Smartphones worden binnen de gezondheidszorg onder andere ingezet voor contact tussen patiënt en arts, thuismonitoring van (chronische) aandoeningen en het raadplegen van medische dossiers of het invullen van vragenlijsten. Maar, er zijn ook al verschillende voorbeelden waarbij commerciële gadgets wordt ingezet voor medische diagnostiek en zelfs ook voor het meten van het zuurstofgehalte in het bloed met behulp van een Apple Watch.
Een nieuw voorbeeld van de meerwaarde die de smartphone kan bieden voor medische diagnostiek wordt ontwikkeld aan de Purdue University. Met behulp van sensoren in een smartphone, diens camera en AI kan het zuurstofgehalte in het bloed gemeten worden. Met die toepassing kan, bijvoorbeeld, bloedarmoede sneller gediagnosticeerd worden.
Hyperpectrale beeldvorming
Hyperspectrale beeldvorming kan alle golflengten van zichtbaar licht in elke pixel vastleggen en kan worden gebruikt om verschillende huid- en netvlies aandoeningen en sommige vormen van kanker te detecteren. De camera van een smartphone kan feitelijk alleen rode, groene en blauwe lichtgolflengten in elke pixel. Dat zorgt in principe voor beperkte toepassingen op medisch gebied. Toch wordt daar veel onderzoek naar gedaan, en met succes.
Door AI, deap-learning leren en statistische technieken te combineren met hun kennis van licht-weefselinteracties, zijn onderzoekers van de Purdue University erin geslaagd om het volledige spectrum van zichtbaar licht in elke pixel van een gewoon camerabeeld van een smartphone te reconstrueren. Inmiddels hebben zij ook al een patentaanvraag lopen voor deze nieuwe technologie.
Smartphone is nauwkeuriger
De ontwikkelde methode waarbij de smartphone gebruikt wordt voor hyperspectrale beeldvorming is door de onderzoekers vergeleken met bestaande hyperspectrale beeldvormingsapparatuur. Bij de test werd onderzocht of de smartphonecamera en de ontwikkelde AI-modellen in staat zijn het zuurstofgehalte te meten in het bloed dat door oogleden van proefpersonen (vrijwilligers) stroomt.
De resultaten van de tests hebben nu aangetoond dat de camera van de smartphone hyperspectrale informatie sneller, goedkoper en net zo nauwkeurig kan produceren als informatie die met gespecialiseerde apparatuur werd vastgelegd. De smartphone-benadering kan beelden produceren in een enkele milliseconde waar conventionele hyperspectrale beeldvorming drie minuten voor nodig heeft.
Ultra slow-motion beelden
De metingen kunnen overigens niet met elke smartphone uitgevoerd worden. Het toestel moet beschikken over een camera met een ultra slow-motion optie waarmee video’s gemaakt kunnen worden met 1.000 beelden per seconde. Elke pixel in elk frame bevat informatie over de kleurintensiteit van rood, groen en blauw. De informatie wordt door een machine learning-algoritme gevoerd dat informatie over het volledige spectrum voor elke pixel afleidt. Dat wordt gebruikt om de metingen van de bloedstroom te produceren, met name van de hoeveelheid zuurstofrijk en zuurstofarm hemoglobine in elke pixel.
Op termijn kunnen deze hemodynamische parameters ook worden gebruikt om foto’s en video’s te produceren die de zuurstofverzadiging van hun proefpersonen laten zien.
