Минилаборатория на запястье: стоит ли доверять смарт-часам ваше здоровье
2020 год дал очередной толчок рынку смарт-часов. Только в первом квартале мировой рынок вырос на 20%. Суммарно было продано почти 14 млн устройств. При этом продажи увеличились у всех участников рынка.
Из-за пандемии коронавирусной болезни, люди начали тщательнее следить за своим здоровьем, а смарт-гаджеты стали в этом хорошими помощниками. Сегодня их производители декларируют: часы, кроме измерения пульса, артериального давления и насыщенности крови кислородом (SpO2), могут сделать вам даже электрокардиограмму (ЭКГ).
Насколько точны эти показатели и почему измерения гаджетов - пока еще не диагноз?
Насыщенность крови кислородом (SpO2)
Как происходит классическое измерение?
О показателе SpO2 и пульсоксиметрах, которые измеряют насыщенность крови кислородом, активно заговорили после начала пандемии COVID-19. Это очень хороший и оперативный показатель наличия воспалительных процессов в легких. Поэтому сегодня многие врачи в своих ежедневных практиках используют измерения SpO2 перед назначением рентгена или KT.
Что такое воспаление легких? Это – воспалительный процесс, который существенно препятствует насыщению крови кислородом в процессе дыхания. Если у человека кашель и у него показатель насыщенности кислородом 90%, это значит, что в легких полным ходом идут воспалительные и фиброзные процессы. Критический показатель на уровне 85%. Он говорит о тяжелой форме воспаления, которая может привести к летальному исходу.
У здорового человека, например, насыщенность крови кислородом, как правило, превышает 95%. Если падает ниже, нужно обратиться к врачу.
Смысл работы пульсоксиметра простой: есть источник света, есть палец, насыщенный кровью, есть датчики, которые могут измерить интенсивность света. Человеческий организм – субстанция достаточно прозрачная, особенно в инфракрасном диапазоне. Все в детстве, наверное, пробовали прикладывать палец к фонарику – он просвечивается.
Так вот, по тому, какая часть света была поглощена, можно сделать вывод о том, насколько кровь насыщена кислородом.
Могут ли это повторить смарт-часы?
В смарт-часах используется немного другая технология, чем в пульсоксиметре. Она не столь точна – в часах технически сложно реализовать поток света, проходящий через запястье.
Вынести источник или приемник света на ремешок часов, технологически не очень удобно, поэтому в часах источник света и датчик находятся друг возле друга.
Для оценки насыщенности кислородом крови, часы используют информацию, которую несет отраженный от наполненного кровью запястья свет. Поэтому показания умных часов отличаются от тех, которые дает классический пульсоксиметр. Но для оценки состояния человека это не критично.
Несомненно, в этом направлении есть куда двигаться и улучшаться, но имеющийся уровень уже достаточно неплохой.
Пульс, температура
Пульс и температуру достаточно просто измерить, поэтому здесь нет ничего особенного. Тем более, на рынке достаточно много качественных датчиков, которые могут производить измерения, точность которых уже слабо зависит от стоимости компонента.
Поэтому все производители могут использовать в гаджетах датчики хорошего и высшего качества. Это означает, что измеренные значения пульса и температуры можно считать точными измерениями.
Артериальное давление
Как работает классическое измерение?
Классическое измерение артериального давления проводится с помощью пневматического манжета. Его надевают на предплечье и накачивают воздухом до тех пор, пока манжет не пережимает сосуды и останавливает поток крови. Далее давление в манжете постепенно сбрасывается и акустическим, электрическим или любым другим способом фиксируется начало движения крови по сосудам. Давление в манжете, зафиксированное в этот момент, называют "верхним" или систолическим.
Когда датчик прекращает фиксировать пульсацию кровотока, измеренное давление в манжете соответствует так называемому "нижнему", или диастолическому давлениею.
Могут ли это повторить смарт-часы?
Датчики для измерения давления тем же способом, что и медицинский тонометр, в часы встроить сложно. С технической стороны, в устройстве для измерения должны быть миниатюрный компрессор, эластичная мембрана – это не добавляет удобства в ежедневном использовании. При этом использование манжет остается очень востребованным.
Рынок насыщен предложениями автономных измерителей — это устройства со своим аккумулятором и Bluetooth передачей данных на смарт-устройство. Прогресс в появлении и качестве датчиков для оксипульсметрии дал возможность производителям гаджетов реализовать измерение артериального давления другим новым способом - находить корреляцию между сигналом оптического датчика, скоростью тока и объемом крови в сосудах в районе запястья.
Это непростая вычислительная задача, но она оказалась вполне выполнимой на современных смарт-часах.
Основная проблема метода – большая зашумленность. Производители используют методы Machine Learning для фильтрации получаемого сигнала.
Этот метод измерения показывает неплохие результаты при разнице систолического и диастолического давлений, но требует регулярной привязки результатов, полученных часами к результатам контрольных измерений с помощью классического тонометра. Поэтому доверять показателям артериального давления, измеренными смарт-часами еще рановато.
Электрокардиограмма
С записью электрокардиограммы (ЭКГ) ситуация такая же, как и с измерением артериального давления – не столь радужная.
ЭКГ – это запись изменения электрической активности сердца, его ритма и активности, проводимости и других моментов. То есть, это – не те показатели, которые легко и быстро измерить часами на руке.
Но украинским разработчикам удалось создать алгоритм определения аномалий в ЭКГ на часах и создать концепт решения, которое автоматически определяет инфарктное или предынфарктное состояние. Разработка не только фиксирует состояние человека, но и может делать автоматически вызов скорой медицинской помощи. Работает это следующим образом: приложение "говорит": "Вижу, у тебя показатели не очень. Вызовем скорую?". Если в течение двух минут пользователь никак не отреагировал, алгоритм понимает, что человеку совсем плохо, и сам вызывает врачей.
На самом деле большинство современных смарт-часов сейчас способны демонстрировать хорошие показатели оперативности и точности измерений. Но есть один момент. Для большинства врачей, как и для большинства пациентов, абсолютная точность измерений не так уж и важна.
Проведу аналогию. Есть многоэтажный дом. Если вам нужно пешком дойти до последнего этажа, насколько вам важна цифра, сколько там этажей? Или важнее знать, хватит ли вам сил подняться наверх? То есть не вся информация, которой вы владеете, может помочь принять правильное решение.
То же самое с датчиками. Вы можете жить с давлением 160 на 100. И вам с ним будет комфортно. Несмотря на то, что все книги говорят – это аномалия. Однако для вас критически поймать момент, чтобы давление не поднялось до 180. То есть сами цифры 160 или 90, или 180 о себе ничего не говорят, но важно успеть отследить момент, когда состояние ухудшается. В этом как раз могут помочь современные гаджеты.
Например, еще один концепт от украинских разработчиков – приложение, которое позволяет во время видеоселфи идентифицировать ранние стадии ишемического инсульта. Дело в том, что еще на раннем этапе этого заболевания подвижность правой и левой стороны лица начинает существенно отличаться. Часто сам человек еще не осознает о надвигающейся беде – проявления ишемического инсульта достаточно слабые, пациент не теряет сознания и зачастую думает: "само пройдет".
Но эти "легкие" изменения "улавливает" алгоритм, который по видео посоветует владельцу смартфона обратиться к врачу, а в некоторых случаях – сделать это безотлагательно.
Проблема людей в том, что они стесняются болеть и не считают легкие симптомы основанием идти в больницу. В этом могут помочь современные устройства и гаджеты, которые избавят от необходимости делиться с кем-либо из окружающих информацией о вашем здоровье, но посоветуют не оттягивать поход к врачу до момента, когда это уже будет поздно.
Персонификация и владение медицинской информацией о себе – одни из основных драйверов, почему рынок смарт-часов будет расти. Как и количество функций, которые смогут выполнять гаджеты.