Google vuole utilizzare la fotocamera frontale dello smartphone per monitorare la frequenza cardiaca

Gli smartphone potrebbero presto diventare strumenti ancora più importanti per il monitoraggio della salute personale, dopo anni di investimenti nel settore attraverso dispositivi come Fitbit e Pixel Watch, Google ha infatti presentato una nuova ricerca che punta a rendere il controllo della frequenza cardiaca accessibile a miliardi di persone senza la necessità di indossare smartwatch o fitness tracker.

L’azienda di Mountain View ha pubblicato i risultati di un progetto denominato Passive Heart Rate Monitoring (PHRM), un sistema sperimentale che sfrutta la fotocamera frontale dello smartphone e modelli di intelligenza artificiale eseguiti direttamente sul dispositivo per stimare la frequenza cardiaca e la frequenza cardiaca a riposo durante il normale utilizzo quotidiano del telefono.

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Google punta sul monitoraggio passivo della frequenza cardiaca

L’idea alla base del progetto è piuttosto semplice, almeno sulla carta: sfruttare un dispositivo che ormai quasi tutti possiedono già per raccogliere informazioni sullo stato cardiovascolare dell’utente.

Secondo Google, oggi circa cinque miliardi di persone utilizzano uno smartphone dotato di sensori avanzati e fotocamere sempre più sofisticate, se questi dispositivi riuscissero a monitorare parametri vitali con precisione comparabile a quella dei wearable, il monitoraggio della salute potrebbe diventare molto più diffuso e accessibile.

Il sistema PHRM utilizza la fotocamera frontale per registrare brevi video del volto subito dopo lo sblocco tramite riconoscimento facciale, in particolare, vengono catturate clip della durata di circa otto secondi che vengono poi elaborate da una rete neurale sviluppata da Google Research.

L’algoritmo si basa sulla cosiddetta fotopletismografia remota (rPPG), una tecnica che rileva le minime variazioni di colore della pelle causate dal passaggio del sangue nei vasi sanguigni; si tratta di cambiamenti invisibili all’occhio umano ma rilevabili dalle moderne fotocamere e analizzabili attraverso modelli di machine learning.

In pratica, senza richiedere alcuna azione specifica all’utente, lo smartphone sarebbe in grado di raccogliere nel corso della giornata numerose misurazioni della frequenza cardiaca e utilizzarle per costruire una stima della frequenza cardiaca a riposo, uno degli indicatori più importanti della salute cardiovascolare.

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I risultati ottenuti da Google sembrano promettenti

Per sviluppare e validare il sistema, Google ha condotto uno dei più grandi studi mai realizzati nel settore della fotopletismografia remota. L’azienda ha utilizzato oltre 350.000 videoclip provenienti da quasi 700 partecipanti volontari, includendo persone con differenti tonalità della pelle e condizioni di utilizzo estremamente variabili; questo aspetto è particolarmente importante perché molte tecnologie basate sulla rilevazione ottica del flusso sanguigno tendono a offrire risultati meno accurati sulle persone con pelle più scura.

Durante i test di laboratorio e nelle prove effettuate in condizioni reali, il sistema ha raggiunto un errore percentuale medio inferiore al 10%, rispettando gli standard di accuratezza generalmente richiesti dal settore per la misurazione della frequenza cardiaca.

Ancora più interessante è il risultato relativo alla frequenza cardiaca a riposo. Google afferma che le stime ottenute dal sistema differiscono mediamente di meno di cinque battiti al minuto rispetto a quelle registrare da un Fitbit Charge 6, un livello di precisione che l’azienda considera comparabile a quello dei dispositivi indossabili.

Per verificare il comportamento del sistema fuori dal laboratorio, i ricercatori hanno coinvolto oltre 230 partecipanti che hanno utilizzato i propri smartphone personali per otto giorni consecutivi, indossando contemporaneamente una fascia ECG e un Fitbit Charge 6 come riferimento; anche in questo scenario, caratterizzato da illuminazione variabile, movimenti della testa, conversazioni e normali attività quotidiane, il sistema avrebbe mantenuto risultati particolarmente incoraggianti.

Privacy e limiti restano temi centrali

Nonostante i risultati positivi, Google riconosce che esistono ancora diversi ostacoli da superare prima di immaginare un eventuale arrivo della tecnologia sui prodotti commerciali. Uno dei principali riguarda le difficoltà nel rilevare il segnale ottico in modo costante sulle persone con tonalità della pelle più scure, sebbene le misurazioni ottenute risultino accurate, il tasso di successo nell’acquisizione dei dati rimane inferiore rispetto ad altri gruppi.

Anche fattori apparentemente banali come il movimento della testa, il parlare durante la registrazione o particolari condizioni di illuminazione possono influenzare la qualità delle misurazioni; per questo motivo Google sta già valutando possibili miglioramenti relativi alla stabilizzazione video e all’ottimizzazione automatica dell’esposizione della fotocamera.

Naturalmente non manca il tema della privacy, durante lo studio tutti i partecipanti hanno fornito un consenso esplicito e i dati sono stati gestiti tramite sistemi protetti e crittografati. In un’eventuale implementazione commerciale, Google suggerisce che gran parte dell’elaborazione potrebbe avvenire direttamente sul dispositivo, riducendo la necessità di trasferire dati sensibili verso server esterni.

Una tecnologia che potrebbe arrivare a miliardi di persone

Al momento PHRM rimane un progetto di ricerca e non vi sono indicazioni su un possibile debutto all’interno di Android, Pixel o Fitbit. Tuttavia, il lavoro svolto da Google mostra chiaramente la direzione che l’azienda intende seguire nel settore della salute digitale.

Se questa tecnologia dovesse maturare e raggiungere i prodotti commerciali, potrebbe consentire a miliardi di utenti di ottenere informazioni utili sulla propria salute cardiovascolare semplicemente utilizzando il telefono come fanno ogni giorno; un obbiettivo particolarmente ambizioso che, almeno sulla carta, potrebbe contribuire a democratizzare il monitoraggio della salute cardiaca senza richiedere l’acquisto di hardware dedicato.

Gli utenti dovranno dunque pazientare ancora un po’ prima di capire se questa ricerca si trasformerà in una funzione concreta, ma i risultati pubblicati da Google rappresentano già uno dei tentativi più interessanti degli ultimi anni di sfruttare l’intelligenza artificiale e le fotocamere degli smartphone per andare ben oltre la semplice fotografia.