Os pesquisadores desenvolveram uma maneira de usar imagens de smartphones das pálpebras de uma pessoa para avaliar os níveis de hemoglobina no sangue. A capacidade de realizar um dos testes de laboratório clínico mais comuns sem uma coleta de sangue pode ajudar a reduzir a necessidade de visitas clínicas pessoais, torna mais fácil monitorar pacientes em estado crítico, e melhorar o atendimento em países de baixa e média renda, onde o acesso a laboratórios de teste é limitado.

"Nossa nova abordagem de saúde móvel abre caminho para testes à beira do leito ou remotos dos níveis de hemoglobina no sangue para detectar anemia, lesão renal aguda e hemorragias, ou para avaliar doenças do sangue, como a anemia falciforme ”, disse o líder da equipe de pesquisa Young Kim, da Purdue University.“ A pandemia COVID-19 aumentou muito a consciência da necessidade de expandir os serviços móveis de saúde e telemedicina ”.

Kim e colegas da Universidade de Indianápolis, A Escola de Medicina da Universidade Vanderbilt nos EUA e a Escola de Medicina da Universidade Moi no Quênia relatam a nova abordagem em Optica .

Os pesquisadores usaram um software para transformar a câmera embutida de um smartphone em um gerador de imagens hiperespectral que mede de forma confiável os níveis de hemoglobina (uma medida da capacidade de transporte de oxigênio do sangue) sem a necessidade de quaisquer modificações de hardware ou acessórios. Um teste clínico piloto com voluntários no Hospital de Referência e Ensino da Universidade Moi mostrou que os erros de predição para a técnica do smartphone estavam entre 5 a 10 por cento daqueles medidos com sangue de laboratório clínico.

O laboratório de Kim concentra-se no desenvolvimento de tecnologias de saúde que são inicialmente projetadas e testadas em ambientes com recursos limitados em países de baixa e média renda. Essas inovações são então aplicadas a importantes desafios de saúde em países desenvolvidos, como os Estados Unidos.

“Esta nova tecnologia pode ser muito útil para detectar anemia, que é caracterizado por baixos níveis de hemoglobina no sangue, "disse Kim." Este é um grande problema de saúde pública nos países em desenvolvimento, mas também pode ser causado por câncer e por tratamentos contra o câncer. "

Informações espectrais de um smartphone

A análise espectroscópica é comumente usada para medir o conteúdo de hemoglobina no sangue porque tem um espectro distinto de absorção de luz, ou impressão digital, na faixa de comprimento de onda visível. Contudo, esse tipo de análise normalmente requer componentes ópticos volumosos e caros.

Os pesquisadores criaram uma versão de saúde móvel desta análise usando uma abordagem conhecida como espectroscopia de super-resolução espectral. Essa técnica usa software para converter virtualmente fotos adquiridas com sistemas de baixa resolução, como uma câmera de smartphone, em sinais espectrais digitais de alta resolução.

Os pesquisadores selecionaram a pálpebra interna como local de detecção porque a microvasculatura é facilmente visível ali; é de fácil acesso e tem vermelhidão relativamente uniforme. A pálpebra interna também não é afetada pela cor da pele, o que elimina a necessidade de calibrações pessoais.

Para realizar uma medição de hemoglobina no sangue com a nova técnica, o paciente puxa para baixo a pálpebra interna para expor os pequenos vasos sanguíneos por baixo. Em seguida, um profissional de saúde ou pessoa treinada usa o aplicativo de smartphone desenvolvido pelos pesquisadores para tirar fotos das pálpebras. Um algoritmo de super resolução espectral é aplicado para extrair as informações espectrais detalhadas das imagens da câmera e, em seguida, outro algoritmo computacional quantifica o conteúdo de hemoglobina no sangue, detectando suas características espectrais exclusivas.

O aplicativo móvel inclui vários recursos projetados para estabilizar a qualidade da imagem do smartphone e sincronizar a lanterna do smartphone para obter imagens consistentes. Ele também fornece orientações em formato de pálpebra na tela para garantir que os usuários mantenham uma distância consistente entre a câmera do smartphone e a pálpebra do paciente. Embora a informação espectral seja extraída atualmente usando um algoritmo em um computador separado, os pesquisadores esperam que o algoritmo possa ser incorporado ao aplicativo móvel.

Testes Clínicos

Os pesquisadores testaram a nova técnica com 153 voluntários que foram encaminhados para exames de sangue convencionais no Hospital de Referência e Ensino da Universidade Moi. Eles usaram dados de um grupo selecionado aleatoriamente de 138 pacientes para treinar o algoritmo, em seguida, testei o aplicativo de saúde móvel com os 15 voluntários restantes. Os resultados mostraram que o teste de saúde móvel pode fornecer medições comparáveis ​​aos exames de sangue tradicionais em uma ampla gama de valores de hemoglobina no sangue.

Em um estudo clínico separado, o aplicativo móvel está sendo usado para avaliar pacientes oncológicos no Simon Cancer Center da Universidade de Indiana. Os pesquisadores também estão trabalhando com a Universidade de Ruanda para conduzir mais estudos e planejam fazer parceria com o Hospital Shrimad Rajchandra, na Índia, para usar a ferramenta móvel de saúde para avaliar o estado nutricional. anemia, e doença falciforme em seus pacientes.

"Nosso trabalho mostra que a pesquisa baseada em luz orientada por dados e centrada em dados pode fornecer novas maneiras de minimizar a complexidade do hardware e facilitar a saúde móvel, "diz Kim." Combinar os sensores integrados disponíveis nos smartphones de hoje com abordagens centradas em dados pode acelerar o ritmo da inovação e da tradução de pesquisa nesta área. "