Poziom tlenu we krwi można mierzyć smartfonem

Jak wykazali naukowcy z University of California w San Diego oraz University of Washington, możliwe jest monitorowanie poziomu tlenu we krwi za pomocą smartfona. Dzięki temu użytkownicy smartfonów mogliby w każdej chwili sprawdzić saturację tlenem, co ważne jest zwłaszcza w przypadku chorób takich jak astma czy COVID-19, które utrudniają wchłanianie tlenu z płuc i mogą prowadzić do spadku nasycenia tlenem do 90 proc. lub nawet poniżej, co wskazuje, że pacjent wymaga pilnej pomocy medycznej. Dla porównania, zdrowe osoby mają poziom nasycenia tlenem około 95 proc. lub wyżej.

Jak wykazały eksperymenty, smartfony są w stanie wykryć poziom nasycenia krwi tlenem do 70 proc. - to najniższa wartość, jaką powinny być w stanie zmierzyć typowe pulsoksymetry, zgodnie z zaleceniami amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków. (FDA)

Nowa technika polega na tym, że uczestnicy umieszczają czubek palca nad aparatem i pełniącą funkcję lampy błyskowej diodą smartfona, który wykorzystuje algorytm głębokiego uczenia się w celu rozszyfrowania poziomu tlenu we krwi. Kiedy zespół dostarczył kontrolowaną mieszankę tlenu i azotu sześciu badanym, aby sztucznie obniżyć poziom tlenu we krwi, smartfon prawidłowo wskazał, czy badany miał niski poziom tlenu we krwi w 80 proc. przypadków.

Sześciu uczestników eksperymentu nosiło standardowy pulsoksymetr na jednym palcu, a następnie umieszczało drugi palec tej samej dłoni nad aparatem smartfona i lampą błyskową. Każdy uczestnik miał tę samą konfigurację na obu rękach jednocześnie.

Podczas tego procesu kamera smartfona nagrywała wideo. Z każdym uderzeniem serca świeża krew przepływa przez część palca oświetloną. Aparat rejestruje, ile krew pochłania światło z lampy w każdym z trzech mierzonych kanałów barwnych: czerwonym, zielonym i niebieskim. Uzyskane pomiary intensywności zostały wprowadzone do algorytmu głębokiego uczenia.

„Ta praca jest pierwszą, która pokazuje, poprzez rygorystyczną procedurę kliniczną, jak dobrze smartfony mogą mierzyć natlenienie krwi za pomocą wbudowanych kamer – powiedział starszy autor Edward Wang, profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na UC San Diego. - Umożliwienie ludziom monitorowania własnej saturacji w domu jest szczególnie ważne, ponieważ jest to często jeden z pierwszych sygnałów, aby upewnić się, że pacjent nie staje się niebezpiecznie chory”.

„Światło smartfona może zostać rozproszone przez wszystkie inne elementy w twoim palcu, co oznacza, że w danych, na które patrzymy, jest dużo szumu – powiedział współautor badania Varun Viswanath, doktor inżynierii elektrycznej, student na UC San Diego. - Głębokie uczenie jest tutaj naprawdę pomocną techniką, ponieważ pozwala zobaczyć te naprawdę złożone i zróżnicowane funkcje i pomaga znaleźć wzorce, których inaczej nie bylibyście w stanie zobaczyć”.

„Naszą wizją jest, że pewnego dnia, gdy będziemy nadal udoskonalać monitorowanie zdrowia oparte na smartfonach poprzez bardziej rygorystyczne testy na różnych ludziach i modelach smartfonów, ludzie będą mogli monitorować swoje zdrowie bezpośrednio w domu, pobierając aplikację” – zaznaczył prof. Wang.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/