Die neue, nicht-invasive Anämie-Erkennungsmethode verwendet Smartphone-Bilder von Fingernägeln und App
Biomedizinische Ingenieure haben eine Smartphone-App für Anämie-Screening entwickelt, die den Hämoglobinspiegel im Blut durch das Fenster des Fingernagels des Benutzers beurteilen kann. Die medizinischen Ergebnisse basieren auf der Färbung des Fingernagelbetts; Das schnelle und schmerzfreie Screening könnte einer großen Anzahl von Menschen zugute kommen, die weltweit von Anämie betroffen sind. Geführt wird das team von Forschern an der Wallace H., Coulter-Abteilung für Biomedizintechnik am Georgia Institute of Technology und der Emory University sowie am Aflac Cancer and Blood Disorders Center of Children ‚ s Healthcare in Atlanta und der Abteilung für Pädiatrie der Emory University in Atlanta, Georgia, und wurde vom National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) finanziert.
„Smartphones sind weit und breit Teil der Kommunikationsinfrastruktur, auch in ressourcenarmen Umgebungen auf der ganzen Welt“, sagte Tiffani Lash, Ph. D.,, Direktor der NIBIB-Programme für Point-of-Care-Technologien und vernetzte Gesundheit (mHealth und Telemedizin). „Ein Selbstüberwachungsansatz zur genauen Beurteilung der Anämie, einer Erkrankung, die so viele betrifft, wird weitreichende positive Auswirkungen haben.“
Anämie ist ein Zustand, der durch eine niedrige Anzahl roter Blutkörperchen oder einen niedrigen Spiegel des Proteins Hämoglobin in roten Blutkörperchen verursacht wird. Das Eisen im Hämoglobin transportiert Sauerstoff, um die vielen Stoffwechselprozesse in unserem Körper anzutreiben., Anämie hat viele Formen, von einem leichten Zustand, der durch Ernährungsumstellungen verbessert werden kann, bis hin zu chronischer Anämie, die eine wachsame Überwachung und möglicherweise lebenslange Bluttransfusionen erfordert. Alles in allem betrifft Anämie ein Viertel der Weltbevölkerung und verursacht Symptome von blasser Färbung, Müdigkeit und Lustlosigkeit bis hin zu schwereren Folgen, einschließlich lebensbedrohlicher Herzinsuffizienz.
Menschen, die chronisch anämisch sind, benötigen häufige Hämoglobin-Level-Tests, um ihre Krankheit zu überwachen und ihre klinische Behandlung zu leiten., Der Goldstandard-Test zur Messung des Hämoglobins ist ein vollständiges Blutbild, das auf einer Blutentnahme basiert, die von geschulten Technikern durchgeführt und in einem Labor mit teuren Geräten und Reagenzien verarbeitet wurde. Trotz der hohen Prävalenz von Anämie gab es keine nichtinvasive, kostengünstige und genaue Hämoglobin-Bewertungstechnologie, die es Patienten mit chronischer Anämie ermöglicht, ihre Krankheit besser selbst zu managen.
Wilbur Lam, M. D., Ph. D., kombiniert in seinem Labor an der Georgia Tech and Emory University seine Expertise als pädiatrischer Hämatologe-Onkologe und als Bioingenieur., Sein Team widmet sich der Entwicklung von Technologien zur Untersuchung, Diagnose und Behandlung von Bluterkrankungen. Das Team umfasst Robert Mannino, Ph. D., der sein ganzes Leben mit einer vererbten Form der chronischen Anämie, Beta-Thalassämie Major, auch bekannt als Cooley-Anämie, zu kämpfen hat. Er trat dem Labor, während noch ein Student, und die Smartphone-App für Anämie Erkennung wurde sein Ph. D. Forschungsprojekt einige Jahre nach, gipfelt in einem Papier veröffentlicht Dezember. 4, 2018, in Nature Communications.,
“ Als es an der Zeit war, dass er sich für sein Diplomarbeitsprojekt entschied, kam Rob zu mir, um zu sagen, dass er an etwas arbeiten wollte, das mit seiner eigenen Krankheit zusammenhängt“, sagte Lam. Lam erkannte, dass Mannino die beste Person wäre, um ein Pilotexperiment basierend auf Smartphone-Bilddaten im Laufe mehrerer Transfusionszyklen auszuprobieren.
Ärzten wird in der medizinischen Fakultät beigebracht, dass Anämie dazu führen kann, dass bestimmte Körperteile blasser sind als andere, wie die Lippen, direkt unter dem Weiß der Augen, die Falten an Ihren Handflächen und Fingernägeln., Fingernagel Betten enthalten minimale Mengen an Melanin im Vergleich zu anderen Teilen der Haut, so dass die Methode von Menschen mit jedem Hautton angenommen werden. Mannino nahm während der Transfusionszyklen seine eigene Haut ab, während er anämisch und nicht anämisch war, und verglich die Bilder zur Korrelation mit seinen Blutentnahmen.
„Sicher genug, nach ein paar Zyklen zeigte Rob mir die Daten, und es gab diese perfekte Übereinstimmung zwischen Aspekten der Metadaten, die im Telefon erhalten wurden, und den tatsächlichen Hämoglobinwerten“, sagte Lam. „Ich erinnere mich, dass ich gesagt habe: Okay, ich denke, Sie haben dort Ihr Doktorandenprojekt.,“
Für die im vergangenen Dezember veröffentlichte Studie erweiterte das Team über die Ein-Personen-Pilotdaten von Mannino hinaus Daten von 337 männlichen und weiblichen Kindern und Erwachsenen—eine Kombination von 72 gesunden Personen und 265 Menschen mit Anämie aus verschiedenen Ursachen, einschließlich Sichelzellenkrankheit, Beta-Thalassämie, Hämophilie und einer Vielzahl von Krebsarten., Die Forscher verwendeten einen mathematischen Algorithmus, um die Daten von 237 der Teilnehmer zu kalibrieren, die anhand einer Nagelbettfärbung einen Hämoglobinwert ermittelten, der anhand eines vollständigen Blutbildtests, der während desselben Besuchs erhalten wurde, auf ihr Niveau kalibriert wurde.
Sie verwendeten Daten der verbleibenden 100 Teilnehmer, um den Algorithmus zu testen, den die Forscher in mobile Apps für Android-und iOS-Smartphone-Geräte integrierten. Die Smartphone-Methode berechnete den Hämoglobinspiegel in der Nähe derjenigen, die mit der traditionellen Blutentnahmemethode erhalten wurden (Genauigkeit innerhalb von 2.,4 gramm / deziliter und 97% empfindlichkeit).
Die Forscher führten eine Studie der Fingernagel Bild-screening bei vier Patienten über mehrere Wochen mit dem system.
Der Algorithmus in der App fütterte mehr Daten aus der Färbung der Individuen wurde bei der Erkennung von Hämoglobinwerten für diesen Teilnehmer noch feinabgestimmter (0.,92 gramm / Deziliter) oder fast genauso wie blutbasierte Hämoglobintests.
“ Dies in die Öffentlichkeit zu bringen, ist ein großer sofortiger Schub unserer Bemühungen“, sagte Lam. „Wir arbeiten jetzt mit Menschen im globalen Gesundheitsraum zusammen, Menschen in verschiedenen Ländern, um Auswirkungen zu erzielen und sie ständig genauer zu machen. Die andere Sache, die auf dem richtigen Weg ist, versucht, dies auch den Menschen in den Entwicklungsländern zu vermitteln.“
Mannino sagt, dass er und andere mit Beta-Thalassämie Major leicht von der App profitieren könnten., „Manchmal werde ich zu meiner Transfusion auftauchen und mein Hämoglobinspiegel wird etwas niedriger sein, als wir es vorhergesagt haben“, erklärte er. „Wenn ich diese Technologie hätte, könnte ich meinen Transfusionsplan dynamisch darauf einstellen, wann ich anämisch bin und tatsächlich einen brauche.“
Lam erklärte, dass es zwei Möglichkeiten gibt, dieses Gerät zu verwenden, entweder zum Screening in der Allgemeinbevölkerung oder zur Diagnose bei chronisch anämischen Personen. „Die App kann ihre Daten in Richtung des Blutbildes der Person lernen und gewichten“, sagte Lam., „Theoretisch würde die App die Daten der Person höher wiegen und daher neu kalibrieren, was die Genauigkeit der App bei der Schätzung des Hämoglobinspiegels im Blut weiter erhöht.“Die Studie hat bisher die Smartphone-Bildgebung von Fingernagelbetten als ein Werkzeug validiert, das für das Screening wirksam wäre. Für die Annahme und Genehmigung individueller Diagnosen sind weitere Tests erforderlich.,
Das Team plant, die App in den kommenden Monaten öffentlich zugänglich zu machen, und sie werden weiterhin individuelle Kalibrierungsstudien durchführen, um die hohe diagnostische Genauigkeit zu bestätigen, die erforderlich wäre, um die Smartphone-App anstelle von blutbasierten Anämie-Tests zu verwenden.
Seit seiner Rolle bei der Entwicklung der Smartphone-App erhielt Mannino im April 2018 den Cisco Problem Solver Prize in Höhe von 100,000 USD und im Oktober 2017 den $100,000 Student Technology Prize für Primary Healthcare vom Massachusetts General Hospital.,
Weitere Informationen zu div finden Sie unter https://www.nhlbi.nih.gov/health-topics/anemia.
Die Finanzierung des Projekts beinhaltete einen Zuschuss der NIBIB (EB025646).
Leave a Reply