Un nuovo strumento di screening chiamato HemaApp utilizza una fotocamera dello smartphone per stimare le concentrazioni di emoglobina e lo schermo per l'anemia.
Nel mondo in via di sviluppo, l'anemia - una malattia del sangue esacerbata dalla malnutrizione o dalla malattia parassitaria - è un problema di salute incredibilmente comune che spesso non viene diagnosticato.
Negli ospedali di tutto il mondo, bambini e adulti con leucemia e altri disturbi richiedono frequenti prelievi di sangue per determinare se hanno bisogno di trasfusioni di sangue.
In entrambi i casi, i medici sono interessati a misurare l'emoglobina, una proteina presente nei globuli rossi. Per ottenere questa misurazione di base, il sangue deve essere prelevato con un ago o una linea endovenosa oppure devono essere spesi da centinaia a migliaia di dollari su una macchina specializzata che misura l'emoglobina in modo non invasivo.
'Una piattaforma onnipresente'
In una prima sperimentazione di pazienti 31 e con una sola modifica dello smartphone, HemaApp ha eseguito anche Masimo Pronto, il più costoso dispositivo medico approvato dalla Food and Drug Administration che misura in modo non invasivo l'emoglobina tagliando un sensore sul dito di una persona.
"Nei paesi in via di sviluppo, gli operatori sanitari della comunità dispongono di attrezzature così sofisticate per monitorare le diverse condizioni che hanno letteralmente borse piene piene di dispositivi", afferma l'autore principale Edward Wang, uno studente di dottorato di ingegneria elettrica presso l'Università di Washington. "Stiamo cercando di far funzionare questi strumenti di screening su un'unica piattaforma ubiquitaria, uno smartphone."
Illuminando la luce del flash della fotocamera del telefono attraverso il dito del paziente, HemaApp analizza il colore del suo sangue per stimare le concentrazioni di emoglobina. I ricercatori hanno testato l'app in tre diversi scenari: utilizzando il flash della fotocamera dello smartphone da solo, in combinazione con una comune lampadina a incandescenza e con un attacco per illuminazione a LED a basso costo.
Le fonti di illuminazione aggiuntive si collegano ad altre parti dello spettro elettromagnetico che hanno proprietà di assorbimento utili ma che non si trovano attualmente su tutte le fotocamere dello smartphone.
"I nuovi telefoni stanno iniziando ad avere capacità LED a infrarossi e multicolore più avanzate", afferma l'autore senior Shwetak Patel, professore di informatica, ingegneria ed ingegneria elettrica. "Ma quello che abbiamo scoperto è che anche se il tuo telefono non ha tutto questo, puoi avvicinare il dito a una fonte di luce esterna come una comune lampadina e aumentare i tassi di precisione."
Testare l'app
Nelle prove iniziali, le misurazioni dell'emoglobina di HemaApp utilizzando da sola una fotocamera dello smartphone avevano una correlazione percentuale 69 con un test CBC (Complete Blood Count) del paziente, una correlazione percentuale 74 quando usata sotto una comune lampadina a incandescenza e una correlazione percentuale 82 usando una piccola cerchia di luci a LED che possono agganciarsi al telefono.
Per confronto, le misurazioni di Masimo Pronto avevano una correlazione percentuale 81 con il test del sangue.
L'app mobile non ha lo scopo di sostituire gli esami del sangue, che rimangono il modo più accurato per misurare l'emoglobina. Ma i primi risultati dei test, da pazienti di età compresa tra 6 e 77 di anni, suggeriscono che HemaApp può essere uno strumento di screening iniziale efficace e conveniente per determinare se sia necessario eseguire ulteriori esami del sangue. Quando utilizzato per lo screening dell'anemia, HemaApp ha identificato correttamente i casi di bassi livelli di emoglobina 79 per cento delle volte usando solo la fotocamera del telefono e 86 per cento del tempo quando ha aiutato con alcune fonti di luce.
Meno sangue attira
"L'anemia è uno dei problemi più comuni che colpiscono adulti e bambini in tutto il mondo", afferma il coautore Doug Hawkins, uno specialista in cancro pediatrico con UW Medicine, Seattle Children's Hospital e Seattle Cancer Care Alliance. "La possibilità di eseguire rapidamente lo screening con un test basato sullo smartphone potrebbe essere un enorme miglioramento per fornire assistenza in ambienti con risorse limitate."
Il coautore Terry Gernsheimer, un ematologo e specialista di medicina trasfusionale, dice che il suo staff deve spesso prelevare sangue dalla leucemia o dai pazienti chirurgici esclusivamente per misurare i livelli di emoglobina e determinare se hanno bisogno di trasfusioni.
"Ogni volta che estraiamo il sangue, stiamo invadendo il paziente in qualche modo, forma o forma. Se non abbiamo ancora una linea, stiamo infilando un ago nel loro braccio, che comporta il disagio e il rischio di infezione, anche se basso ", dice. "Sarebbe davvero bello non dover eseguire una procedura ogni volta che vogliamo rispondere a questa domanda."
HemaApp bombarda il dito di un paziente con diverse lunghezze d'onda di luce e energia a infrarossi e crea una serie di video. Analizzando in che modo i colori vengono assorbiti e riflessi attraverso tali lunghezze d'onda, è in grado di rilevare le concentrazioni di emoglobina e altri componenti del sangue come il plasma.
Per garantire che funzioni su diversi toni della pelle e masse corporee, il team ha sviluppato algoritmi di elaborazione che utilizzano l'impulso del paziente per distinguere tra le proprietà del sangue del paziente e le caratteristiche fisiche del suo dito.
Le prossime fasi di ricerca includono test nazionali e internazionali più ampi di HemaApp, la raccolta di più dati per migliorare i tassi di precisione e l'uso degli smartphone per cercare di rilevare proprietà anomale dell'emoglobina che potrebbero aiutare a controllare l'anemia falciforme e altri disturbi del sangue.
"Stiamo appena iniziando a graffiare la superficie qui", dice Patel. "C'è molto che vogliamo affrontare nell'uso dei telefoni per la ricerca di malattie non invasive".
I ricercatori presenteranno a carta sulla tecnologia il 15 settembre alla conferenza internazionale congiunta 2016 dell'Association for Computing Machinery sul Pervasive and Ubiquitous Computing (UbiComp 2016) in Germania.
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La Washington Research Foundation ha finanziato il lavoro.
Fonte: Università di Washington
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