificada esa señal respiratoria como una forma de “etiquetar” los reflejos procedentes del cuerpo, los investigadores pudieron analizar dichos reflejos en comparación con la posición del dispositivo para determinar cómo estaba tumbada la persona en la cama. (Si una persona estaba tumbada boca arriba, por ejemplo, las ondas de radio intensas que rebotan en su pecho se dirigirían hacia el techo y luego hacia el dispositivo en la pared). “Identificar la respiración como codificación nos ayudó a separar las señales del cuerpo de los reflejos ambientales, lo que nos permite rastrear dónde se encuentran los reflejos informativos”, afirma Yue.
Los reflejos procedentes del cuerpo se analizan después mediante una red neuronal personalizada para inferir la inclinación del cuerpo durante el sueño. Dado que la red neuronal define las posturas al dormir según los ángulos, el dispositivo puede distinguir entre una persona tumbada sobre el lado derecho y otra que simplemente se ha inclinado ligeramente hacia la derecha. Este tipo de análisis detallado sería especialmente importante para los pacientes de epilepsia, en quienes dormir boca abajo está correlacionado con la muerte súbita inesperada, afirma Yue.
Lee afirma que “cada vez resulta más evidente que los pacientes no quieren llevar dispositivos, se olvidan de ponérselos, pierden comodidad, la duración de la batería es corta y la transferencia de datos puede ser difícil. Un dispositivo sin contacto y no portátil como BodyCompass superaría estos problemas.”
BodyCompass tiene algunas ventajas frente a otras formas de monitorizar la postura al dormir, como instalar cámaras en el dormitorio de una persona o colocar sensores directamente sobre la persona o su cama. Los sensores pueden resultar incómodos para dormir, y las cámaras reducen la privacidad de la persona, señala Yue. “Dado que solo registraremos la información esencial para detectar la postura al dormir, como la señal de respiración de la persona durante el sueño”, afirma, “es prácticamente imposible que alguien deduzca otras actividades del usuario a partir de estos datos”.
Una brújula precisa
El equipo de investigación puso a prueba la precisión de BodyCompass con más de 200 horas de datos del sueño de 26 personas sanas que dormían en sus propios dormitorios. Al inicio del estudio, los sujetos llevaban dos acelerómetros (sensores que detectan el movimiento) adheridos al pecho y al abdomen, para entrenar la red neuronal del dispositivo con datos de “verdad de referencia” sobre sus posturas al dormir.
BodyCompass fue más preciso —al predecir la postura corporal correcta el 94 % de las veces— cuando el dispositivo se entrenó con datos de una semana. Una noche de datos de entrenamiento arrojó resultados precisos el 87 % de las veces. BodyCompass pudo alcanzar una precisión del 84 % con solo 16 minutos de datos recogidos, cuando se pidió a los participantes que adoptaran algunas posturas habituales para dormir frente al sensor inalámbrico.
Además de la epilepsia y la enfermedad de Parkinson, BodyCompass podría resultar útil en el tratamiento de pacientes vulnerables a las úlceras por presión y a la apnea del sueño, ya que ambas afecciones pueden aliviarse mediante cambios en la postura al dormir. Yue también tiene su propio interés: sufre migrañas que parecen estar afectadas por la forma en que duerme. “Duermo sobre el lado derecho para evitar el dolor de cabeza al día siguiente”, afirma, “pero no estoy seguro de que exista realmente alguna correlación entre la postura al dormir y las migrañas. Quizá esto pueda ayudarme a averiguar si existe alguna relación”.
Por ahora, BodyCompass es una herramienta de monitorización, pero algún día podría combinarse con una alerta que incite a los durmientes a cambiar de postura. “Los investigadores están trabajando en colchones que pueden girar lentamente a un paciente para evitar posiciones de sueño peligrosas”, afirma Yue. “Los trabajos futuros podrían combinar nuestro detector de postura al dormir con dichos colchones para trasladar a un paciente de epilepsia a una posición más segura si fuera necesario”.
