Nowy sposób śledzenia poziomu hemoglobiny we krwi może być na wyciągnięcie ręki

Nowa, nieinwazyjna metoda wykrywania niedokrwistości wykorzystuje obrazy smartfonów paznokci i aplikacji

Inżynierowie Biomedyczni opracowali aplikację na smartfony do badań anemii, które mogą ocenić poziom hemoglobiny we krwi przez okno paznokcia użytkownika. Wyniki medyczne są oparte na zabarwieniu łóżka paznokci; szybkie i bezbolesne badanie przesiewowe może przynieść korzyści ogromnej liczbie osób dotkniętych niedokrwistością na całym świecie. Zespół jest prowadzony przez naukowców z Wallace H., Coulter Department of Biomedical Engineering w Georgia Institute of Technology i Emory University oraz Aflac Cancer and Blood Disorders Center Of Children ' s Healthcare of Atlanta i Department of Pediatrics na Emory University, w Atlancie, Georgia, i był finansowany przez National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB).

„smartfony są częścią infrastruktury komunikacyjnej daleko i szeroko, w tym w Ustawieniach o niskich zasobach na całym świecie”, powiedział Tiffani Lash, Ph. D.,, dyrektor programów NIBIB w zakresie technologii Point-of-Care i Connected Health (m-zdrowie i Telehealth). „Podejście samokontroli do dokładnej oceny niedokrwistości, stanu chorobowego, który dotyka tak wielu, będzie miało daleko idący, pozytywny wpływ.”

niedokrwistość jest stanem spowodowanym niską liczbą krwinek czerwonych lub niskim poziomem hemoglobiny białkowej w krwinkach czerwonych. Żelazo w hemoglobinie przenosi tlen do paliwa wielu procesów metabolizmu, które występują w naszym organizmie., Niedokrwistość ma wiele form, od łagodnego stanu, który można poprawić przez zmiany diety, do przewlekłej niedokrwistości, która wymaga czujnego monitorowania i ewentualnie transfuzji krwi na całe życie. Wszystko powiedziane, niedokrwistość dotyka jedną czwartą populacji świata, powodując objawy od bladego zabarwienia, zmęczenie i apatia, do bardziej poważnych wyników, w tym zagrażającej życiu niewydolności serca.

osoby przewlekle anemiczne wymagają częstych badań poziomu hemoglobiny w celu monitorowania choroby i prowadzenia leczenia klinicznego., Gold-standard test do pomiaru hemoglobiny jest morfologia, na podstawie pobierania krwi wykonywane przez przeszkolonych techników i przetwarzane w laboratorium przy użyciu drogiego sprzętu i odczynników. Pomimo wysokiej częstości występowania niedokrwistości, nie było nieinwazyjne, niedrogie, i dokładna technologia oceny hemoglobiny dostępne, które umożliwia pacjentom z przewlekłą niedokrwistością, aby lepiej samodzielnie zarządzać swoją chorobę.

w swoim laboratorium Na Georgia Tech i Emory University, Wilbur Lam, MD, Ph. d., łączy swoją wiedzę jako hematolog dziecięcy-onkolog i jako bioinżynier., Jego zespół zajmuje się opracowywaniem technologii do badania, diagnozowania i leczenia zaburzeń krwi. Zespół obejmuje Robert Mannino, Ph. D., który zmagał się całe swoje życie z dziedziczną formą przewlekłej niedokrwistości, zwanej talasemią Beta major, znany również jako niedokrwistość Cooley ' a. Dołączył do laboratorium, będąc jeszcze studentem, a aplikacja na smartfona do wykrywania niedokrwistości stała się jego projektem badawczym kilka lat później, którego kulminacją był artykuł opublikowany w grudniu 2009. 4, 2018, W Nature Communications.,

„kiedy nadszedł czas, aby wybrać swój projekt pracy magisterskiej, Rob przyszedł do mnie, aby powiedzieć, że chce pracować nad czymś, co jest związane z jego własną chorobą”, powiedział Lam. Lam uznał, że Mannino będzie najlepszą osobą do wypróbowania pilotażowego eksperymentu opartego na danych obrazu smartfona w trakcie kilku cykli transfuzji.

lekarze uczą się w szkole medycznej, że niedokrwistość może prowadzić do niektórych części ciała jest bledsze niż inne, takie jak usta, tuż pod białkami oczu, zmarszczki na dłoniach i paznokcie., Paznokcie łóżka zawierają minimalne ilości melaniny w porównaniu do innych części skóry, dzięki czemu metoda może być przyjęta przez osoby o dowolnym odcieniu skóry. Mannino pobierał próbki własnej skóry podczas cykli transfuzji, podczas gdy był anemiczny i nie anemiczny, i porównywał obrazy dla korelacji z pobieraniem krwi.

„na pewno, po kilku cyklach Rob pokazał mi Dane, i nie było to idealne dopasowanie między aspektami metadanych uzyskanych w telefonie i rzeczywistych wartości hemoglobiny,” Lam powiedział. „Pamiętam, że powiedziałem: OK, myślę, że masz tam swój projekt doktorski.,”

w badaniu opublikowanym w grudniu ubiegłego roku zespół rozszerzył się poza dane dotyczące jednego pilota Mannino, aby zebrać dane od 337 mężczyzn i kobiet dzieci i dorosłych—połączenie 72 zdrowych osób i 265 osób z niedokrwistością z różnych przyczyn, w tym niedokrwistości sierpowatokrwinkowej, talasemii beta, hemofilii i różnych nowotworów., Naukowcy wykorzystali algorytm matematyczny do skalibrowania danych z 237 uczestników, którzy określili wartość poziomu hemoglobiny na podstawie zabarwienia na paznokciach, skalibrowanych do ich poziomów z testu morfologii krwi uzyskanego podczas tej samej wizyty.

wykorzystali dane z pozostałych 100 uczestników do przetestowania algorytmu, który naukowcy włączyli do aplikacji mobilnych na urządzenia mobilne z systemem Android i iOS. Metoda smartphone obliczała poziom hemoglobiny zbliżony do tych uzyskiwanych tradycyjną metodą pobierania krwi (dokładność w granicach 2.,4 gramy/decylitr i czułość 97%).

naukowcy przeprowadzili badanie obrazowania paznokci u czterech pacjentów w ciągu kilku tygodni przy użyciu systemu.

algorytm w aplikacji fed więcej danych z ubarwienia osób stał się jeszcze bardziej dostrojony w wykrywaniu poziomu hemoglobiny dla tego uczestnika (0.,92 gramów/decylitr), lub prawie tak samo jak badania hemoglobiny oparte na krwi.

„Obecnie współpracujemy z ludźmi w globalnej przestrzeni zdrowia, ludźmi w różnych krajach, starając się stworzyć wpływ i stale zwiększać jego dokładność. Inną rzeczą, która jest na dobrej drodze, jest próba przekazania tego ludziom w krajach rozwijających się.”

Mannino mówi, że on i inni z talasemią Beta major mogą łatwo korzystać z aplikacji., „Czasami pojawiam się przy transfuzji i mój poziom hemoglobiny będzie trochę niższy, niż przewidywaliśmy” – wyjaśnił. „Gdybym miał tę technologię, mógłbym dynamicznie ustawiać mój harmonogram transfuzji w oparciu o to, kiedy mam anemię i rzeczywiście jej potrzebuję.”

Lam wyjaśnił, że istnieją dwa sposoby użycia tego urządzenia, albo do badań przesiewowych wśród ogólnej populacji, albo do diagnozy u osób przewlekle anemicznych. „Aplikacja może uczyć się i ważyć swoje dane w stosunku do morfologii krwi osoby,” Lam powiedział., „Teoretycznie aplikacja ważyłaby dane danej osoby wyżej, a zatem przekalibrowałaby, co dodatkowo zwiększy dokładność aplikacji w szacowaniu poziomu hemoglobiny we krwi.”Do tej pory badanie potwierdziło obrazowanie smartfona łóżek paznokci jako narzędzie, które byłoby skuteczne w badaniach przesiewowych. Aby go przyjąć i zatwierdzić Do stawiania indywidualnych diagnoz, konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań.,

zespół planuje udostępnić aplikację publicznie w nadchodzących miesiącach i będą kontynuować indywidualne badania kalibracyjne, aby potwierdzić wysoki poziom dokładności diagnostycznej, który byłby niezbędny do korzystania z aplikacji na smartfona zamiast badania niedokrwistości na podstawie krwi.

od czasu odegrania swojej roli w rozwoju aplikacji na smartfony, Mannino otrzymał 100.000 dolarów Cisco Problem Solver Prize w kwietniu 2018 i 100.000 dolarów Student Technology Prize dla Podstawowej Opieki Zdrowotnej od Massachusetts General Hospital w październiku 2017.,

aby uzyskać więcej informacji na temat niedokrwistości, przejdź dohttps://www.nhlbi.nih.gov/health-topics/anemia.

dofinansowanie projektu obejmowało dotację z NIBIB (EB025646).