Заболевания органов дыхания, подобные COVID-19, снижают способность организма получать кислород из легких. Именно поэтому необходимо постоянно отслеживать уровень кислорода в крови пациентов. Новые исследования утверждают, что люди могут контролировать уровень кислорода в домашних условиях, пользуясь обычным смартфоном. Как правило, насыщение крови кислородом контролируется с помощью так называемых пульсоксиметров, которые устанавливаются на палец или мочку уха. Обычно такие приборы используют медработники в больницах или клиниках.
В поисках более простого и менее дорогого решения ученые из Университета Вашингтона и Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали экспериментальное приложение. В рамках проекта исследователи отобрали шесть добровольцев в возрасте от 20 до 34 лет - троих мужчин и трех женщин, один из которых был афроамериканцем, а остальные представителями белой расы.
Технология заключается в том, что участники помещают палец над камерой и вспышкой смартфона, который использует алгоритм глубокого обучения для расшифровки уровня кислорода в крови на основе картины кровотока в полученном видео. Dennis Wise/University of Washington
В целях обучения алгоритма глубокого обучения, используемого в программе, участникам эксперимента на один палец надели стандартный оксиметр, а другой палец той же руки поместили над объективом камеры смартфона со вспышкой. В течение 15 минут пациенты дышали смесью кислорода и азота, медленно снижая уровень кислорода в крови.
В процессе работы телефон записывал на видео пульсирующую кровь в пальце со вспышкой. Приложение постоянно анализировало, сколько света было поглощено кровью в зеленом, красном и синем цветовых диапазонах. Количество поглощенного света зависело от содержания кислорода в крови.
Сравнивая показания кислорода в крови, полученные с помощью оксиметра, с данными измерений интенсивности света, сделанными камерой телефона, удалось установить определенную закономерность. В результате приложение смогло оценить, содержание кислорода в определенный момент времени.
Когда приложение было протестировано на всех шести добровольцах, оказалось, что оно способно измерять уровень кислорода в крови почти с 70% содержанием, что является самым низким значением, которое должны измерять коммерческие оксиметры. Для сравнения, у здорового человека уровень кислорода в крови должен составлять не менее 95%, и обычно требуется медицинская помощь, если этот уровень падает ниже 90%.
В настоящий момент приложение способно точно определить пониженное содержание кислорода в крови в 80% случаев. Авторы проекта уверены, что при дальнейшем развитии технологии этот показатель должен значительно улучшиться. Этого можно добиться, обучая алгоритм на более объемных массивах данных.
"Таким образом, вы сможете проводить многократные измерения с помощью собственного устройства либо абсолютно бесплатно, либо по очень низкой цене", - рассказывает доктор Мэтью Томпсон из Университета Вашингтона, автор статьи, посвященной исследованию. "В идеале такая информация может быть беспрепятственно передана в кабинет врача. Это было бы действительно полезно для телемедицинских приемов или для медсестер приемного покоя. Это позволит быстро определить, следует ли пациентам вызывать скорую помощь или они могут спокойно оставаться дома".
Результаты работы недавно были опубликованы в журнале npj Digital Medicine.
Источники: University of Washington, journal npj Digital Medicine.
1. (https://www.nature.com/articles/s41746-022-00665-y)
2. (https://www.washington.edu/news/2022/09/19/smartphone-camera-flash-could-help-people-measure-blood-oxygen-levels-home/)
Новости