智能手机能准确测量血氧

血氧水平可能很快就可以在舒适的家中使用个人智能手机进行测量。

医疗检查和医生咨询费用的上涨使许多人无法寻求医疗服务。美国的一组研究人员打算用我们大多数人现在随身携带的带有摄像头的移动设备来解决这个问题。

华盛顿大学(University of Washington)的博士生杰森·霍夫曼(Jason Hoffman)说:“如果我们能直接通过手机或电脑向人们提供更多的测试和医疗信息，他们就能开始获得帮助，并进入医疗系统。”

他在这一领域的最新尝试是使用智能手机相机和闪光灯作为脉搏血氧仪，可以精确测量血氧饱和度低至70%的血氧水平。

血氧水平有助于监测COVID-19和哮喘等呼吸系统疾病患者。这些会导致进入血液和到达身体组织的氧气量减少。正常的血氧水平高于95%，这意味着95%的血红蛋白携带氧气，但如果这个值低于90%，这可能是临床状况恶化的迹象，意味着需要紧急医疗护理。

为了监测患有呼吸系统疾病的病人，医生使用脉搏血氧仪，这是一种夹住并通过指尖照射光线的设备。含血红蛋白的红细胞携带氧气到身体各处，它们吸收特定波长的光，这种光会根据氧气的多少而发生轻微的变化。氧气减少会改变光的吸收水平，这是该设备可以测量的。

配备摄像头的智能手机也可以测量不同波长的光。“你的手机是为摄影设计的。因此，摄像机将测量红色、绿色和蓝色波长的光，”霍夫曼解释说。虽然手机摄像头捕捉到的波长不一定是脉搏血氧仪所使用的波长，但“你的手机可以模拟脉搏血氧仪的功能。”

这是因为智能手机摄像头实际上可以测量比脉搏血氧仪更多波长的光。因此，它们可以探测到手指中除血细胞以外的细胞反射的光，比如皮肤、肌肉和脂肪。检测到的大部分光将来自这些其他细胞，而不是携带氧气的红细胞，这就出现了一个问题:如何判断哪些光是由红细胞单独吸收的。

科学家们利用一种被称为机器学习的技术解决了这个问题。机器学习涉及向计算机提供大量数据，目的是训练它搜索肉眼难以发现的模式。通过学习这些模式，计算机将能够将它们与特定的结果联系起来。

霍夫曼和他的同事们利用机器学习发现了一种模式，这种模式可以准确地确定智能手机摄像头检测到的光中有多少实际上是单独归因于红细胞的。因此，他们能够计算出血液中存在的氧气含量，直到70%的饱和水平——脉搏血氧仪需要测量的最低值，这是美国食品和药物管理局(FDA)规定的。

“没有人证明你可以用智能手机精确地测量到70%的血氧水平。因此，我们对将来在更大的人群中进行测试非常乐观。”霍夫曼说。

确保这种计算机“机器学习”模式适用于想要使用该应用程序的不同人群是至关重要的。霍夫曼解释说:“下一步是对各种肤色和皮肤畸变的人进行测试，这样我们就可以验证该应用程序是否适用于更广泛的人群。”