Учёные из Вашингтонского университета (University of Washington) разработали приложение для измерения концентрации гемоглобина и диагностики анемии. Научную работу представят на совместной конференции по глобальной компьютеризации (International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing) Ассоциации вычислительной техники (Association for Computing Machinery, ACM).
Распространённая проблема развивающихся стран — анемия — группа симптомов, вызываемая недоеданием или паразитарной болезнью. А в больницах пациентам с лейкемией и некоторыми другими заболеваниями приходится сдавать кровь, чтобы определить, нужно ли делать им переливание.
В обоих случаях врачам необходимо измерить уровень гемоглобина — железосодержащего белка, который содержится в эритроцитах. Им приходится брать кровь иглой или внутривенным катетером, либо тратить сотни и тысячи долларов на специализированное оборудование, которое получает нужные данные неинвазивным путём. «В развивающихся странах медики используют столько специального оборудования для диагностики заболеваний, что у них в прямом смысле целые сумки устройств, — говорит ведущий автор исследования Эдвард Ван (Edward Wang). — Мы пытаемся заставить это диагностическое оборудование работать на единой и широко распространённой платформе — смартфоне».
Инженеры и программисты Вашингтонского университета разработали приложение HemaApp, которое измеряет концентрацию гемоглобина в крови и диагностирует анемию с помощью камеры смартфона. Анализируя, как поглощается и отражается излучение разных диапазонов длин волн (цветов), HemaApp может приблизительно определить концентрацию гемоглобина, плазмы и других компонентов крови. Чтобы убедиться, что приложение работает на людях с разными оттенками кожи и весом, учёные разработали алгоритмы, которые по показателям пульса отличают свойства крови пациента и физические характеристики его пальца.
В ходе клинического испытания, в котором принял участие 31 человек, HemaApp работала так же хорошо, как Masimo Pronto — специализированный медицинский прибор для измерения уровня гемоглобина, одобренный FDA. Исследователи протестировали приложение в разных условиях: с помощью одной камеры смартфона, в комбинации с распространённой лампой накаливания и с недорогими светодиодами. В ходе испытаний результаты измерения уровня гемоглобина, полученные с помощью одной камеры смартфона коррелировали с клиническим анализом крови на 69%, в сочетании с лампой накаливания — на 74%, с небольшим кругом светодиодов — на 82%. При этом устройства Masimo Pronto показали результат в 81%.
Приложение не заменит анализов крови, но поможет понять, нужно ли проводить лабораторное исследование. В тестах на анемию HemaApp корректно определила 79% случаев низкого гемоглобина с помощью вспышки и 86% — с помощью дополнительных источников освещения. Теперь исследователи намерены провести обширные клинические исследования и повысить точность диагностики.
Гемоглобин — сложный железосодержащий белок животных, обладающих кровообращением, способный обратимо связываться с кислородом, обеспечивая его перенос в ткани. У позвоночных животных содержится в эритроцитах, у большинства беспозвоночных растворён в плазме крови и может присутствовать в других тканях.
Главная функция гемоглобина состоит в переносе кислорода. У человека в капиллярах лёгких в условиях избытка кислорода последний соединяется с гемоглобином. Током крови эритроциты, содержащие молекулы гемоглобина доставляются к органам и тканям, где кислорода мало; здесь необходимый для протекания окислительных процессов кислород освобождается от связи с гемоглобином. Кроме того, гемоглобин способен связывать в тканях небольшое количество диоксида углерода (CO2) и освобождать его в лёгких.
