ES2648921T3 - Procedimiento de construcción de un índice de actividad, dispositivo y programa informático correspondiente - Google Patents

Abstract

Procedimiento de cálculo de un índice de actividad de un individuo implementado por medio de un dispositivo de cálculo de índice, procedimiento caracterizado porque comprende: - una etapa (10) de obtención, a partir de un flujo de audio/vídeo de origen (FlvO), de al menos dos flujos (x1, x2, x3), comprendiendo cada uno una pluralidad de muestras con marcas de tiempo, comprendiendo dicha etapa (10) de obtención: - una etapa (300) de obtención de datos representativos de un estado de los ojos, que expide un flujo (x3) que comprende muestras relacionadas con la apertura de los ojos de dicho individuo. - una etapa (20) de formateo de dichos al menos dos flujos (x1, x2, x3), que expide al menos dos flujos formateados (x1f, x2f, x3f); - una etapa (30) de combinación, de dichos al menos dos flujos formateados, que expide un flujo combinado (xc); - una etapa (40) de cálculo, a partir de dicho flujo combinado (xc) de al menos un índice representativo de un nivel de actividad de un individuo (IrNA).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento de construccion de un mdice de actividad, dispositivo y programa informatico correspondiente

1 Campo de la invencion

La invencion se refiere al campo de la polisomnograffa. Mas particularmente, la invencion propone una nueva tecnica de analisis del sueno no invasiva. Todav^a mas particularmente, la invencion propone una tecnica de obtencion de variables fisiologicas sin contacto con el individuo.

2 Soluciones del estado de la tecnica

Las tecnicas de polisomnograffa son muchas. Consisten en grabar, durante el sueno del paciente, variables fisiologicas para poner en evidencia los trastornos relacionados con el sueno.

Entre las variables fisiologicas que se busca medir, se encuentra, por ejemplo, el ritmo respiratorio, el ritmo cardiaco. Se realizan igualmente mediciones de la actividad del cerebro utilizando electroencefalogramas y mediciones de la actividad muscular a traves electromiograffa de los musculos de los brazos o de las piernas...

Las mediciones de estas diferentes variables fisiologicas necesitan, en general, aplicar, en el cuerpo del paciente, numerosos sensores. Estos sensores se colocan en diferentes lugares del cuerpo en funcion de la variable fisiologica que se medira. Un primer problema de la polisomnograffa reside justamente en estos numerosos sensores: no permiten al paciente sobre el que se busca efectuar estas mediciones alcanzar un sueno identico al que lograffa en un tiempo normal (es decir, sin los sensores). Se entiende, en efecto, que un paciente sobre el que se pone un gran numero de electrodos, correas y sensores no se encuentra en condiciones optimas para encontrar el sueno.

Por otra parte, este tipo de sensores se adaptan relativamente mal a las condiciones de mediciones en las que se encuentran los recien nacidos o ninos jovenes para los que es necesario efectuar tal vigilancia. En efecto, para estos pacientes, no es necesario realizar grabaciones de manera continua, con un numero de sensores limitado, a menudo en un ambiente de penumbra y en etapas de comportamientos diferentes. De este modo, los problemas de captacion de variables fisiologicas son mas complejos en el caso del recien nacido o de los prematuros que en el caso del adulto.

La solicitud de patente internacional publicada WO 2013/103700 A1, que se considera como el estado de la tecnica mas cercano a la invencion, describe el uso de un flujo de audioMdeo para el analisis del sueno de una persona.

La patente americana US 5689241 A describe la deteccion de sueno por la determinacion de la apertura de los ojos en imagenes de video.

Ahora bien, en la actualidad, las soluciones para resolver este problema son limitadas. Existe, por lo tanto, una necesidad de proporcionar una tecnica de adquisicion de al menos ciertas variables fisiologicas por un sistema que, por una parte, sea utilizable en un ambito general de obtencion de variables fisiologicas, por ejemplo, en adultos, y, por otra parte, este adaptada al ambito espedfico de captacion de variables fisiologicas en los recien nacidos, que evite al maximo los aparatos y los sensores supernumerarios.

3 Resumen de la invencion

La invencion no plantea estos problemas relacionados con las tecnicas de la tecnica anterior. En efecto, la invencion se refiere a un procedimiento de calculo de un mdice de actividad de un individuo en el momento de una fase de sueno, implementado por medio de un dispositivo de calculo de mdice.

Segun un modo de realizacion de la tecnica propuesta, un tal procedimiento comprende:

- una etapa de obtencion, a partir de un flujo de audioMdeo de origen, de al menos dos flujos, comprendiendo cada uno una pluralidad de muestras con marcas de tiempo, comprendiendo dicha etapa de obtencion una etapa de obtencion de datos representativos de un estado de los ojos, que expide un flujo que comprende muestras relacionadas con la apertura de los ojos de dicho individuo;

- una etapa de formateo de dichos al menos dos flujos, que expide al menos dos flujos formateados;

- una etapa de combinacion, de dichos al menos dos flujos formateados, que expide un flujo combinado;

- una etapa de calculo, a partir de dicho flujo combinado de al menos un mdice representativo de un nivel de actividad de un individuo.

De este modo, la tecnica propuesta permite construir, de manera simple, un mdice a partir de un flujo de audioMdeo ya disponible. Esta tecnica no necesita material complejo o costoso y puede implementarse usando un flujo de audioMdeo que ya es accesible y que esta presente en los sistemas de polisomnograffa existentes.

Segun un modo de realizacion particular, dicha etapa de combinacion implementa una funcion de fusion:

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en la que:

- n representa el numero de flujos;

- j representa el calendario de la muestra;

- xij es el valor del flujo normalizado Xi al numero de muestra j;

- ai es un valor de ponderacion del flujo x,.

De este modo, esta funcion de fusion permite combinar simplemente flujos y representarlos en una forma normalizada.

Segun un modo de realizacion particular, dicho valor a, de ponderacion del flujo x, varfa de un calendario de muestra a otro.

De este modo, la funcion de fusion puede tener en cuenta las diferencias entre los flujos.

Segun una caracterfstica particular, dicho valor a, de ponderacion del flujo x, se configura en funcion de al menos un flujo xj,j ±,.

De este modo, la funcion de fusion puede tener en cuenta la informacion contradictoria que podrfa derivarse de los flujos, como, por ejemplo, una correlacion entre un cierre de los ojos y un volumen sonoro elevado.

Segun un modo de realizacion particular, una etapa de obtencion, a partir de un flujo de audio/vfdeo de origen, de al menos dos flujos, que comprende, al menos una de las siguientes etapas:

- una etapa de estimacion de movimiento, que expide un flujo que comprende muestras relacionadas con la evaluacion del movimiento entre imagenes sucesivas de dicho flujo de audio/vfdeo de origen;

- una etapa de recopilacion de intensidad sonora, que expide un flujo que comprende muestras relacionadas con la evaluacion de un volumen sonoro.

En otro modo de realizacion, la invencion se refiere igualmente a un dispositivo de calculo de un fndice de actividad de un individuo, implementado por medio de un dispositivo de calculo de fndice.

Un tal dispositivo comprende:

- medios de obtencion, a partir de un flujo de audio/vfdeo de origen, de al menos dos flujos, comprendiendo cada uno una pluralidad de muestras con marcas de tiempo;

- medios de formateo de dichos al menos dos flujos, que expide al menos dos flujos formateados;

- medios de combinacion, de dichos al menos dos flujos formateados, que expide un flujo combinado;

- medios de calculo, a partir de dicho flujo combinado de, al menos, un fndice que representa un nivel de descanso de un individuo.

Segun los modos de realizacion, un tal dispositivo puede anadirse a un sistema de polisomnograffa. En otros modos de realizacion, un tal dispositivo puede presentarse de una forma autonoma, por ejemplo, por la vigilancia de los ninos de baja edad o de personas de movilidad reducida.

Segun una implementacion preferente, las diferentes etapas de los procedimientos segun la invencion se implementan por uno o varios softwares o programas informaticos, que comprenden instrucciones de software destinadas a ejecutarse por un procesador de datos de un modulo de rele segun la invencion y que se concibe para controlar la ejecucion de las diferentes etapas de los procedimientos.

En consecuencia, la invencion tiene tambien como objetivo un programa, susceptible de ejecutarse por un ordenador o por un procesador de datos, constando este programa de las instrucciones para controlar la ejecucion de las etapas de un procedimiento tal como se menciono anteriormente.

Este programa puede utilizar cualquier lenguaje de programacion y, estar en forma de codigo fuente, codigo objeto o codigo intermedio entre codigo fuente y codigo objeto, tal como en una forma parcialmente compilada o, en cualquier otra forma deseable.

La invencion apunta tambien a un soporte de informaciones legibles por un procesador de datos, y consta tambien de las instrucciones de un programa tal como se menciono anteriormente.

El soporte de informaciones puede ser cualquier entidad o dispositivo capaz de almacenar el programa. Por ejemplo, el soporte puede constar de un medio de almacenamiento, tal como una ROM, por ejemplo, un CD ROM o una ROM de circuito microelectrico o, incluso, un medio de grabacion magnetico, por ejemplo, un disquete (floppy disc) o un

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disco duro.

Por otra parte, el soporte de informacion puede ser un soporte transmisible tal como una senal electrica u optica, que puede trasportarse mediante un cable electrico u optico, por radio o por otros medios. El programa segun la invencion puede descargarse en particular sobre una red de tipo Internet.

Alternativamente, el soporte de informacion puede ser un circuito integrado en el que se incorpora el programa, adaptandose el circuito para ejecutar o para usarse en la ejecucion del procedimiento en cuestion.

Segun un modo de realizacion, la invencion se implementa por medio de componentes de software y/o de hardware. En este contexto, el termino "modulo" puede corresponder en este documento tanto a un componente de software, como a un componente de hardware o a un conjunto de componentes de hardware y de software.

Un componente de software corresponde a uno o varios programas informaticos, uno o varios subprogramas de un programa o, de manera mas general, cualquier otro elemento de un programa o de un software apto para implementar una funcion o un conjunto de funciones, de acuerdo con lo que se describe a continuacion para el modulo respectivo. Un tal componente de software se ejecuta por un procesador de datos de una entidad ffsica (terminal, servidor, pasarela, enrutador, etc.) y es susceptible de acceder a los recursos de hardware de esta entidad ffsica (memorias, soportes de grabacion, bus de comunicacion, tarjetas electronicas de entradas/salidas, interfaces de usuario, etc.).

De la misma manera, un componente material corresponde a cualquier elemento de un conjunto de hardware (o hardware) apto para implementar una funcion o un conjunto de funciones, de acuerdo con lo que se describe a continuacion para el modulo respectivo. Puede tratarse de un componente de hardware programable o con procesador integrado para la ejecucion de software, por ejemplo, un circuito integrado, una tarjeta con chip, una tarjeta de memoria, una tarjeta electronica para la ejecucion de un microsoftware (firmware), etc.

Cada componente del sistema anteriormente descrito por supuesto implementa sus propios modulos de software.

En otro modo de realizacion, el procedimiento comprende las caracteffsticas de la reivindicacion 8 adjunta a continuacion.

Los diferentes modos de realizacion mencionados anteriormente se pueden combinar entre ellos para la implementacion de la invencion.

4 Lista de las figuras

Otras caracteffsticas y ventajas de la invencion se haran mas evidentes tras la lectura de la descripcion siguiente de un modo de realizacion preferente, dado a fftulo de simple ejemplo ilustrativo y no limitante, y de los dibujos adjuntos, entre los cuales:

- la figura 1 representa un cuadro sinoptico de la tecnica propuesta;

- la figura 2 ilustra la fase de extraccion de flujo a partir del flujo de audioMdeo de origen;

- la figura 3 ilustra esquematicamente un dispositivo de implementacion de la tecnica propuesta.

5 Descripcion detallada de la invencion

5.1 Recordatorio del principio de la invencion

El principio general de la tecnica propuesta reside en la extraccion y el tratamiento combinatorio de datos extrafdos de una unica fuente de audioMdeo o de varios indices diferenciales de actividad de un paciente. Mas particularmente, a diferencia de lo que se ha realizado en las tecnicas anteriores conocidas, el uso de la fuente de audioMdeo se realiza, por una parte, de manera preponderante y, por otra parte, de manera automatica. En efecto, sin duda es comun disponer de una grabacion de video en el momento de las sesiones de polisomnograffa. Por otro lado, esta grabacion de video no se usa de manera activa para determinar el estado del paciente, sino unicamente a fftulo de control, realizado por el medico, de la sesion polisomnograffa. Asf, la tecnica propuesta usa un dispositivo conocido y presente, pero de una manera completamente nueva en relacion con el uso que se hace de este dispositivo. Como norma general, este dispositivo se presenta en forma de una camara infrarroja o de una camara de luz visible asociada a una grabadora digital. El procedimiento tradicional de puntuacion del sueno (el corte del sueno del individuo en etapas de sueno) es largo y fastidioso y genera muchos errores (ya que el criterio del medico se basa en criterios basados en la experiencia y no estrictamente en criterios objetivos).

Al contrario, la invencion permite, por una parte, tratar el flujo de audioMdeo de manera automatica y, por otra parte, con criterios objetivos. Mas particularmente, el principio general de la tecnica divulgada consiste en extraer de la fuente de audioMdeo, al menos dos flujos de datos diferentes y combinar estos flujos de datos diferentes con el fin de obtener un mdice.

En un modo de realizacion simple de la invencion, el mdice obtenido es un mdice de calma. Este mdice permite cuantificar de manera cruda la actividad del paciente o su estado de agitacion (independientemente de que este

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despierto o dormido). Este mdice de calma se construye obteniendo a partir del flujo de audioMdeo de origen, dos flujos (flujo de movimiento y flujo sonoro). De este modo, la invencion no se limita de ninguna manera al uso de tres componentes de un flujo de audioMdeo.

En otros modos de realizacion, basandose en un tratamiento particular de los datos extrafdos, el mdice obtenido permite calificar, al menos parcialmente, la etapa del sueno (sueno profundo, sueno ligero, somnolencia, vigilia tranquila, etc.) y permite saber si el individuo esta despierto o dormido. Esta tecnica esta particularmente adaptada a los bebes y a la prematuridad. Este mdice se llama mdice de descanso y se construye obteniendo a partir del flujo de audioMdeo de origen, tres flujos (flujo de movimiento, apertura de los ojos y flujo sonoro).

El procedimiento propuesto, descrito en relacion con la figura 1, comprende cuatro fases: una fase de obtencion de flujo de datos; una fase de formateo de los flujos; una fase de combinacion y una fase de calculo de un mdice.

Durante una fase (10) de obtencion de flujo de datos, los diferentes flujos de datos (x1, x2, x3) se extraen a partir de la fuente de audioMdeo (Flvo), con ayuda de los procedimientos de obtencion espedficos para la informacion buscada, de los cuales, algunos se explican a continuacion; estos flujos de datos son, por supuesto, marcados temporalmente;

Posteriormente, para cada uno de los flujos de datos obtenidos se implementa una fase (20) de formateo que comprende:

- una etapa de deteccion de envoltura para el flujo de audio, cuando existe uno, con el fin de transformarlo en una senal positiva;

- una etapa de lectura de los datos obtenidos por el calculo de una media deslizante sobre una ventana de duracion seleccionada previamente;

- una etapa de remuestreo puesto que los diferentes flujos poseen frecuencias de muestreo diferentes; la frecuencia de muestreo final puede ser, por ejemplo, igual a la mas pequena de las diferentes frecuencias (respetando las condiciones de muestreo);

- una etapa de normalizacion.

Siguiendo estas etapas, cada uno de los flujos formateados (x1f, x2f, x3f) se presenta en una escala temporal y una escala de valor comunes al resto de flujos. Por supuesto, en funcion de la naturaleza de los flujos, algunas de las etapas anteriormente mencionadas pueden omitirse (es el caso, por ejemplo, de un flujo binario cuyos valores estan necesariamente comprendidos entre 0 y 1 y que no necesita, por lo tanto, a priori,normalizacion).

El procedimiento comprende despues una fase (30) de combinacion, de al menos dos de los flujos formateados (x1f, x2f, x3f).

Implementandose esta fase de combinacion por una funcion, llamada funcion de fusion (ff). Esta funcion de fusion, en su forma mas simple, puede escribirse de la siguiente forma:

imagen2

en la que:

- xcj es el valor del flujo que resulta de la muestra j

- n representa el numero de flujos;

- j representa el calendario de la muestra;

- xij es el valor del flujo normalizado x, al numero de muestra j;

- a, es un valor de ponderacion del flujo normalizado x;

Esta funcion de fusion expide un flujo combinado (xc), muestreado a la misma escala que los flujos de origen. El valor de ponderacion a, de cada flujo esta comprendido entre 0 y 1 y permite atribuir, a cada uno de los flujos, una importancia espedfica en la fusion. En un modo de realizacion simple, este valor de ponderacion es igual a 1. En un modo de realizacion complejo, tal como se representa a continuacion, por ejemplo, esta ponderacion puede ser evolutiva (es decir, que la ponderacion evoluciona en funcion del flujo al que la ponderacion se efectua o de otro flujo, relacionado al flujo de corriente y en funcion del tiempo). El valor de ponderacion puede ser igualmente lineal o no lineal, en funcion de los modos de realizacion.

Este flujo combinado (xc) es representativo del estado de sueno en el que se encuentra el individuo.

De este modo, por ejemplo, en el caso de tres flujos de origen (xi, x2, x3), el flujo combinado (xc) es una secuencia de muestras cuyo valor esta comprendido entre "0" y "3". De este modo, por ejemplo, en intervalos regulares, en la escala de valor entero situado entre "0" y "3" (es decir, "0", "1","2" y "3"),se puede asociar a cada uno de estos valores enteros uno o varios estados reales del individuo (por ejemplo, "0" corresponde a un estado de sueno (profundo o ligero) mientras que "3" corresponde a un estado de vigilia (tranquila o agitada)).

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En un modo de realizacion adicional, un ejemplo de funcion de fusion podna ser la siguiente:

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En este modo de realizacion, cada valor de este flujo combinado (xc) se normaliza, desde el promediado. Las ponderaciones ai pueden seleccionarse, por ejemplo, teniendo en cuenta especificidades-sensibilidades sobre cada uno de los flujos o, incluso, teniendo en cuenta el conocimiento a priori sobre el flujo. Estas ponderaciones pueden ser pesos simples o incluso coeficientes que evolucionan con el tiempo.

Otros modos de realizacion son posibles, se puede citar:

- los algoritmos de tipo red de neuronas, donde la red de neuronas se aplica a un vector de flujo: despues de una fase de aprendizaje que permite ajustar los parametros internos de la red de neuronas, cada nuevo vector tratado por la red de neuronas se vera afectar en la salida una clase de pertenencia entre las dos (o mas) clases posibles.

- una ponderacion por filtro de Volterra directa: se trata de un filtrado no lineal que pondera los diferentes flujos en funcion de los nucleos hi

n n n

ff(xj)=X hixij +-+-+E-E hi-kxij -xkj

i=1 i=1 k=\

donde el nucleo hi representa la parte lineal y los nucleos hik la parte no lineal.

- la realizacion de un arbol de decision. Esto responde a una sucesion de pruebas, que consisten en comparar los valores de un flujo con uno o varios umbrales. Se conduce entonces a un flujo de valores discretos.

Como el objetivo de la tecnica propuesta es obtener un resultado sintetico de la actividad del paciente, los datos que constituyen el flujo se tratan (40) a continuacion para conducir a un mdice representativo del nivel de actividad (IrNA).

En un primer modo de realizacion, se calculan las cantidades estadfsticas, como la media, la varianza del flujo procedente de la fusion.

En un segundo modo de realizacion el flujo combinado (xc) se comprada con uno o varios umbrales (sxi, sx2, sx3). En un periodo dado (es decir, en un numero de muestras dadas entre el numero de muestras que componen el flujo) se compara el numero de valores de muestras por debajo del umbral en relacion con el numero de valores por encima del umbral con el fin de obtener un mdice (por ejemplo, un mdice de descanso, un mdice de vigilia, un mdice de sueno, etc.). El valor de los umbrales (sxi sx2 sx3) puede fijarse de manera arbitraria u obtenerse a partir de una base de aprendizaje (por ejemplo, una hora de grabacion) seleccionada previamente, utilizando caractensticas operativas de recepcion (curvas COR).

Los diferentes indices pueden calcularse sobre ventanas de tamano variable, por ejemplo, 10 segundos; se obtiene, por lo tanto, un mdice que vana en funcion del tiempo. Tambien se pueden calcular sobre el tiempo total (un valor global sobre toda la grabacion). Tales indices son muy utiles para el cuerpo medico.

5.2 Descripcion de un modo de realizacion

Se presenta, en relacion con la figura 2, la implementacion de la tecnica propuesta para un flujo audioMdeo en el que se extraen tres flujos de datos diferentes: una estimacion de movimiento, una extraccion de banda sonora, una estimacion del estado de los ojos.

En este modo de realizacion, un flujo de audioMdeo de origen (FIvO) se graba sobre un soporte digital SN (de tipo CD, DVD, Disco Duro, etc). Un modulo de tratamiento (MTRT) recibe en la entrada, por una parte, el flujo de audioMdeo de origen (FIvO) y parametros de extraccion (ParExt). Los parametros de extraccion definen, por una parte, el numero de flujos que se extraeran y, por otra parte, para cada uno de los flujos que se extraera, un procedimiento de extraccion (MExti), i que corresponde al identificador de flujo.

Por ejemplo, teniendo en cuenta que el primer flujo (x1) se refiere a la estimacion de movimiento, el procedimiento de extraccion puede ser una diferencia entre imagenes o el flujo optico, es decir, los campos de velocidad medidos a partir de las variaciones de la luminancia de las diferentes imagenes. Este procedimiento es interesante en el presente caso ya que, para imagenes poco ruidosas, que no presentan variaciones repentinas de la intensidad y compuestos de los objetos que no ocasionan reflexiones especulares preponderantes, el "flujo optico" se asimila "globalmente" a un movimiento proyectado. Otros procedimientos de estimacion de movimiento pueden igualmente implementarse, en funcion de parametros propios del flujo de audioMdeo de origen (FlvO). A diferencia de las tecnicas existentes, sin embargo, el objeto de la implementacion de un procedimiento de estimacion de movimiento

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no es grabar desplazamientos, sino estimar una cantidad de desplazamiento. Esta estimacion, por lo tanto, es facil de realizar.

De este modo, la tecnica propuesta comprende una etapa (100) de estimacion de movimiento, que expide un primer flujo (x1) que comprende muestras relacionadas con la evaluacion del movimiento entre imagenes. En este modo de realizacion, se obtiene, por lo tanto, un flujo (x1) que comprende un cierto numero de muestras (por ejemplo, una cada segundo), teniendo cada muestra marcas de tiempo y teniendo un valor comprendido entre 0 y 100, significando 0 que cada uno de los movimientos no se percibe, mientras que 100 significa que una gran cantidad de movimiento se percibe.

El segundo flujo (x2), segun el procedimiento propuesto se basa en el componente audio del flujo de audioMdeo de origen (FIvO). En este modo de realizacion, el procedimiento de extraccion consiste en medir (200) la intensidad de la pista de audio en el tiempo. El procedimiento de extraccion (MExt2), por lo tanto, es un procedimiento de medicion de intensidad. Esta medida es, o absoluta (es decir, que se basa en el contenido de la banda de audio, sin referencia), o relativa (es decir, que se basa en una escala previamente definida). Este parametro relacionado con la escala tiene una importancia en el caso donde los ruidos ambientales presentes y que puede ser necesario no tomarlos en cuenta. De este modo, en el caso de una medida absoluta, el nivel que corresponde a una ausencia de ruido percibido proveniente del paciente puede no ser inmediatamente identificable en caso de ruido ambiental. Por lo tanto, puede ser necesario implementar un tratamiento complementario que consiste en eliminar (cuando es posible) los ruidos parasitos y estimar la potencia del sonido, asf como de sus componentes frecuenciales para diferenciar diferentes tipos de sonidos (grito, ronquido, llantos, ...). En el caso de una medida de intensidad relativa, se puede considerar que el nivel sonoro que se medira (el nivel sonoro que proviene del paciente) excede necesariamente un nivel sonoro de base.

De este modo, la tecnica propuesta comprende una etapa (200) de grabacion de intensidad sonora, que expide un segundo flujo (x2) que comprende muestras relacionadas con la evaluacion de un volumen sonoro.

El tercer flujo (x3), segun el procedimiento propuesto se deriva del componente de video del flujo de audioMdeo de origen (FIvO). En este modo de realizacion, la etapa (300) de extraccion consiste en identificar una apertura o un cierre de los ojos. El procedimiento de extraccion (MExt3), por lo tanto, es un procedimiento de deteccion de apertura o de cierre de los ojos.

Para esto, al menos tres procedimientos de extraccion (MExt3) diferentes pueden emplearse. El primer procedimiento consiste en hacer medir esta informacion por un medico o un manipulador: a lo largo de la vecindad de la secuencia, el medico mide esta apertura, si es necesario, utilizando una interfaz hombre-maquina particular de un programa informatico, que autoriza la toma del estado de apertura de los ojos. El uso de este primer procedimiento expide un flujo que comprende muestras binarias (que indican si los ojos estan abiertos o si los ojos estan cerrados).

Un segundo procedimiento, automatizado, consiste en tomar ventaja de una propiedad interesante del fondo del ojo sometido a una luz infrarroja o visible. A tftulo de ejemplo; una caractenstica de las mediciones de polisomnograffa es que se realizan en la penumbra. De este modo, el uso de una camara infrarroja a menudo es necesario para visualizar el desarrollo de la medida. Desde entonces, el flujo de audioMdeo de origen (FIvO) comprende un componente de video infrarrojo.

Ahora bien, una propiedad de la captacion de imagen infrarroja es que hace el fondo del ojo negro, es decir, perfectamente extrafble del resto de la imagen. De este modo, es posible, con ayuda de un modulo de reconocimiento de parametro en consecuencia, distinguir la presencia de negro en el video infrarrojo. El algoritmo usado es un algoritmo similar al usado para reconocer y eliminar los ojos rojos en una fotograffa con flash. No obstante, el algoritmo propuesto es mas simple ya que no necesita reemplazar una parte de la imagen por otra. Globalmente, el algoritmo implementado por este modulo comprende, por una parte, una fase de umbralizacion en la que solo se conservan las partes de la imagen cuyo valor de negro es superior a un umbral determinado (por ejemplo, 80 % o 90 %). Posteriormente, a partir de esta imagen "umbralizada", se efectua una busqueda de zonas negras. Siendo el objetivo de esta busqueda determinar la presencia de al menos dos zonas, de forma sustancialmente identica y cuya separacion de paso supera un valor predeterminado.

Cuando se identifican al menos dos zonas de este tipo, el algoritmo continua por una fase de calculo, a partir de estas zonas, de al menos un cfrculo en el que estas zonas se inscriben. Para esto, para al menos una de las zonas, a partir de la periferia de esta, se traza un arco de cfrculo. Sobre la base de la cobertura de este arco de cfrculo, se obtiene una cuerda y una flecha. Despues, se aplica el teorema de Pitagoras para encontrar el radio del cfrculo correspondiente. El cfrculo obtenido se coloca en cada una de las zonas con el fin de eliminar las zonas cuya superficie es superior (de un factor predeterminado) a la superficie del cfrculo. Esto permite eliminar los "falsos positivos". Esta fase de busqueda se efectua de manera iterativa hasta que se obtengan dos zonas de forma sustancialmente identica y cuya forma se inscribe en un cfrculo comun. Cuando termina esta fase, ninguna zona se identifica, se considera que los ojos estan cerrados.

Cuando dos zonas que corresponden a los criterios previamente indicados se han identificado, la ultima fase

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consiste en calcular el aire de la zona negra en relacion con el aire del drculo que la compone para obtener una relacion de apertura del ojo (relacion comprendida entre 0 y 1).

Un tercer procedimiento consiste en combinar seguimiento y deteccion de los ojos. Un proceso de deteccion de los ojos abiertos se implementa primero. Se basa en el hecho de que la pupila corresponde a una region oscura rodeada de pfxeles de intensidades claras. Esta caractenstica se acentua en el momento de una adquisicion realizada en infrarrojos. El detector descansa, por lo tanto, en una umbralizacion que permite seleccionar los pfxeles de baja intensidad, opcionalmente, una etapa de morfologfa matematica para suprimir las pequenas zonas y despues sobre una seleccion de las regiones de tamanos comprendidos en un intervalo predeterminado (por una umbralizacion de pfxeles conexos). El valor del penmetro o del aire de la region proporciona, por lo tanto, una informacion acerca del grado de apertura del ojo.

Esta etapa de deteccion se combina con un proceso de seguimiento. A partir de una inicializacion manual de la posicion de los dos ojos, una region de interes rectangular se determina alrededor de cada ojo. Las etapas siguientes se aplican de manera independiente para cada ojo. En cada nueva imagen, la nueva posicion del ojo se busca alrededor de la posicion anterior. Para esto, una ventana se desplaza en la nueva imagen alrededor de la posicion anterior (segun un criterio de distancia maxima). A cada una de las posiciones de la ventana:

- el proceso de deteccion de los ojos abiertos se aplica;

- una metrica (suma de las diferencias al cuadrado entre las intensidades del conjunto de pfxeles de las ventanas) se calcula entre la ventana inicial y la ventana probada.

Una regla de decision se implementa para determinar la nueva posicion del ojo:

- si el proceso de deteccion de los ojos abiertos es positivo en una posicion y una sola, esta posicion se selecciona y el ojo se considera como estando abierto;

- si el proceso de deteccion de los ojos abiertos es positivo en varias posiciones y el estado anterior del ojo era "abierto", la posicion que corresponde a la metrica mas baja se selecciona y el ojo se considera como estando abierto;

- si el proceso de deteccion de los ojos abiertos es positivo en varias posiciones y el estado anterior del ojo ere "cerrado", la posicion mas cercana a la posicion anterior se selecciona ye l ojo se considera como estando abierto;

- si el proceso de deteccion de los ojos abiertos es negativo y la metrica mas baja es inferior a un umbral de deteccion, la posicion que corresponde a la metrica mas baja se selecciona y el ojo se considera como estando cerrado;

- si el proceso de deteccion de los ojos abiertos es negativo y la metrica mas baja es superior a un umbral de deteccion, el seguimiento del ojo se pierde y una nueva inicializacion se solicita al usuario.

Esta operacion automatica se repite de manera regular sobre el flujo de audioMdeo de origen con el fin de expedir un flujo (x3) que comprende muestras con marcas de tiempo cuyo valor esta comprendido entre 0 y 1.

Si es necesario, despues de esta fase automatica, el flujo obtenido puede someterse, en una ultima fase, a la apreciacion de un operario con el fin de verificar o aprobar la calidad del resultado obtenido.

Tras estas diferentes etapas de tratamiento, se dispone, por lo tanto, de varios flujos (x1, x2, x3) que pueden tratarse segun las modalidades presentadas anteriormente. En un modo de realizacion adicional, un cuarto flujo (x4) se extrae del flujo de audioMdeo. Se trata de un flujo relacionado con la frecuencia cardiaca del paciente. En efecto, el ritmo cardiaco puede estimarse tambien a partir de una grabacion de video adquirida con ayuda de una camara clasica o termica. Un quinto flujo (x5), relacionado con la respiracion del paciente tambien se puede extraer (por ejemplo, mediante camara termica). Un tal flujo de datos, muestreado y normalizado, permite definir mas precisamente aun las fases de sueno o los niveles de actividad.

El procedimiento continua con la implementacion de la normalizacion, que expide los flujos "normalizados". Esta normalizacion se implementa por un modulo de formateo y de normalizacion (MFN). La combinacion de los flujos se implementa por medio de un modulo de combinacion (MC), que utiliza una o varias funciones de fusion (ffi) adaptadas a los flujos que se trataran. A continuacion, el flujo combinado (xc) se usa por un modulo de calculo de mdice (MCI) para expedir el mdice (lrNA) en funcion de uno o varios umbrales (sxi, sx2, sx3).

5.3 Formateo de los flujos de datos

En este modo de realizacion de la tecnica propuesta, una camara comercial se utiliza para efectuar la captacion de la fuente de audioMdeo (Flvo). Esto da como resultado la implementacion de un formateo de los flujos (xx) que depende de esta fuente de origen. El formateo presente aqrn tiene en cuenta esta captacion de origen. Otra camara u otro tipo de camara puede, por supuesto, proporcionar una fuente de audioMdeo (Flvo) diferente, lo que tendra por consecuencia un muestreo de origen diferente y, por lo tanto, un formateo diferente.

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5.3.1 Senales tras la fase de obtencion

Tras la fase de obtencion, los diferentes flujos tienen frecuencias de muestreos diferentes:

- el movimiento se ha extrafdo desde el video y tiene, por lo tanto, la misma frecuencia de muestreo que el video de 25 fotogramas/segundo: 25 Hz (1692*25=42300 muestras).

- el sonido extrafdo del video tiene una frecuencia de muestreo de 11,5 kHz, impuesta por el archivo (1692*11500= 19458000 muestras).

- los ojos se han puntuado en cada segundo: 1 Hz (1692 muestras).

5.3.2 Caso particular del sonido

La senal que representa el sonido comprende dos especificidades:

a) tiene una frecuencia de muestreo muy elevada, que no es necesariamente util y que proporciona senales de gran tamano. Se efectua, por lo tanto, un submuestreo.

b) contrariamente a los dos otros flujos, comprende valores positivos y negativos. Una deteccion de envolvente (Transformada de Hilbert), se aplica, entonces, para una senal positiva.

5.3.3 Alisado

Con el objetivo de obtener curvas mas "lisas", una media deslizante sobre una ventana de tamano dado se calcula. En otras palabras, cada punto de la senal de origen se reemplaza por la media de los puntos situados en el intervalo centrado en la ventana. A este nivel de tratamiento de las senales no siempre tienen la misma frecuencia de muestreo, la media, por lo tanto, se calcula sobre un numero de puntos diferentes segun las senales.

5.3.4 Remuestreo

Para poder combinar los flujos, es interesante tener la misma frecuencia de muestreo f_ech. Para estandarizar las frecuencias de muestreo, siempre existen varias posibilidades. De esta manera, es posible muestrear todo con la menor de las tres frecuencias de muestreo.

Tambien es posible muestrear los tres flujos con una frecuencia f_ech inferior a fmin. En ese caso, las tres senales se submuestrean.

Para terminar, tambien es posible muestrear los flujos con una frecuencia f_ech superior a fmin. Por lo tanto, en este caso es necesario interpolar las senales de frecuencia de muestreo inferior a f_ech.

5.3.5 Normalizacion

La ultima etapa del formateo de los datos consiste en normalizar los tres flujos entre 0 y 1. Es necesario subrayar que esta etapa de normalizacion entre 0 y 1 solo tiene sentido si se evita el caso particular donde un flujo estana cerca de 0 (o de 1) durante toda la duracion de la grabacion (ningun movimiento o ningun sonido, o nos ojos han estado siempre abiertos o cerrados).

5.4 Acoplamiento con otros flujos

En un modo de realizacion adicional, los flujos extrafdos del flujo audioMdeo se acoplan con otros flujos (xn), que provienen de uno o varios dispositivos diferentes de medicion. La adquisicion de un flujo relacionado con la frecuencia cardiaca o de un flujo relacionado con la respiracion es posible.

Para el ritmo cardiaco, ademas de los dispositivos clasicos de adquisicion que utilizan electrodos, un oxfmetro colonmetro que proporciona una medicion de las pulsaciones cardiacas puede utilizarse.

Para la respiracion, es posible usar las correas colocadas alrededor del abdomen y del torax que graban los movimientos respiratorios o, un sensor buconasal que registra el flujo aereo o, incluso, un dispositivo de impedancia que usa electrodos toracicos.

Un tal flujo de datos, muestreado y normalizado, permite definir mas precisamente aun las fases de sueno o los niveles de actividad.

En otro modo de realizacion, varias camaras pueden proporcionar varios flujos de audioMdeo. Por ejemplo, dos camaras pueden colocarse en lugar de una sola camara. Los flujos que se extraen (x1, x2, x3) son de la misma naturaleza. Se tiene, por ejemplo, dos flujos para el movimiento (x1, x1), dos flujos para los ojos (x3, x3’) y dos flujos para el audio (x2, x2’). La ventaja de esta configuracion es que antes de realizar la fusion, cada flujo de un par de flujos puede correlacionarse con el otro flujo del par, con el fin de proporcionar un flujo que resulta (por ejemplo, x1'') de mejor calidad.

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5.5 Otras caracteristicas opcionales y ventajas

En al menos un modo de realizacion de la invencion, un parametro fisiologico se anade a la fase combinatoria. Mas particularmente, en al menos un modo de realizacion, el parametro fisiologico anadido es un parametro de comportamiento de compensacion. Este parametro se utiliza para compensar o invertir o limitar la consideracion de uno de los flujos de datos en funcion de uno o varios flujos diferentes de datos. Este parametro fisiologico determina el valor del coeficiente a, de ponderacion del flujo normalizado Xi al que se asocia el parametro.

Por ejemplo, en el caso de un recien nacido, es frecuente que este cierre los ojos en los momentos de llanto. Desde entonces, es necesario considerar solo que el individuo esta dormido cuando sus ojos estan cerrados y que un nivel sonoro relacionado con los gritos percibidos exceda un umbral predeterminado.

De este modo, en este caso, el parametro de comportamiento de compensacion comprende dos componentes: un componente que define la relacion entre el estado de los ojos y los gritos percibidos en el flujo de audio y un componente que devine un valor lfmite asociado a los gritos percibidos en el flujo de audio, valor lfmite que, cuando se sobrepasa por la intensidad del volumen sonoro de los gritos del flujo de audio desencadena la anulacion de la consideracion del estado asociado al cierre de los ojos (si el recien nacido tiene los ojos cerrados, se considera, por lo tanto, como estando despierto).

A titulo de ejemplo, la configuracion del dispositivo de implementacion de la presente tecnica puede realizarse por una creacion, en el seno de un archivo de configuracion, de una estructura de datos, por ejemplo, de tipo XML, en la que l parametro de comportamiento de compensacion puede tomar una tal forma como la siguiente:

<Rel >

<fLx2 > f-eye s</f1x2 >

</Rjel>

<Vall>

<flx>f-ai:dio</flx><val>0.9</valXcinp>upper </cmp>

<a tate > <: flx> f-eyes </f1x><pond>1</pondx/s tate>

</Vai: >

Concretamente, el ejemplo anterior indica que el parametro se aplica al flujo de audio y al flujo de apertura de los ojos. El valor del parametro indica que, si el flujo de audio tiene un valor normalizado superior a "0,9", entonces la ponderacion del flujo del valor de los ojos se fija a 1 (es decir, que los ojos se consideran como abiertos, incluso si estan cerrado).

Por supuesto, cualquier otra forma de configuracion puede definirse. No se trata aqrn de dar un ejemplo de la manera en la que el dispositivo puede configurarse con el fin de proporcionar indices que sean representativos de la realidad, mientras que se realiza de manera automatica.

5.6 Dispositivo de implementacion

Se presenta, en relacion con la figura 3, una arquitectura simplificada de un dispositivo apto para implementar la tecnica descrita. Un tal dispositivo comprende una memoria 41, una unidad 42 de tratamiento equipada, por ejemplo, de un microprocesador y controlado por el programa 43 informatico, implementando, al menos una parte del procedimiento tal como se describe. En al menos un modo de realizacion, la tecnica descrita se implementa en forma de una aplicacion de software. En otro modo de realizacion, la tecnica descrita se implementa en una forma puramente de hardware, con ayuda de procesadores y de interfaz especialmente creados para ello. Un tal dispositivo comprende:

- medios de obtencion, a partir de un flujo de audioMdeo de origen (FIvO), de al menos dos flujos entre los tres (x1, x2, x3, ...,xn),comprendiendo cada uno una pluralidad de muestras con marcas de tiempo;

- medios de formateo de dichos al menos dos flujos (x1, x2, x3), que expide al menos dos flujos formateados;

- medios de combinacion, de dichos al menos dos flujos formateados, que expide un flujo combinado (xc);

- medios de calculo, a partir de dicho flujo combinado (xc) de al menos un mdice representativo de un nivel de descanso de un individuo.

Estos medios se controlan por el microprocesador, con ayuda del programa cargado en la memoria del dispositivo. En funcion de los modos de realizacion, el dispositivo comprende igualmente otros medios que permiten realizar intercambios con otros dispositivos de medicion de actividad, como medios de grabacion de ritmos cardiacos o respiratorios.

En al menos un modo de realizacion, el dispositivo se presenta en forma de un dispositivo autonomo, controlable de manera remota, por ejemplo, por medio de un terminal de tipo tableta, telefono inteligente u ordenador. En este

modo de realizacion, el dispositivo puede no tener finalidad medica.

En otro modo de realizacion, el dispositivo se implementa en forma de un modulo, por ejemplo, un modulo de hardware, integrado en una segunda consola de polisomnograffa, modulo en el que el flujo de audioMdeo de origen se trata de manera continua, para correlacionar el o los indices representativos del nivel de descanso de un individuo 5 con otros indices.

En otro modo de realizacion, el dispositivo de la invencion se controla por la consola de polisomnograffa para implementarse en caso de deteccion de una anomalfa o de un valor particular de otro parametro de medicion grabado por la consola, tal como una evaluacion del ritmo cardiaco con el fin de verificar si esta elevacion esta relacionada con un estado de vigilia o de descanso del individuo estudiado.

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Claims (8)

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento de calculo de un mdice de actividad de un individuo implementado por medio de un dispositivo de calculo de mdice, procedimiento caracterizado porque comprende:

   - una etapa (10) de obtencion, a partir de un flujo de audioMdeo de origen (FIvO), de al menos dos flujos (x1, x2, x3), comprendiendo cada uno una pluralidad de muestras con marcas de tiempo, comprendiendo dicha etapa (10) de obtencion:

   - una etapa (300) de obtencion de datos representativos de un estado de los ojos, que expide un flujo (x3) que comprende muestras relacionadas con la apertura de los ojos de dicho individuo.

   - una etapa (20) de formateo de dichos al menos dos flujos (x1, x2, x3), que expide al menos dos flujos formateados (x1f, x2f, x3f);

   - una etapa (30) de combinacion, de dichos al menos dos flujos formateados, que expide un flujo combinado (xc);

   - una etapa (40) de calculo, a partir de dicho flujo combinado (xc) de al menos un mdice representativo de un nivel de actividad de un individuo (IrNA).
2. 2. Procedimiento de calculo, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque dicha etapa (30) de combinacion implementa una funcion de fusion (ff):

   imagen1

   en la que:

   - n representa el numero de flujos;

   - j representa el calendario de la muestra;

   - xij es el valor del flujo normalizado x, al numero de muestra j;

   - a, es un valor de ponderacion del flujo x,.
3. 3. Procedimiento de calculo, segun la reivindicacion 2, caracterizado porque dicho valor a, de ponderacion del flujo x, vana de un calendario de muestra a otro.
4. 4. Procedimiento de calculo, segun la reivindicacion 2, caracterizado porque dicho valor a, de ponderacion del flujo x, se configura en funcion de al menos un flujo xj,j ±,.
5. 5. Procedimiento de calculo, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque una etapa (10) de obtencion, a partir de un flujo de audioMdeo de origen (FIvO), de al menos dos flujos (x1, x2, x3),comprende, ademas, al menos, una de las siguientes etapas:

   - una etapa (100) de estimacion de movimiento, que expide un flujo (x1) que comprende muestras relacionadas con la evaluacion del movimiento entre imagenes sucesivas de dicho un flujo de audioMdeo de origen (FIvO);

   - una etapa (200) de recopilacion de intensidad sonora, que expide un flujo (x2) que comprende muestras relacionadas con la evaluacion de un volumen sonoro.
6. 6. Dispositivo de calculo de un mdice de actividad de un individuo, implementado por medio de un dispositivo de calculo de mdice, dispositivo caracterizado porque comprende:

   - medios (10) de obtencion, a partir de un flujo de audioMdeo de origen (FIvO), de al menos dos flujos (x1, x2, x3), comprendiendo cada uno una pluralidad de muestras con marcas de tiempo;

   - medios (20) de formateo de dichos al menos dos flujos (x1, x2, x3),configurados para expedir al menos dos flujos formateados;

   - medios (30) de combinacion, de dichos al menos dos flujos formateados, configurados para expedir un flujo combinado (xc);

   - medios (40) de calculo, a partir de dicho flujo combinado (xc) de al menos un mdice representativo de un nivel de descanso de un individuo.
7. 7. Producto de programa informatico descargable desde una red de comunicacion y/o almacenado para un soporte legible por ordenador y/o ejecutable por un microprocesador, caracterizado porque comprende instrucciones de codigo de programa para la ejecucion del procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, cuando se ejecuta en un ordenador.
8. 8. Procedimiento de calculo de un mdice de calma de un individuo implementado por medio de un dispositivo de calculo de mdice, procedimiento caracterizado porque comprende:

   - una etapa (10) de obtencion, a partir de un flujo de audioMdeo de origen (FIvO), de dos flujos (x1,

   10

   x2),comprendiendo cada uno una pluralidad de muestras con marcas de tiempo, comprendiendo dicha etapa (10) de obtencion:

   - una etapa (100) de estimacion de movimiento, que expide un flujo (x1) que comprende muestras relacionadas con la evaluacion del movimiento entre imagenes sucesivas de dicho un flujo de audioMdeo de origen (FIvO);

   - una etapa (200) de recopilacion de intensidad sonora, que expide un flujo (x2) que comprende muestras relacionadas con la evaluacion de un volumen sonoro.

   - una etapa (20) de formateo de dichos dos flujos (x1, x2), que expide al menos dos flujos formateados (x1f, x2f);

   - una etapa (30) de combinacion, de dichos al menos dos flujos formateados, que expide un flujo combinado (xc);

   - una etapa (40) de calculo, a partir de dicho flujo combinado (xc) de al menos un mdice de calma de un individuo (IrNA).

   imagen2

   Figura 1

   imagen3

   Figura 2

   imagen4

   Figura 3