rPPGとはなんですか？

医療分野に精通している人なら、バイタルサインのモニタリングに医療機器を使用するフォトプレチスモグラフィー（PPG）について聞いたことがあるでしょう。しかし、リモートフォトプレチスモグラフィー (rPPG) について聞いたことがありますか？

このAIの新時代において、RPPgはヘルスケアの分野で波を起こしています。これにより、医療提供者は1つのスマートフォンビデオで患者の健康とウェルネスをリモートで監視できます。この画期的な進歩は、早期発見と予防医療に革命をもたらすと考えられていますが、その仕組みはどうなっているのでしょうか。rPPGの詳細を確認しましょう。

rPPGとはなんですか？

RPPGを理解するには、まずPPG自体を理解することが重要です。PPG は、心拍数 (HR)、呼吸数 (RR)、血圧 (BP) などのパラメーターを測定するツールです。そのために、PPG は光源と光検出器を組み合わせた物理センサーを使用します。このセンサーが体に触れると、光検出器は照射された組織の変化を検出します。そうすることで、PPG技術はさまざまな生理学的測定値を収集できます。

PPGは、臨床環境と非臨床環境の両方で役立ちます。医療提供者はこれを利用してバイタルサインを監視し、健康問題を早期に特定し、患者のより健康的なライフスタイルを促進することができます。しかし、最近のAIとテクノロジーの飛躍的進歩により、特にRPPGの開発により、PPGの機能をさらに発展させることができました。

RPPgはPPGと同様に機能しますが、センサーと物理的に接触する代わりにカメラを使用してデータを収集します。RPPgは、スマートフォンから撮影した簡単な顔のビデオで、肌の色の微妙な変化を分析してリモートPPG信号を生成できます。このプロセスにより、RPPgは正確な脈拍数信号を計算できます。その結果、rPPGは従来のPPGに代わる有用で非侵襲的な代替手段となります。

Shen AIは、スマートフォンで30秒間の顔をスキャンするだけでバイタルを測定できるAIヘルスモニタリングRPPGテクノロジーを開発した企業の1つです。

RPpGの原則

リモートフォトプレチスモグラフィー（rPPG）は、皮膚の血液量と血流の変化を測定する魅力的な非侵襲的光学技術です。RPPGの背後にある科学は、血液量による光吸収を分析できることにあります。光が皮膚に照射されると、その一部は血液に吸収され、残りは反射して戻ります。反射光の量は、毛細血管の拡張や収縮の影響を受ける血液量に応じて変化します。RPPGは、これらの反射光の変化を詳細に分析することで、心拍数、呼吸数、血圧などのバイタルサインを推定できます。この革新的なアプローチにより、身体に触れることなく健康状態を包括的に理解することができます。

RPPGはどのようにして血液量の変化を検出しますか？

では、顔のビデオから血圧測定値のようなものを正確に取得するにはどうすればよいでしょうか。まずは、顔のスキャンから始めます。

スマートフォンのカメラがユーザーの顔を「認識」し、リモートPPGが分析できるビデオをキャプチャします。顔のスキャン技術と人工知能を使用して、血管内の血液量の変化に対応する皮膚内の色の変動を検出できます。この技術により、脈拍数と呼吸数を正確に測定できます。このプロセスはパルスオキシメーターの仕組みと似ていますが、rPPGでは皮膚に直接触れる代わりに、これらの変化をリモートで測定できます。

正確なrPPG測定のための最適条件

rPPG測定を可能な限り正確に行うには、特定の条件を満たす必要があります。考慮すべき主な要因は次のとおりです。

• 高画質の高解像度カメラ: RpPGが頼りにしている肌の色の微妙な変化を捉えるには、高品質のカメラが不可欠です。
• 安定した一貫した照明環境: 照明に一貫性を持たせることで、影や光の強度の変化による誤差を最小限に抑えることができます。
• 被写体の静けさ: 測定値を歪ませる可能性のあるモーションアーティファクトを避けるため、被写体はできるだけ静止したままにしてください。
• 被写体の顔の鮮明な表示: 分析の妨げとなる髪の毛やメガネなどの障害物が顔にないことを確認します。
• 十分なデータ収集期間: 妥当な期間にわたってデータを収集することで、測定の信頼性と正確性を確保できます。

これらの条件に従うことで、rPPG測定の精度と信頼性を大幅に向上させることができます。

心血管健康モニタリングにおけるバイタルサインの測定におけるRPPG

rPPG信号は、肌の色や血液量の強度やリズムの変化に関するデータを使用して、次のような主要な健康指標を正確に推定できます。

• 心拍数。肌の色が変わる頻度は、心拍数に相関します。
• 血圧. rPPGは血流量や体積の変化を測定して血圧を計算します。
• 呼吸数。血液の動きで呼吸数を予測できます。
• そして、もっと。rPPGは、心拍変動、心臓ストレス、心臓負荷、呼吸数、ボディマス指数（BMI）などの他のものを測定できます。Shen AI を使用すると、スマートフォンで 30 秒間顔をスキャンするだけで、バイタルサインや健康リスクを含む 25 を超える健康指標を取得できます。

さらに、これらの指標はどれも追加のユーザー入力を必要としません！しかし、いくつかの追加情報があれば、ユーザーは心血管疾患のリスク因子を評価するための完全な健康診断を受けることができます。

RPPgによるAIの進歩により、テクノロジーは早期発見と予防的健康を促進し、より健康的な生活を送る可能性を秘めています。さらに、rPPGテクノロジーをフィーチャー・ドライバー・モニタリング・カメラに統合して、眠気やストレスのレベルを監視することでドライバーの安全性を高めることもできます。

検証研究

rPPG測定の精度を評価するために、数多くの検証研究が行われてきました。これらの研究では、rPPGの測定値を、心電図検査（ECG）やパルスオキシメトリなどの従来のバイタルサイン測定法と比較しています。その結果は有望で、rPPGは心拍数、呼吸数、血圧を正確に測定できることが示されました。これらの研究で得られた高い相関係数と低いエラー率は、rPPG技術の信頼性を裏付けるものであり、バイタルサインを測定する従来の方法に代わる有効な手段となっています。

制限と課題

RPPG技術は大きな可能性を秘めていますが、限界や課題がないわけではありません。主な問題には次のようなものがあります。

• モーションアーティファクト: 被験者の動きはrPPG測定に誤差をもたらす可能性があり、被験者がじっとしていることが重要です。
• 照明バリエーション: 照明条件の変化はrPPG測定の精度に影響を与える可能性があり、安定した照明環境が必要になります。
• スキントーンとタイプ: RPPGは、肌の色が濃い被写体や特定の肌の状態の被験者にはあまり効果がない場合があり、普遍的な適用が課題となっています。
• 臨床設定: rPPGは、正確で即時の測定が不可欠な新生児集中治療室など、すべての臨床現場に適しているとは限りません。

これらの制限と課題に対処することは、RPPG技術の広範な採用と成功にとって不可欠です。

医療における非侵襲的光学技術としてのRPPGの役割

Shen AIは、個人が日常的に使用するテクノロジーを通じて情報にアクセスできるようにします。RPPgは、AIとヘルスモニタリングを統合することで、医療提供者が患者のケアを改善するためのデータをリアルタイムで取得できるようにすることで、まさにそれを実現しています。

RPPGの利点は、次のような広範囲に及んでいます。

• 非侵襲性。従来のPPG医療機器とは異なり、物理的な接触は必要ありません。したがって、RPPGは心拍数をリモートで測定するなどを行うことができます。
• リアルタイムの洞察。医療提供者は病院に行かなくてもすぐに結果を得ることができ、rPPGは、継続的な患者モニタリングに不可欠な脈拍数と呼吸数に関するリアルタイムのデータを提供できます。
• アクセス性。カメラは安価で入手しやすいため、患者はスマートフォンだけでrPPGを使用できます。これにより、すべての人が医療にアクセスしやすくなります。
• シンプリシティ。RPPGは追加のデバイスや情報を必要としないため、長期にわたる継続的な監視に適しています。
• スケーラビリティ. rPPGテクノロジーは、パフォーマンス、精度、機能を低下させることなく、増え続けるユーザーや監視セッションを処理できるようになっています。
• 使いやすさ. rPPGは、医療提供者にとっても患者にとっても簡単に使用できます。

さらに、Shen AIは、Mentionマルチトーンセンシングテクノロジーによってさらなる利点を提供します。このAIテクノロジーは、すべての人に総合的なインクルーシビティを提供するためにShen AIによって開発されました。このテクノロジーにより、あらゆる肌色の人々に、さまざまな照明条件で信頼できる結果を提供できます。

他の企業とは異なり、Shen AIはクラウドやサーバーとデータを共有しません。すべての計算はデバイス上で行われるため、プライバシーを保護しながら迅速に結果が得られます。

RPPGアプリケーションのまとめ

まとめると、RPPGはヘルスケアにおけるAIを活用した次のブレークスルーです。医療提供者は、シンプルなスマートフォンビデオで、患者の健康とウェルネスに関する重要な洞察を得ることができます。Shen AI のような非侵襲的でシンプルかつ利用しやすいrPPGテクノロジーは、早期発見と予防医療の未来に革命をもたらしています。