Биомедицинские инженеры разработали приложение для смартфонов для неинвазивного выявления анемии. Вместо анализа крови приложение использует фотографии чьих-то ногтей, сделанные на смартфон, чтобы точно измерить уровень гемоглобина в крови.
Результаты планируется опубликовать в Nature Communications.
"Все другие инструменты обнаружения анемии по месту оказания помощи требуют внешнего оборудования и представляют собой компромисс между инвазивностью, стоимостью и точностью," говорит главный исследователь Уилбур Лам, доктор медицинских наук,.D. "Это автономное приложение, точность которого не уступает доступным в настоящее время тестам в месте оказания медицинской помощи, без необходимости брать кровь."
Лам – адъюнкт-профессор педиатрии в Медицинской школе Университета Эмори, преподаватель в Университете Уоллеса. Колтер, отдел биомедицинской инженерии Технологического института Джорджии и Эмори, а также клинический гематолог в Центре рака и болезней крови Афлак при Детском здравоохранении Атланты.
Приложение является частью Ph.D. работа бывшего аспиранта биомедицинской инженерии Роба Маннино, доктора философии.D., который был мотивирован на проведение исследования своим собственным опытом жизни с бета-талассемией, наследственным заболеванием крови, вызванным мутацией в гене бета-глобина.
"Лечение моей болезни требует ежемесячных переливаний крови," Маннино говорит. "Мои врачи проверили бы мой уровень гемоглобина больше, если бы могли, но мне сложно добраться до больницы между переливаниями, чтобы сдать этот анализ крови. Вместо этого мои врачи в настоящее время должны просто оценить, когда мне понадобится переливание, на основе моих тенденций уровня гемоглобина."
"Весь этот проект не мог быть сделан кем-либо, кроме Роба," Лам говорит. "Он фотографировал себя до и после переливания, когда его уровень гемоглобина изменялся, что позволяло ему постоянно улучшать и настраивать свою технологию очень эффективно. По сути, он был его собственным идеальным первоначальным испытуемым с каждой итерацией приложения."
Маннино и Лам говорят, что их приложение может облегчить самоконтроль пациентам с хронической анемией, позволяя им контролировать свое заболевание и определять время, когда им необходимо скорректировать терапию или получать переливания, что, возможно, также снижает побочные эффекты или осложнения переливания. рано или поздно.
Исследователи говорят, что приложение следует использовать для скрининга, а не для клинической диагностики. Эту технологию может использовать кто угодно в любое время, и она может быть особенно подходящей для беременных женщин, женщин с ненормальным менструальным кровотечением или бегунов / спортсменов. Его простота означает, что он может быть полезен в развивающихся странах. Клинические диагностические инструменты предъявляют строгие требования к точности, но Маннино и Лам считают, что с помощью дополнительных исследований они в конечном итоге смогут достичь точности, необходимой для замены клинического диагноза на анемию на основе крови.
Анемия – это заболевание крови, которым страдают два миллиарда человек во всем мире, и при отсутствии лечения оно может привести к усталости, бледности и сердечным расстройствам. Текущий золотой стандарт диагностики анемии известен как общий анализ крови (CBC).
Исследователи изучили фотографии ногтей и сопоставили цвет ложа с уровнем гемоглобина, измеренным с помощью общего анализа крови у 337 человек: некоторые здоровы, а другие – с различными диагнозами анемии. Алгоритм преобразования цвета ногтей в уровень гемоглобина в крови был разработан с 237 из этих субъектов, а затем протестирован на 100.
Одно изображение смартфона без индивидуальной калибровки позволяет измерить уровень гемоглобина с точностью до 2.4 грамма / децилитр с чувствительностью до 97 процентов. Индивидуальная калибровка, протестированная на четырех пациентах в течение нескольких недель, может повысить точность до 0.92 грамма / децилитр, степень точности соответствует результатам тестов на гемоглобин в крови в медицинских учреждениях. Нормальные значения – 13.5-17.5 г / децилитр для мужчин и 12.0-15.5 г / децилитр для женщин.
Использование в приложении подушечек для ногтей, не содержащих меланин, означает, что тест может быть действителен для людей с различными оттенками кожи. По словам Маннино, точность одинакова для темных и светлых тонов кожи. Приложение использует метаданные изображения для корректировки яркости фона и может быть адаптировано для телефонов различных производителей.
Маннино и Лам говорят, что они работают с множеством врачей в Emory and Children’s – гериатрическими, терапевтическими, неонатологами, специалистами по переливанию крови, глобальным здравоохранением – чтобы получить дополнительные данные и лучше откалибровать свою систему.
"Это всего лишь моментальный снимок точности прямо сейчас," Лам говорит. "Алгоритм становится умнее с каждым зарегистрированным пациентом."
Исследование было поддержано Национальным научным фондом (стипендия для аспирантов DGE-1650044 и Юго-восточный коридор инфраструктуры нанотехнологий 1542174), премией Массачусетской больницы общего профиля за технологии первичной медико-санитарной помощи 2017 года и Национальными институтами здравоохранения (R21 EB025646).
Предполагается, что приложение для смартфонов станет коммерчески доступным для публичной загрузки весной 2019 года.
Подана патентная заявка на приложение для лечения анемии, и Уилбур Лам и Роб Маннино финансово заинтересованы в успехе этого продукта.