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A frequência cardíaca (FC) é um biossinal vital relativamente fácil de monitorar com sensores de contato e está relacionado ao estado de saúde, estresse e bem-estar de um organismo vivo. O objetivo deste estudo foi desenvolver um algoritmo para obter a FC (Frequência Cardíaca) em batimentos por minuto de um suíno anestesiado e em repouso a partir de dados brutos de vídeo como um primeiro passo para o monitoramento contínuo da saúde e do bem-estar dos animais. Os dados foram obtidos a partir de dois experimentos, nos quais os suínos foram filmados usando um sistema de monitoramento de eletrocardiografia (ECG) como critério de referência (CR). Para desenvolver o algoritmo, este estudo usou um filtro passa-banda para remover o ruído. Em seguida, um método de transformação de Fourier de curto tempo (STFT) foi testado avaliando diferentes tamanhos de janela e funções para identificar com precisão a FC. O algoritmo resultante foi testado pela primeira vez em vídeos de um suíno anestesiado que manteve uma frequência cardíaca relativamente constante.
As medidas de CR e FC para o animal anestesiado tiveram um valor médio de 71,76 bpm e um desvio padrão (DP) de 3,57 bpm. O algoritmo desenvolvido apresentou 2,33 bpm no erro médio absoluto (EMA), 3,09 bpm na raiz do erro quadrático médio (RMEQ) e 67% no erro de estimativa da FC abaixo de 3,5 bpm (PE3,5). A sensibilidade do algoritmo foi então testada no vídeo de um suíno em repouso não anestesiado, uma vez que um animal neste estado tem mais flutuações na FC do que um animal anestesiado, enquanto os artefatos de movimento ainda são minimizados devido ao repouso. As medidas de CR FC para o suíno em repouso tiveram um valor médio de 161,43 bpm e DP de 10,11 bpm. A FC extraída do vídeo apresentou desempenho de 4,69 bpm no EMA, 6,43 bpm no RMEQ e 57% no PE3,5. Os resultados mostraram que controlar a FC usando apenas o canal verde do sinal de vídeo foi melhor do que usar três canais de cores, reduzindo a complexidade da computação. Ao comparar diferentes regiões de interesse, a região ao redor do abdômen era fisiologicamente melhor do que o rosto e o membro anterior.
Em resumo, o algoritmo desenvolvido com base em dados de vídeo tem potencial para medição de FC sem contato e pode ser aplicado em suínos em repouso para monitorar sua saúde e bem-estar em tempo real, o que é de grande interesse para técnicos e criadores.
Wang M, Youssef A, Larsen M, Rault J-L, Berckmans D, Marchant-Forde JN, Hartung J, Bleich A, Lu M, Norton T. Contactless Video-Based Heart Rate Monitoring of a Resting and an Anesthetized Pig. Animals. 2021; 11(2): 442. https://doi.org/10.3390/ani11020442