Исследование: Смартфоны могут определять уровень насыщения крови кислородом

Ученые провели исследование, в рамках которого использовали камеру смартфона и вспышку для проверки уровня насыщенности кислородом крови участников эксперимента.

Что произошло

Группа исследователей из Вашингтонского и Калифорнийского университетов разработала систему на основе смартфона, способную измерять уровень насыщения крови кислородом. Данная технология подразумевает использование камеры и вспышки смартфона для проведения измерений. Система настолько проста, что подходит для домашнего использования.

Как это работает

Человек зажимает пальцем камеру, которая освещается вспышкой, и измеряет, сколько света от вспышки поглощает палец. Потом метод глубокого обучения может сопоставить этот показатель с уровнем кислорода в крови. Система может быть полезна для пациентов, больных COVID-19, которые хотят дома самостоятельно следить за своим самочувствием и получать предупреждения о любом обострении заболевания.

Уровень насыщения кислородом крови здорового человека обычно составляет 95% и выше. Но респираторные заболевания способны усугублять работу человеческих легких. В частности, COVID-19 может привести к снижению этого показателя, что требует оказания человеку медицинской помощи. Сейчас клиницисты могут легко измерить уровень кислорода в крови с помощью пульсоксиметра, прикрепляемого к пальцу или уху.

Читайте также — Сеть из миллиона смартфонов сможет заменить суперкомпьютер: результаты исследований

Однако предоставление людям возможности измерять уровень кислорода в крови дома принесло бы немало пользы. Поэтому исследователи и разработали технологию, позволяющую людям делать именно это, используя инструмент, которым большинство из нас уже владеет – смартфон.

«Таким образом вы можете проводить многочисленные измерения с помощью собственного гаджета бесплатно или по низким тарифам, – отметил Мэтью Томпсон, являющийся одним из разработчиков новой технологии. – В идеальном мире эту информацию можно было бы сразу без помех передавать в кабинет врача. И это было бы очень полезно для телемедицинских приемов или помогло бы сортировочным медсестрам определять, нужно ли тем или иным пациентам срочно ехать в отделение неотложной помощи».

Тренировка алгоритма

В целях тренировки алгоритма глубокого обучения исследователи привлекли добровольцев, носивших стандартный пульсоксиметр на одном пальце, а другим пальцем прижимали камеру своего смартфона. Это дало исследователям возможность соотносить показания между двумя устройствами. Затем добровольцы в течение 15 минут дышали смесью кислорода и азота, что приводило к снижению уровня кислорода в их крови. После калибровки алгоритма система смартфона могла определить снижение уровня кислорода в крови у людей примерно в 80% случаев.

«Другие приложения для смартфонов, способные проводить подобные измерения, были разработаны под технологию, предполагающую, что пациент должен задержать дыхание. Но людям от этого становится очень некомфортно, и они часто начинают дышать уже через минуту. То есть, еще до того момента, когда уровень кислорода в их крови снизится настолько, чтобы позволить системе получить полный спектр клинически значимых данных, – прокомментировал Джейсон Хоффман, другой исследователь, принимавший участие в эксперименте. – С помощью нашего теста мы можем собрать 15 минут данных каждого субъекта. Наши данные показывают, что смартфоны способны хорошо работать даже в критическом пороговом диапазоне».

Результаты исследования опубликованы в разделе Digital Medicine журнала Nature.