Het meten van het hemoglobinegehalte in het bloed... zonder bloed af te nemen. Het klinkt als iets onmogelijks, maar een nieuwe app lijkt daar verandering in te brengen. Door middel van kunstmatige intelligentie is een foto van je oogleden met je mobieltje al genoeg. Onlangs publiceerde het Amerikaanse vaktijdschrift Optica een artikel over deze vinding. Met de innovatie hopen de ontwikkelaars van de app dat mensen minder vaak naar het ziekenhuis hoeven voor bloedafname, en dat betere zorg bereikbaar wordt voor landen waar testlaboratoria niet altijd voorhanden zijn.

De app is ontwikkeld door samenwerkende onderzoekers van Purdue universiteit en de universiteit van Indianapolis in Indiana (V.S.), de Vanderbilt University School of Medicine in Nashville, Tennessee (V.S.) en de Moi University School of Medicine in Eldoret (Kenia). Onderzoeksleider Young Kim, professor in Biomedical Engineering aan de Purdue universiteit ziet de COVID-19 pandemie als aanjager van allerlei innovaties op gebied van e-health. “Met onze nieuwe mobile health-toepassing openen we de deur naar nieuwe testmethodes om bloedarmoede vast te stellen, maar ook nierfalen, bloedingen en het vaststellen van bloedaandoeningen zoals sikkelcel.”

Scanner

Met softwarematige aanpassingen hebben de wetenschappers extra functionaliteit aan de ingebouwde camera in smartphones toegevoegd zodat de telefoon dienst kan doen als een betrouwbare scanner die in staat is het hemoglobinegehalte te meten zonder dat er bloedafname of allerlei lab-apparatuur bij nodig is. In een kleine klinische test aan de Moi universiteit in Kenia bleek dat de resultaten van de smartphone voor 90 tot 95 procent overeenkwamen met de resultaten van traditionele laboratoriumtests met afgenomen bloed.

Ontwikkelingslanden

In landen als Kenia is de nieuwe technologie erg nuttig, denkt professor Kim. “Bloedarmoede is te herkennen aan een laag hemoglobinegehalte”, legt hij uit. “Juist in ontwikkelingslanden is dat een groot probleem, zoals bijvoorbeeld sikkelcelanemie. Maar een laag hemoglobinegehalte kan ook een indicatie zijn voor kanker of een gevolg van een antikankerbehandeling.”

Een spectroscopische analyse is een veelgebruikte methode om het hemoglobinegehalte in een bloedmonster te meten. Maar de optische apparatuur om die test uit te voeren is kostbaar en leent zich ook niet voor gebruik buiten een laboratorium. De mobiele versie die de Amerikaans-Keniaanse onderzoekers ontworpen hebben maakt gebruik van zogeheten super-resolutie spectroscopie. Daarbij worden lageresolutiebeelden, zoals die door een smartphone gefotografeerd worden door intelligente software als het ware vertaald naar hogeresolutiebeelden.

Onderste ooglid

De binnenkant van het onderste ooglid werd door de onderzoekers gekozen als de beste plek om te fotograferen. Het is relatief makkelijk toegankelijk met een camera, de kleine adertjes zijn goed te zien en daarnaast ziet de binnenkant van het onderste ooglid er bij iedereen hetzelfde uit en speelt huidskleur geen rol. De patiënt hoeft alleen maar zijn onderste ooglid omlaag te trekken om de binnenkant te laten fotograferen. Vervolgens gaat het super-resolutie algoritme aan de slag en worden de beelden vergeleken met een database met talloze andere foto’s om zo tot een afgewogen uitslag te komen.

De app heeft ingebouwde hulpmiddelen om het beeld te stabiliseren en om de flitser van de telefooncamera op de juiste manier aan te sturen zodat er consistente beelden vastgelegd worden. Door middel van een ooglid-vormig sjabloon op het scherm wordt ervoor gezorgd dat de foto op exact de juiste afstand gemaakt wordt.

Vrijwilligers

In Kenia is de app getest met 153 vrijwilligers die voor een conventionele bloedtest naar het ziekenhuis moesten komen. Van 138 van hen werden de gegevens ingevoerd in het lerend algoritme om het te ‘voeden’, en vervolgens werd de app getest op de 15 overige vrijwilligers. Uit die kleine eerste test bleek dat de metingen door de app vergelijkbaar waren met metingen die op conventionele wijze verkregen waren.

Een tweede klinische studie vindt momenteel plaats in Indianapolis (V.S.) waarbij vooral naar de bloedwaarden van kankerpatiënten wordt gekeken. Verdere klinische studies worden voorbereid in Rwanda en India, onder meer om de toepassing van de techniek te testen bij vaststellen van bloedarmoede, sikkelcelziekte en voedingsdeficiënties.

Bron

Young L. Kim, Sang Mok Park, Michelle A. Visbal-Onufrak e.a., mHealth spectroscopy of blood hemoglobin with spectral super-resolution. Optica Vol. 7, Issue 6, pp. 563-573 (2020)