Nowe narzędzie do badań przesiewowych o nazwie HemaApp wykorzystuje kamerę smartfona do oszacowania stężenia hemoglobiny i badania anemii.

W krajach rozwijających się anemia – stan krwi zaostrzony przez niedożywienie lub chorobę pasożytniczą – jest oszałamiająco powszechnym problemem zdrowotnym, który często pozostaje niezdiagnozowany.

We wszystkich szpitalach dzieci i dorośli z białaczką i innymi chorobami wymagają częstego pobierania krwi w celu ustalenia, czy potrzebują transfuzji krwi.

W obu przypadkach lekarze są zainteresowani pomiarem hemoglobiny, białka znajdującego się w czerwonych krwinkach. Aby uzyskać ten podstawowy pomiar, krew musi zostać pobrana za pomocą igły lub linii dożylnej, albo setki, a nawet tysiące dolarów muszą zostać wydane na specjalistyczną maszynę, która nieinwazyjnie mierzy poziom hemoglobiny.

„Jedna wszechobecna platforma”

We wstępnej próbie 31 pacjentów i tylko przy jednej modyfikacji smartfona, HemaApp sprawdził się równie dobrze jak Masimo Pronto, droższe urządzenie medyczne zatwierdzone przez Food and Drug Administration, które nieinwazyjnie mierzy stężenie hemoglobiny poprzez przypięcie czujnika do palca.

„W krajach rozwijających się pracownicy opieki zdrowotnej mają tak wiele specjalistycznego sprzętu do monitorowania różnych warunków, że dosłownie mają całe torby pełne urządzeń” – mówi główny autor Edward Wang, doktorant elektrotechniki na Uniwersytecie Waszyngtońskim. „Staramy się, aby te narzędzia przesiewowe działały na jednej wszechobecnej platformie — smartfonie”.

Oświetlając palec pacjenta światłem z lampy błyskowej aparatu w telefonie, HemaApp analizuje kolor jego krwi, aby oszacować stężenie hemoglobiny. Naukowcy przetestowali aplikację w trzech różnych scenariuszach: przy użyciu samej lampy błyskowej aparatu smartfona, w połączeniu ze zwykłą żarówką oraz z niedrogim oświetleniem LED.

Dodatkowe źródła światła docierają do innych części widma elektromagnetycznego, które mają przydatne właściwości absorpcyjne, ale obecnie nie występują we wszystkich aparatach smartfonów.

„Nowe telefony zaczynają mieć bardziej zaawansowane funkcje podczerwieni i wielokolorowych diod LED”, mówi starszy autor Shwetak Patel, profesor informatyki i inżynierii oraz elektrotechniki. „Ale odkryliśmy, że nawet jeśli Twój telefon nie ma tego wszystkiego, możesz zbliżyć palec do zewnętrznego źródła światła, takiego jak zwykła żarówka, i zwiększyć dokładność”.

Testowanie aplikacji

We wstępnych próbach pomiary hemoglobiny HemaApp za pomocą samej kamery smartfona wykazywały 69-procentową korelację z badaniem pełnej morfologii krwi (CBC) pacjenta, 74-procentową korelację przy użyciu zwykłej żarówki i 82-procentową korelację przy użyciu małego koła diod LED, które można zatrzasnąć na telefonie.

Dla porównania, pomiary Masimo Pronto wykazały 81-procentową korelację z badaniem krwi.

Aplikacja mobilna nie ma na celu zastąpienia badań krwi, które pozostają najdokładniejszym sposobem pomiaru hemoglobiny. Jednak wczesne wyniki testów od pacjentów w wieku od 6 do 77 lat sugerują, że HemaApp może być skutecznym i niedrogim narzędziem do wstępnego badania przesiewowego w celu ustalenia, czy dalsze badania krwi są uzasadnione. W przypadku użycia do badania anemii HemaApp prawidłowo zidentyfikował przypadki niskiego poziomu hemoglobiny w 79 procentach przypadków, używając tylko aparatu w telefonie i 86 procent przypadków, gdy wspomagano go niektórymi źródłami światła.

Mniej poborów krwi

„Niedokrwistość jest jednym z najczęstszych problemów dotykających dorosłych i dzieci na całym świecie” – mówi współautor Doug Hawkins, specjalista onkolog dziecięcy z UW Medicine, Seattle Children's Hospital i Seattle Cancer Care Alliance. „Możliwość szybkiego badania przesiewowego za pomocą testu opartego na smartfonie może być ogromnym ulepszeniem zapewniania opieki w środowiskach o ograniczonych zasobach”.

Współautorka Terry Gernsheimer, hematolog i specjalista transfuzjologii, mówi, że jej personel często musi pobierać krew od pacjentów z białaczką lub pacjentów chirurgicznych wyłącznie po to, aby zmierzyć poziom hemoglobiny i ustalić, czy potrzebują transfuzji.

„Za każdym razem, gdy pobieramy krew, w jakiś sposób, kształtem lub formą wkraczamy w pacjenta. Jeśli nie mamy jeszcze linii, wbijamy im igłę w ramię, co wiąże się z dyskomfortem i ryzykiem infekcji, aczkolwiek niskim” – mówi. „Byłoby naprawdę miło nie wykonywać procedury za każdym razem, gdy chcemy odpowiedzieć na to pytanie”.

HemaApp bombarduje palec pacjenta różnymi długościami fal światła i podczerwienią i tworzy serię filmów. Analizując, w jaki sposób kolory są pochłaniane i odbijane na tych długościach fal, może wykryć stężenie hemoglobiny i innych składników krwi, takich jak osocze.

Aby zapewnić działanie na różne odcienie skóry i masy ciała, zespół opracował algorytmy przetwarzania, które wykorzystują puls pacjenta do rozróżniania między właściwościami krwi pacjenta a fizycznymi cechami jego palca.

Kolejne etapy badań obejmują szersze krajowe i międzynarodowe testy HemaApp, zbieranie większej ilości danych w celu poprawy wskaźników dokładności oraz wykorzystanie smartfonów do próby wykrycia nieprawidłowych właściwości hemoglobiny, które mogą pomóc w badaniach przesiewowych pod kątem anemii sierpowatej i innych zaburzeń krwi.

„Właśnie zaczynamy tu drapać powierzchnię” — mówi Patel. „Jest wiele rzeczy, z którymi chcemy się zmierzyć w używaniu telefonów do nieinwazyjnych badań przesiewowych”.

Naukowcy zaprezentują papier w sprawie technologii, która odbyła się 15 września na Międzynarodowej Wspólnej Konferencji Association for Computing Machinery's 2016 na temat Pervasive and Ubiquitous Computing (UbiComp 2016) w Niemczech.

{youtube}9Gb-uer1cEI{/youtube}

Prace sfinansowała Washington Research Foundation.

Źródło: uniwersytet Waszyngtoński

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon