スマートフォンのカメラとフラッシュで、自宅で血中酸素濃度を測定できるようになる(A Smartphone’s Camera and Flash Could Help People Measure Blood Oxygen Levels at Home)

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2022-09-19 カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)

血液中の酸素量をスマートフォンでモニターできる日が来るかもしれないことが、カリフォルニア大学サンディエゴ校とワシントン大学の研究によって明らかになった。
スマートフォンは、血中酸素飽和度70%まで検知できることが実証実験で明らかになりました。これは、米国食品医薬品局(FDA)が推奨する、医療現場で使用される小型の酸素濃度測定器「パルスオキシメーター」が測定可能な最低値である。
新手法では、参加者が指先をスマートフォンのカメラとフラッシュの上に置き、研究チームが訓練したディープラーニングアルゴリズムを使って、血中酸素濃度を解読する。
研究チームは、6人の被験者に酸素と窒素の混合ガスを投与し、人為的に血中酸素濃度を下げたところ、スマートフォンは80%の確率で被験者の血中酸素濃度が低いかどうかを正しく予測した。

<関連情報>

スマートフォンカメラを用いた低酸素症誘発試験におけるオキシメトリ Smartphone camera oximetry in an induced hypoxemia study

Jason S. Hoffman,Varun K. Viswanath,Caiwei Tian,Xinyi Ding,Matthew J. Thompson,Eric C. Larson,Shwetak N. Patel & Edward J. Wang
npj Digital Medicine  Published:19 September 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41746-022-00665-y

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Abstract

Hypoxemia, a medical condition that occurs when the blood is not carrying enough oxygen to adequately supply the tissues, is a leading indicator for dangerous complications of respiratory diseases like asthma, COPD, and COVID-19. While purpose-built pulse oximeters can provide accurate blood-oxygen saturation (SpO2) readings that allow for diagnosis of hypoxemia, enabling this capability in unmodified smartphone cameras via a software update could give more people access to important information about their health. Towards this goal, we performed the first clinical development validation on a smartphone camera-based SpO2 sensing system using a varied fraction of inspired oxygen (FiO2) protocol, creating a clinically relevant validation dataset for solely smartphone-based contact PPG methods on a wider range of SpO2 values (70–100%) than prior studies (85–100%). We built a deep learning model using this data to demonstrate an overall MAE = 5.00% SpO2 while identifying positive cases of low SpO2 < 90% with 81% sensitivity and 79% specificity. We also provide the data in open-source format, so that others may build on this work.

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