Международная команда ученых из США и Кении[1] использовала специальное программное обеспечение, чтобы виртуально преобразовать фотографии, полученные при помощи систем с низким разрешением в цифровые спектральные сигналы с высоким разрешением. Другими словами, они нашли способ превратить встроенную в телефон камеру в гиперспектральный имидж-сканер, который позволяет измерить уровень гемоглобина при помощи спектроскопического анализа, ведь гемоглобин имеет отчетливый спектр поглощения света в видимом диапазоне длин волн.
В качестве чувствительного участка исследователи выбрали внутреннее веко, поскольку там легко видна микрососудистая сеть. Кроме того на внутреннее веко также не влияет цвет кожи, что исключает необходимость каких-либо личных калибровок.
Чтобы выполнить измерение гемоглобина в крови с помощью новой методики, пациенту нужно слегка оттянуть нижнее веко, чтобы обнажить спрятанные под ним маленькие кровеносные сосуды. Затем медицинскому работнику нужно запустить специальное приложение на смартфоне и сфотографировать внутреннее веко.
Впрочем, произвести эту операцию может любой человек: мобильное приложение стабилизирует качество изображения смартфона и синхронизирует камеру с фонариком для получения согласованных снимков. Кроме того, на экране предусмотрены ориентиры, чтобы выставить правильный ракурс и нужное расстояние между смартфоном и веком.
При помощи специального алгоритма программа извлечет подробную спектральную информацию из полученного изображения, а затем, учитывая уникальные спектральные особенности гемоглобина, определит его содержание в крови. Пока эти последние этапы выполняет отдельный компьютер, однако исследователи планируют со временем доверить обработку информации мобильному приложению.
Пилотное клиническое испытание, с добровольцами в Учебно-справочной больнице университета Мои (Кения) показало, что ошибки определения уровня гемоглобина с использованием смартфона находились в пределах 5-10% от результатов клинических лабораторных анализов крови. И даже несмотря на эту погрешность, исследование выглядит перспективно. Ведь возможность выполнения одного из наиболее распространенных анализов без забора крови дает множество преимуществ: позволяет уменьшить количество личных посещений клиник и лабораторий, упростить наблюдение за пациентами с ограниченной подвижностью, расширить доступность медицинских услуг в отдаленных районах и бедных странах.
Использованы фото Shutterstock/FOTODOM UKRAINE
- Sang Mok Park, Michelle A. Visbal-Onufrak, Md Munirul Haque, Martin C. Were, Violet Naanyu, Md Kamrul Hasan, Young L. Kim. mHealth spectroscopy of blood hemoglobin with spectral super-resolution. Optica, 2020; 7 (6): 563 DOI: 10.1364/OPTICA.390409
