
除了自拍,你的手机摄像头可能还有另一个有用的功能。
加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)和华盛顿大学(University of Washington)的工程师发表的一项研究表明,智能手机检测血氧水平的能力几乎与行业标准医疗设备相当。
如果你曾经做过手术,你可能会有一个口袋大小的设备,一个脉搏血氧计,夹在你的手指上,以跟踪你的红细胞中的氧气百分比。在大流行期间,这种氧监测对急性呼吸道疾病患者的分流尤其有用。
加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)电子与计算机工程教授爱德华·王(Edward Wang)是这项研究的主要作者之一,他说,他们所做的很大一部分工作是看看我们现有的工具(比如智能手机)有什么可能。
“医疗设备和智能手机健康监测器之间最大的区别是,我们没有一个完美的系统,我们必须使用机器学习和大量数据来帮助我们接近完美的物理系统,也就是医疗设备,”王说,他也是该大学设计实验室的一名教员。
对于从COVID-19或哮喘等疾病中恢复的人来说,哮喘会使氧气更难进入肺部,脉搏血氧仪可以帮助他们在家里进行定期观察。当病人的含氧量下降到90%或以下时,他们就需要就医。一个健康的人体内含氧量约为95%。
在这项研究中,研究人员使用智能手机的摄像头——带着闪光灯——在一个人的一个手指上拍摄血液流动的视频,并用另一个手指上的脉搏血氧仪跟踪。智能手机技术利用光来捕捉血液中氧气的数量如何改变颜色。
王说:“相机记录了血液在三种颜色通道中对闪光灯的吸收量:红、绿、蓝。”
他解释说,当氧气与血红蛋白结合时,它会改变血液中氧的饱和度,进而转化为血液颜色的变化。
在此基础上,他们使用了一种机器学习算法来跟踪不同氧水平下的变化模式。在15分钟的时间里,每个参与者吸入受控的氧气和氮气混合物,以缓慢降低他们的氧气水平,以模拟变化。
研究中使用的智能手机能够检测到低至70%的血氧水平,这是根据美国食品和药物管理局(U.S. Food and Drug Administration)脉搏血氧仪应该能够测量的最低值。
这项研究规模虽小,但很全面,它在6个人身上测试了智能手机技术,年龄在20岁到34岁之间,参与者中男女各占一半。其中一名参与者被认为是非裔美国人,而其他参与者被认为是白种人。
有一些变量,如肤色或肌肉密度,会影响脉搏血氧计的读数结果,所以在技术和机器学习方面还有更多的工作要做,以解释这些变量,王说。
研究团队指出,这种智能手机技术通过智能手机应用程序在家庭或诊所广泛应用还需要一段时间。不过,王说,他们正在做的部分工作是展示如何让这类工具更容易获得。
这项研究的四名作者,包括王和加州大学圣地亚哥分校电子工程专业的学生Varun Viswanath,他们是算法背后技术专利申请的发明者,该算法使得智能手机脉搏血氧饱和度测量技术成为可能。











