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Smartphone-Kamera misst Blutsauerstoff

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An der Universität von Washington hat ein Forscherteam ein Smartphone-System entwickelt, das den Sauerstoffgehalt im Blut messen kann.

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Die Technologie nutzt die Kamera und den Blitz des Telefons zur Messung, und das System ist so einfach zu bedienen, dass es sich auch für den Einsatz zu Hause eignen könnte. Eine Person drückt ihren Finger über die Kamera, die vom Blitzlicht beleuchtet wird, und die Kamera misst, wie viel Licht vom Blitzlicht der Finger absorbiert, was ein Deep-Learning-Algorithmus dann mit dem Sauerstoffgehalt im Blut korrelieren kann. Das System könnte für COVID-19-Patienten nützlich sein, die ihren Krankheitsverlauf zu Hause überwachen und frühzeitig vor einer Verschlimmerung der Krankheit gewarnt werden wollen.

Gesunde Menschen haben in der Regel eine Blutsauerstoffsättigung von 95 % und mehr, aber Atemwegserkrankungen, die unsere Lungen weniger effizient arbeiten lassen, wie z. B. COVID-19, können dazu führen, dass dieser Wert sinkt und eine ärztliche Behandlung erforderlich wird. Derzeit können Kliniker den Sauerstoffgehalt des Blutes leicht mit einem Pulsoximeter messen, das am Finger oder am Ohr befestigt wird.

Es wäre jedoch von Vorteil, den Menschen die Möglichkeit zu geben, ihren Blutsauerstoffgehalt zu Hause zu messen. Diese Forscher haben eine Technik entwickelt, die genau das ermöglicht, und zwar mit einem Gerät, das die meisten von uns bereits besitzen: dem Smartphone.

"Auf diese Weise können Sie mit Ihrem eigenen Gerät mehrere Messungen durchführen, und zwar entweder kostenlos oder zu geringen Kosten", so Matthew Thompson, einer der Entwickler der neuen Technologie. "In einer idealen Welt könnten diese Informationen nahtlos an eine Arztpraxis übermittelt werden. Das wäre sehr vorteilhaft für telemedizinische Termine oder für Triage-Schwestern, die schnell feststellen können, ob Patienten in die Notaufnahme müssen oder ob sie sich zu Hause weiter ausruhen und später einen Termin mit ihrem Hausarzt vereinbaren können."

Um den Deep-Learning-Algorithmus zu trainieren, rekrutierten die Forscher Freiwillige, die ein Standard-Pulsoximeter an einem Finger trugen und einen anderen Finger gegen eine Smartphone-Kamera drückten. So konnten die Forscher die Messwerte zwischen den beiden Geräten abgleichen. Dann atmeten die Probanden 15 Minuten lang ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff ein, wodurch ihr Sauerstoffgehalt im Blut sank. Nachdem der Algorithmus trainiert worden war, konnte das Smartphone-System in etwa 80 % der Fälle erkennen, dass die Personen einen niedrigen Sauerstoffgehalt im Blut hatten.

"Andere Smartphone-Apps, die dies tun, wurden entwickelt, indem man die Menschen bat, den Atem anzuhalten. Aber die Menschen werden sehr unruhig und müssen nach etwa einer Minute wieder atmen, bevor ihr Blutsauerstoffspiegel weit genug gesunken ist, um die gesamte Bandbreite der klinisch relevanten Daten zu erfassen", so Jason Hoffman, ein weiterer an der Studie beteiligter Forscher. "Mit unserem Test sind wir in der Lage, von jedem Probanden 15 Minuten lang Daten zu sammeln. Unsere Daten zeigen, dass Smartphones genau im kritischen Schwellenbereich gut funktionieren könnten."