Los investigadores han desarrollado una forma de utilizar imágenes de los párpados de una persona en teléfonos inteligentes para evaluar los niveles de hemoglobina en sangre. La capacidad de realizar una de las pruebas de laboratorio clínico más comunes sin una extracción de sangre podría ayudar a reducir la necesidad de visitas clínicas en persona. facilitar el seguimiento de los pacientes que se encuentran en estado crítico, y mejorar la atención en países de ingresos bajos y medianos donde el acceso a los laboratorios de pruebas es limitado.

"Nuestro nuevo enfoque de salud móvil allana el camino para las pruebas remotas o al lado de la cama de los niveles de hemoglobina en sangre para detectar anemia, lesión renal aguda y hemorragias, o para evaluar trastornos sanguíneos como la anemia de células falciformes ", dijo el líder del equipo de investigación Young Kim de la Universidad de Purdue." La pandemia de COVID-19 ha aumentado enormemente la conciencia de la necesidad de ampliar los servicios móviles de salud y telemedicina ".

Kim y colegas de la Universidad de Indianápolis, La Facultad de Medicina de la Universidad de Vanderbilt en los EE. UU. Y la Facultad de Medicina de la Universidad Moi en Kenia informan sobre el nuevo enfoque en Optica .

Los investigadores utilizaron software para transformar la cámara incorporada de un teléfono inteligente en un generador de imágenes hiperespectral que mide de manera confiable los niveles de hemoglobina (una medida de la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre) sin necesidad de modificaciones de hardware o accesorios. Una prueba clínica piloto con voluntarios en el Hospital de Referencias y Enseñanza de la Universidad de Moi mostró que los errores de predicción para la técnica del teléfono inteligente estaban entre el 5 y el 10 por ciento de los medidos con sangre de laboratorio clínico.

El laboratorio de Kim se centra en el desarrollo de tecnologías sanitarias que primero se diseñan y prueban en entornos con recursos limitados de países de ingresos bajos y medios. Estas innovaciones luego se aplican a importantes desafíos de salud en países desarrollados como los EE. UU.

"Esta nueva tecnología podría ser muy útil para detectar anemia, que se caracteriza por niveles bajos de hemoglobina en sangre, ", dijo Kim." Este es un importante problema de salud pública en los países en desarrollo, pero también puede ser causado por el cáncer y sus tratamientos ".

Información espectral de un teléfono inteligente

El análisis espectroscópico se usa comúnmente para medir el contenido de hemoglobina en sangre porque tiene un espectro de absorción de luz distinto, o huella digital, en el rango de longitud de onda visible. Sin embargo, este tipo de análisis requiere típicamente componentes ópticos voluminosos y costosos.

Los investigadores crearon una versión de salud móvil de este análisis utilizando un enfoque conocido como espectroscopia de superresolución espectral. Esta técnica utiliza software para convertir virtualmente fotos adquiridas con sistemas de baja resolución, como la cámara de un teléfono inteligente, en señales espectrales digitales de alta resolución.

Los investigadores seleccionaron el párpado interno como un sitio de detección porque la microvasculatura es fácilmente visible allí; es de fácil acceso y tiene un enrojecimiento relativamente uniforme. El párpado interno tampoco se ve afectado por el color de la piel, lo que elimina la necesidad de calibraciones personales.

Para realizar una medición de hemoglobina en sangre con la nueva técnica, el paciente tira del párpado interno hacia abajo para exponer los pequeños vasos sanguíneos que se encuentran debajo. Luego, un profesional de la salud o una persona capacitada utiliza la aplicación para teléfonos inteligentes desarrollada por los investigadores para tomar fotografías de los párpados. Se aplica un algoritmo de superresolución espectral para extraer la información espectral detallada de las imágenes de la cámara y luego otro algoritmo computacional cuantifica el contenido de hemoglobina en sangre detectando sus características espectrales únicas.

La aplicación móvil incluye varias funciones diseñadas para estabilizar la calidad de imagen del teléfono inteligente y sincronizar la linterna del teléfono inteligente para obtener imágenes consistentes. También proporciona pautas en forma de párpado en la pantalla para garantizar que los usuarios mantengan una distancia constante entre la cámara del teléfono inteligente y el párpado del paciente. Aunque la información espectral se extrae actualmente mediante un algoritmo en una computadora separada, los investigadores esperan que el algoritmo pueda incorporarse a la aplicación móvil.

Pruebas clínicas

Los investigadores probaron la nueva técnica con 153 voluntarios que fueron remitidos para análisis de sangre convencionales en el Hospital de Enseñanza y Referencias de la Universidad de Moi. Utilizaron datos de un grupo seleccionado al azar de 138 pacientes para entrenar el algoritmo, luego probó la aplicación de salud móvil con los 15 voluntarios restantes. Los resultados mostraron que la prueba de salud móvil podría proporcionar mediciones comparables a los análisis de sangre tradicionales en una amplia gama de valores de hemoglobina en sangre.

En un estudio clínico separado, la aplicación móvil se está utilizando para evaluar a los pacientes de oncología en el Centro de Cáncer Simon de la Universidad de Indiana. Los investigadores también están trabajando con la Universidad de Ruanda para realizar más estudios y planean asociarse con el Hospital Shrimad Rajchandra en India para utilizar la herramienta de salud móvil para evaluar el estado nutricional. anemia, y anemia de células falciformes en sus pacientes.

"Nuestro trabajo muestra que la investigación basada en la luz basada en datos y centrada en datos puede proporcionar nuevas formas de minimizar la complejidad del hardware y facilitar la salud móvil, ", dice Kim." La combinación de los sensores integrados disponibles en los teléfonos inteligentes actuales con enfoques centrados en los datos puede acelerar el ritmo de la innovación y la traducción de la investigación en esta área ".