Даже на ранних стадиях диабет может вызывать изменения в кровеносных сосудах – топливных магистралях организма – и в том, как кровь течет по ним, что часто называют сосудистыми изменениями. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско хотели проверить, можно ли обнаружить диабет с помощью камеры смартфона и сигнала фотоплетизмографии (ФПГ), который может улавливать сосудистые изменения на основе изменений кровотока.
«Это измерение, которое уже легко получить с помощью смартфонов и носимых устройств для отслеживания сердечного ритма», – сказал Роберт Аврам, доктор медицинских наук, научный сотрудник медицинского центра UCSF и ведущий автор исследования. «Мы продемонстрировали, что, используя только глубокое обучение и камеру смартфона, мы также можем обнаруживать сосудистые изменения, связанные с диабетом, и с разумной дискриминацией."
Он сказал, что изменения объема крови, которые происходят с каждым ударом сердца, можно зафиксировать, посветив фонариком смартфона на кончик пальца. С каждым сокращением сердца в сосудах повышается кровяное давление, заставляя их расширяться, что затем увеличивает количество света, отражаемого кожей к оптическому датчику камеры телефона.
Затем этот входной сигнал можно преобразовать в форму волны, представляющую объемное изменение объема крови в сосуде.
Доступные в настоящее время инструменты скрининга, такие как гликированный гемоглобин или глюкоза в плазме натощак, требуют забора крови и личного посещения клиники. Но многие американцы либо не имеют легкого доступа к клиницисту, либо просто не ходят, либо не могут себе этого позволить. Кроме того, миллионы людей, живущих с диабетом, не диагностированы, что делает их уязвимыми к ухудшению исходов и другим состояниям здоровья, таким как сердечный приступ, сердечная недостаточность и инсульт.
«Диабет может протекать бессимптомно в течение длительного периода времени, но неблагоприятные сосудистые изменения все еще происходят незаметно, что может привести к сердечно-сосудистым осложнениям. Это делает особенно важным для нас изучение недорогих, неинвазивных возможностей, которые позволяют легко проверять миллионы людей.
На сегодняшний день отсутствует неинвазивный, широко масштабируемый инструмент скрининга на диабет », – сказал Аврам. «Основываясь на наших выводах, эта стратегия может стать недорогим способом выявления диабета в домашних условиях, поскольку ее можно использовать в любой оптической системе, имеющей камеру и фонарик, а у большинства людей есть смартфон."
В рамках исследования ученые изучили 54 269 человек, участвовавших в онлайн-исследовании Health eHeart Study, одобренном IRB UCSF, которые использовали приложение для смартфонов Azumio Instant Heart Rate.
Azumio – одно из наиболее загружаемых и используемых приложений для измерения сердечного ритма. Пользователи старше 18 лет и с адресом электронной почты могут принять участие в исследовании Health eHeart Study. Средний возраст участников составлял 45 лет, 53 процента составляли мужчины и 7 процентов страдали диабетом. Исследователи разработали и применили алгоритм глубокого обучения, который использовал записи сигналов PPG от участников со смартфона, чтобы определить, у каких пациентов был диабет, на основе одного только этого сигнала.
В целом модель правильно идентифицировала людей, страдающих диабетом, более чем в 72 процентах случаев, используя только сигнал PPG. Прогнозирующая ценность этого теста составила 97 процентов, что означает, что из каждых 100 участников, у которых было предсказано отсутствие диабета, 97 действительно не болели этим заболеванием. При объединении оценки диабета с другими общедоступными факторами риска диабета, такими как возраст, пол, индекс массы тела и раса / этническая принадлежность, способность надлежащим образом классифицировать кого-либо как страдающего диабетом улучшилась еще больше, подскочив до 81 процента.
После сопоставления скрининга на основе приложений с общими факторами риска исследователи определили, что этот инструмент сопоставим со многими традиционными оценками риска диабета, которые используются в клиниках для прогнозирования диабета.
Аврам, чье исследование сосредоточено на применении и тестировании вмешательств мобильных технологий для улучшения лечения и диагностики заболеваний, сказал, что это исследование еще раз подчеркивает, как смартфоны, Fitbits, Apple Watch и другие носимые устройства предоставляют пациентам больше инструментов для отслеживания и улучшения своего здоровья.
«Возможность перехода от скрининга, который обычно проводится врачами или медсестрами к пациенту самим через приложение для смартфона, является очень новой концепцией и дает нам представление о том, как здравоохранение может работать в будущем», – сказал он. "Мы надеемся, что эта технология поможет в раннем обнаружении диабета. Положительный результат скринингового теста по-прежнему требует, чтобы врач подтвердил диагноз диабета и назначил соответствующее лечение."
Примерно 1 из 10 взрослых американцев страдает диабетом, а еще 84 миллиона – преддиабетом, предшественником диабета 2 типа.
Аврам и его команда в настоящее время тестируют новый алгоритм в двух клиниках по профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, чтобы подтвердить результаты. Они также планируют оценить, как эта технология работает при обнаружении диабета на ранней или поздней стадии, и проверить ее на различных группах населения, таких как афроамериканцы или азиаты, которые недостаточно представлены в когорте этого исследования, но имеют более высокий шанс страдать от диабета. диабет.
Исследователи заявили, что после проверки модели в этих группах населения она будет доступна потребителям через приложение для смартфонов, вероятно, в течение следующих двух лет.
Аврам представит исследование «Прогнозирование диабета с помощью фотоплетизмографии с использованием глубокого обучения» в воскресенье, 17 марта.