Les chercheurs ont mis au point un moyen d'utiliser des images de smartphone des paupières d'une personne pour évaluer les taux d'hémoglobine dans le sang. La possibilité d'effectuer l'un des tests de laboratoire clinique les plus courants sans prise de sang pourrait aider à réduire le besoin de visites cliniques en personne, faciliter le suivi des patients dans un état critique, et améliorer les soins dans les pays à revenu faible et intermédiaire où l'accès aux laboratoires d'analyse est limité.

"Notre nouvelle approche de santé mobile ouvre la voie aux tests au chevet ou à distance des taux d'hémoglobine dans le sang pour détecter l'anémie, lésions rénales aiguës et hémorragies, ou pour évaluer des troubles sanguins tels que l'anémie falciforme. " a déclaré le chef de l'équipe de recherche Young Kim de l'Université Purdue. " La pandémie de COVID-19 a considérablement accru la prise de conscience de la nécessité d'étendre les services mobiles de santé et de télémédecine. "

Kim et ses collègues de l'Université d'Indianapolis, La Vanderbilt University School of Medicine aux États-Unis et la Moi University School of Medicine au Kenya rapportent la nouvelle approche dans Optique .

Les chercheurs ont utilisé un logiciel pour transformer la caméra intégrée d'un smartphone en un imageur hyperspectral qui mesure de manière fiable les taux d'hémoglobine (une mesure de la capacité de transport d'oxygène du sang) sans avoir besoin de modifications matérielles ou d'accessoires. Un test clinique pilote avec des volontaires du Moi University Teaching and Referral Hospital a montré que les erreurs de prédiction pour la technique du smartphone se situaient entre 5 et 10 % de celles mesurées avec du sang de laboratoire clinique.

Le laboratoire de Kim se concentre sur le développement de technologies de santé qui sont d'abord conçues et testées dans les environnements à ressources limitées des pays à revenu faible et intermédiaire. Ces innovations sont ensuite appliquées à d'importants défis de santé dans les pays développés tels que les États-Unis.

"Cette nouvelle technologie pourrait être très utile pour détecter l'anémie, qui se caractérise par de faibles taux d'hémoglobine dans le sang, " a déclaré Kim. " Il s'agit d'un problème majeur de santé publique dans les pays en développement, mais peut aussi être causée par le cancer et les traitements contre le cancer."

Informations spectrales d'un smartphone

L'analyse spectroscopique est couramment utilisée pour mesurer la teneur en hémoglobine du sang car elle a un spectre d'absorption de la lumière distinct, ou empreinte digitale, dans le domaine des longueurs d'onde visibles. Cependant, ce type d'analyse nécessite généralement des composants optiques encombrants et coûteux.

Les chercheurs ont créé une version de santé mobile de cette analyse en utilisant une approche connue sous le nom de spectroscopie spectrale à super-résolution. Cette technique utilise un logiciel pour convertir virtuellement les photos acquises avec des systèmes à faible résolution tels qu'un appareil photo de smartphone en signaux spectraux numériques à haute résolution.

Les chercheurs ont sélectionné la paupière intérieure comme site de détection car la microvascularisation y est facilement visible; il est facile d'accès et présente une rougeur relativement uniforme. La paupière intérieure n'est pas non plus affectée par la couleur de la peau, ce qui élimine le besoin de tout étalonnage personnel.

Pour effectuer une mesure de l'hémoglobine dans le sang avec la nouvelle technique, le patient tire vers le bas la paupière intérieure pour exposer les petits vaisseaux sanguins en dessous. Un professionnel de santé ou une personne formée utilise ensuite l'application pour smartphone développée par les chercheurs pour prendre des photos des paupières. Un algorithme de super-résolution spectrale est appliqué pour extraire les informations spectrales détaillées des images de la caméra, puis un autre algorithme de calcul quantifie la teneur en hémoglobine du sang en détectant ses caractéristiques spectrales uniques.

L'application mobile comprend plusieurs fonctionnalités conçues pour stabiliser la qualité d'image du smartphone et synchroniser la lampe de poche du smartphone pour obtenir des images cohérentes. Il fournit également des lignes directrices en forme de paupière sur l'écran pour garantir que les utilisateurs maintiennent une distance constante entre la caméra du smartphone et la paupière du patient. Bien que les informations spectrales soient actuellement extraites à l'aide d'un algorithme sur un ordinateur séparé, les chercheurs s'attendent à ce que l'algorithme puisse être intégré à l'application mobile.

Tests cliniques

Les chercheurs ont testé la nouvelle technique avec 153 volontaires qui ont été référés pour des tests sanguins conventionnels à l'hôpital universitaire d'enseignement et de référence Moi. Ils ont utilisé les données d'un groupe sélectionné au hasard de 138 patients pour entraîner l'algorithme, puis testé l'application mobile de santé avec les 15 volontaires restants. Les résultats ont montré que le test de santé mobile pouvait fournir des mesures comparables aux tests sanguins traditionnels sur une large gamme de valeurs d'hémoglobine dans le sang.

Dans une étude clinique distincte, l'application mobile est utilisée pour évaluer les patients en oncologie à l'Indiana University Simon Cancer Center. Les chercheurs travaillent également avec l'Université du Rwanda pour mener d'autres études et prévoient de s'associer à l'hôpital Shrimad Rajchandra en Inde pour utiliser l'outil de santé mobile pour évaluer l'état nutritionnel, anémie, et la drépanocytose chez leurs patients.

« Notre travail montre que la recherche basée sur la lumière et axée sur les données peut fournir de nouvelles façons de minimiser la complexité du matériel et de faciliter la santé mobile, " dit Kim. " La combinaison des capteurs intégrés disponibles dans les smartphones d'aujourd'hui avec des approches centrées sur les données peut accélérer le rythme de l'innovation et de la traduction de la recherche dans ce domaine. "