华盛顿-研究人员已经开发出一种方法，可以使用智能手机拍摄的人眼睑图像来评估血液血红蛋白水平。在不抽血的情况下进行最常见的临床实验室测试之一的能力，可以帮助减少亲自前往诊所就诊的需要，使监测病情危急的患者变得更容易，并改善低收入和中等收入国家的护理，因为这些国家进入测试实验室的机会有限。
我们新的移动保健方法为床边或远程检测血液血红蛋白水平铺平了道路，以检测贫血、急性肾脏损伤和出血，或评估镰状细胞贫血等血液疾病。“。普渡大学的研究小组组长Young Kim说。“冠状病毒大流行大大提高了人们对扩大移动医疗和远程医疗服务需求的认识。”
来自印第安纳波利斯大学、美国范德比尔特大学医学院和肯尼亚莫伊大学医学院的金和同事在光学学会的高影响力研究杂志“光学”上报道了这一新方法。
研究人员使用软件将智能手机的内置摄像头改造成高光谱成像仪，无需任何硬件修改或附件，即可可靠地测量血红蛋白水平(衡量血液携氧能力)。在莫伊大学教学和转诊医院对志愿者进行的一项试点临床测试显示，智能手机技术的预测误差在临床实验室血液测量的5%到10%以内。
金的实验室专注于开发医疗保健技术，这些技术首先在低收入和中等收入国家的资源有限的环境中设计和测试。这些创新随后被应用于美国等发达国家的重要健康挑战。
“这项新技术在检测贫血方面可能非常有用，贫血的特点是血液中血红蛋白水平较低，”Kim说。“在发展中国家，这是一个重大的公共卫生问题，但也可能是由癌症和癌症治疗引起的。”
光谱分析通常用于测量血液血红蛋白含量，因为它在可见光波长范围内具有明显的光吸收光谱或指纹。然而，这种类型的分析通常需要笨重且昂贵的光学部件。
研究人员使用一种被称为光谱超分辨率光谱学的方法创建了这种分析的移动健康版本。这项技术使用软件将低分辨率系统(如智能手机相机)获取的照片虚拟转换为高分辨率数字光谱信号。
研究人员选择内眼皮作为感觉点，因为那里的微血管很容易看到，很容易接触到，并且具有相对均匀的红色。内眼皮也不会受到肤色的影响，这就不需要任何个人校准了。
要用这项新技术进行血红蛋白测量，患者需要拉下内眼皮，露出下面的小血管。然后，医疗保健专业人员或训练有素的人使用研究人员开发的智能手机应用程序拍摄眼皮照片。采用光谱超分辨率算法从摄像机图像中提取详细的光谱信息，然后通过检测血红蛋白独特的光谱特征来量化血液中血红蛋白的含量。
这款移动应用程序包括几个功能，旨在稳定智能手机的图像质量，并同步智能手机手电筒，以获得一致的图像。它还在屏幕上提供了眼睑形状的指南，以确保用户在智能手机摄像头和患者眼皮之间保持一致的距离。虽然光谱信息目前是在单独的计算机上使用算法提取的，但研究人员预计该算法可以整合到移动应用程序中。
研究人员对153名志愿者进行了这项新技术的测试，这些志愿者在莫伊大学教学和转诊医院接受了常规血液测试。他们使用随机选择的138名患者的数据来训练算法，然后与其余15名志愿者一起测试移动健康应用程序。结果表明，移动健康测试可以在很大范围内提供与传统血液测试相当的测量结果。
在另一项单独的临床研究中，这款移动应用程序正被用于评估印第安纳大学西蒙癌症中心的肿瘤学患者。研究人员还在与卢旺达大学合作进行进一步的研究，并计划与印度的Shrimad Rajchandra医院合作，使用移动医疗工具来评估他们患者的营养状况、贫血和镰状细胞疾病。
“我们的工作表明，数据驱动和以数据为中心的光研究可以提供新的方法，将硬件复杂性降至最低，并促进移动健康，”Kim说。将当今智能手机中可用的内置传感器与以数据为中心的方法相结合，可以加快这一领域的创新和研究翻译的步伐。“。
论文：S.M.Park，M.A.V.Visbal-Onufrak，M.Haque，M.C.Are，V.Naanyu，K.Hasan，Y.L.Kim“血液血红蛋白的mHealth光谱与光谱超分辨率”，Optica，7，6,563(2020)。DOI：https://doi.org/10.1364/OPTICA.390409.。
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