Un estudio encuentra que los teléfonos inteligentes pueden ser tan precisos como los oxímetros de pulso para leer la sangre

21 de agosto de 2023 | Patología digital, Instrumentos y equipos de laboratorio, Noticias de laboratorio, Patología de laboratorio, Recursos de laboratorio, Pruebas de laboratorio, Medicina de precisión

La tecnología podría permitir a los pacientes controlar sus propios niveles de oxígeno y transmitir esos datos a los proveedores de atención médica, incluidos los laboratorios clínicos.

Es posible que los laboratorios clínicos pronto tengan un nuevo punto de datos para agregar a su sistema de información de laboratorio (LIS) para que los médicos lo revisen. Los investigadores han determinado que los teléfonos inteligentes pueden leer los niveles de oxígeno en sangre con tanta precisión como los oxímetros de pulso especialmente diseñados.

Realizado por investigadores de la Universidad de Washington (UW) y la Universidad de California en San Diego (UC San Diego), el estudio de prueba de concepto encontró que la cámara y el flash de un teléfono inteligente sin modificar, junto con una aplicación, son "capaces de detectar la saturación de oxígeno en la sangre". niveles hasta el 70%. Este es el valor más bajo que los oxímetros de pulso deberían poder medir, según lo recomendado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU.”, según Digital Health News.

Esto podría significar que los pacientes con riesgo de hipoxemia, o que sufren una enfermedad respiratoria como COVID-19, eventualmente podrían agregar lecturas precisas de saturación de oxígeno en sangre (SpO2) a los resultados de sus pruebas de laboratorio en cualquier momento y desde cualquier lugar.

Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista NPJ Digital Medicine titulados "Oximetría con cámara de teléfono inteligente en un estudio de hipoxemia inducida".

“En un mundo ideal, esta información podría transmitirse sin problemas al consultorio de un médico. Esto sería realmente beneficioso para las citas de telemedicina o para que las enfermeras de triaje puedan determinar rápidamente si los pacientes necesitan ir al departamento de emergencias o si pueden continuar descansando en casa y programar una cita con su proveedor de atención primaria más tarde”, Matthew Thompson. , dijo DPhil, profesor de Salud Global y Medicina Familiar en la Universidad de Washington, a Digital Health News. Es posible que los laboratorios clínicos pronto tengan un nuevo punto de datos para sus sistemas de información de laboratorio. (Foto copyright. Universidad de Washington).

Detalles del estudio de UW/UC San Diego

Los investigadores estudiaron a tres hombres y tres mujeres, de entre 20 y 34 años. Todos eran caucásicos excepto un afroamericano, informó Digital Health News. Para realizar el estudio, se colocó un oxímetro de pulso estándar en un dedo y, en la misma mano, se colocó otro dedo del participante sobre la cámara de un teléfono inteligente.

“Realizamos la primera validación del desarrollo clínico en un sistema de detección de SpO2 basado en la cámara de un teléfono inteligente utilizando un protocolo de fracción variada de oxígeno inspirado (FiO2), creando un conjunto de datos de validación clínicamente relevante para métodos de PPG [fotopletismografía] de contacto basados ​​únicamente en teléfonos inteligentes en un rango más amplio. de los valores de SpO2 (70-100%) que estudios anteriores (85-100%). Construimos un modelo de aprendizaje profundo utilizando estos datos para demostrar un MAE [Error absoluto medio] general = 5,00% de SpO2 mientras identificamos casos positivos de SpO2 bajo <90% con una sensibilidad del 81% y una especificidad del 79%”, escribieron los investigadores en NPJ Digital Medicine. .

Cuando el flash de la cámara del teléfono inteligente pasa luz a través del dedo, "un algoritmo de aprendizaje profundo descifra los niveles de oxígeno en sangre". Los participantes también respiraban “una mezcla controlada de oxígeno y nitrógeno para reducir lentamente los niveles de oxígeno”, informó Digital Health News.

"La cámara está grabando un vídeo: cada vez que el corazón late, sangre fresca fluye a través de la parte iluminada por el flash", dijo Edward Wang, PhD, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en UC San Diego y autor principal del proyecto. Noticias de salud digitales. Wang inició este proyecto como estudiante de doctorado de la Universidad de Washington que estudiaba ingeniería eléctrica e informática y ahora dirige el Laboratorio DigiHealth de la UC San Diego.

“La cámara registra cuánto absorbe esa sangre la luz del flash en cada uno de los tres canales de color que mide: rojo, verde y azul. Luego podremos introducir esas mediciones de intensidad en nuestro modelo de aprendizaje profundo”, añadió.

El algoritmo de aprendizaje profundo “eliminó los niveles de oxígeno en sangre. El resto de los datos se utilizó para validar el método y luego probarlo para ver qué tan bien funcionaba en nuevos sujetos”, informó Digital Health News.

"La luz del teléfono inteligente puede ser dispersada por todos estos otros componentes en el dedo, lo que significa que hay mucho ruido en los datos que estamos analizando", dijo Varun Viswanath, coautor principal del estudio, a Digital Health News. Viswanath es un ex alumno de la Universidad de Washington que ahora es estudiante de doctorado y recibe asesoramiento de Wang en UC San Diego.

"El aprendizaje profundo es una técnica realmente útil aquí porque puede ver estas características realmente complejas y matizadas y te ayuda a encontrar patrones que de otro modo no serías capaz de ver", añadió.

Cada ronda de pruebas duró aproximadamente 15 minutos. En total, los investigadores recopilaron más de 10.000 lecturas de oxígeno en sangre. Los niveles oscilaron entre el 61% y el 100%.

"El teléfono inteligente predijo correctamente si el sujeto tenía niveles bajos de oxígeno en sangre el 80% de las veces", informó Digital Health News.

Los teléfonos inteligentes recopilan datos con precisión

El estudio de la UW/UC San Diego es el primero en mostrar resultados tan precisos utilizando un teléfono inteligente.

“Otras aplicaciones para teléfonos inteligentes que hacen esto se desarrollaron pidiendo a las personas que contengan la respiración. Pero las personas se sienten muy incómodas y tienen que respirar después de aproximadamente un minuto, y eso es antes de que sus niveles de oxígeno en sangre hayan bajado lo suficiente como para representar toda la gama de datos clínicamente relevantes”, dijo Jason Hoffman, estudiante de doctorado e investigador en UbiComp de la Universidad de Washington. Laboratorio y coautor principal del estudio.

La capacidad de realizar un seguimiento de 15 minutos completos de datos es un excelente ejemplo de mejora. "Nuestros datos muestran que los teléfonos inteligentes podrían funcionar bien justo en el rango del umbral crítico", añadió Hoffman.

"Los monitores de SpO2 basados ​​en teléfonos inteligentes, especialmente aquellos que dependen únicamente de hardware integrado sin modificaciones, presentan una oportunidad para detectar y monitorear afecciones respiratorias en contextos donde los oxímetros de pulso están menos disponibles", escribieron los investigadores.

"De esta manera, podría realizar múltiples mediciones con su propio dispositivo, ya sea sin costo o a bajo costo", dijo a Digital Health News Matthew Thompson, DPhil, profesor de Salud Global y Medicina Familiar en la Universidad de Washington. Thompson es profesora de medicina familiar y salud global y profesora adjunta de pediatría en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington.

Que viene despues

El equipo de investigación de UW/UC San Diego planea continuar su investigación y reunir más diversidad entre los temas.

"Es muy importante realizar un estudio como este", afirmó Wang. “Los dispositivos médicos tradicionales pasan por pruebas rigurosas. Pero la investigación en informática todavía está comenzando a incursionar en el uso del aprendizaje automático para el desarrollo de dispositivos biomédicos y todos todavía estamos aprendiendo. Al obligarnos a ser rigurosos, nos obligamos a aprender a hacer las cosas bien”.

Aunque actualmente no hay ninguna aplicación de laboratorio clínico pendiente, el uso de teléfonos inteligentes para capturar datos biométricos para realizar pruebas está aumentando. Pronto, es posible que los laboratorios necesiten una forma de ingresar todos esos datos en sus sistemas de información de laboratorio. Es algo a considerar.

—Kristin Althea O'Connor

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