В период эпидемии коронавируса пульсоксиметры стали такими же обычными, как термометры, и расположились на полках многих врачебных кабинетов. Но место ли им в наручных часах?
В ранние дни эпидемии коронавируса с полок магазинов разлетались не только маски для лица и антисептики для рук. Стало не хватать и пульсоксиметров после того, как стало известно, что падение содержания кислорода в крови может быть признаком развивающейся болезни.
Эти недорогие и неинвазивные электронные приборы используют светодиоды и фотодиоды для измерения поглощения красными кровяными тельцами света. Насыщенные кислородом клетки поглощают больше инфракрасного цвета, чем красного, а клетки без кислорода – наоборот. Вооружившись этой информацией, алгоритмы могут вычислять уровень насыщения крови кислородом. Для большинства людей эта цифра должна быть сильно выше 90%. В случае заболевания коронавирусом она падает в район 80 с чем-то. Поэтому казалось хорошей идеей иметь такой прибор под рукой – если, конечно, его получалось найти.
Пандемия идёт уже больше полугода, поэтому неудивительно, что производители потребительской электроники расхваливают преимущества добавления пульсоксиметров в носимую электронику. Датчики стоят немного, не сильно расходуют батарею, и способны привлечь некоторых клиентов, желающих ощущения безопасности в нашем полном неопределённостей мире.
Недавно к своим часам решила добавить пульсоксиметр и компания Apple (у Fitbit и Garmin подобная продукция была ещё до пандемии, она должна была распознавать апноэ во сне). в середине сентября было объявлено, что в Apple Watch Series 6 используются четыре группы из зелёных, красных и инфракрасных светодиодов, а также четыре фотодиода. Компания обещает специализированный передовой алгоритм, определяющий уровень насыщения крови кислородом. Красные и инфракрасные светодиоды заняты измерением насыщения; зелёные измеряют пульс. Датчики смонтированы на задней стенке часов, и прикасаются к верхней части запястья. Их можно использовать для получения данных по требованию во время дня, и автоматически – ночью.
Apple рекламирует свой гаджет, как устройство для «фитнеса и здоровья». Иначе говоря, у компании нет разрешения от Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) рекламировать устройство как медицинское. В этом нет ничего удивительного – на получение подобного разрешения нужно время – но без него сложно понять, насколько точно работает устройство.
Датчики Apple Watch Series 6
Точность – главный вопрос для многих пульсоксиметров, имеющихся на потребительском рынке. Стив Ксю, инженер-физиолог, медицинский директор Центра биоинтегрируемой электроники Северо-Западного Университета, говорит: «Довольно просто сделать пульсоксиметр, это уровень студента-инженера, однако очень сложно сделать устройство, надёжное для клинического использования».
Хорошее ли устройство получилось у Apple? Сказать трудно. Кроме проблем с подстройкой под разные цвета кожи, работы в движении и прочих трудностей проектирования, с которыми сталкиваются все пульсоксиметры, уровень трудностей возрастает при размещении датчиков на верхней части запястья. Устройства, используемые в госпиталях или продающиеся в аптеках, обычно цепляются на конец пальца, или иногда на мочку уха.
«У этих частей тела есть преимущества перед запястьем, — говорит Ксю, — поскольку у них больше капилляров, и лучше отношение сигнал/шум».
У датчиков кислорода на запястье есть ещё один недостаток: если кончики пальцев достаточно тонкие для того, чтобы пропускать свет, то запястным пульсоксиметрам приходится полагаться на отражённый свет, а такой подход по сути своей менее точный.
«Это не обязательно плохо, — говорит Ксю, — но при прочих равных измерение не будет таким точным, как у пульсоксиметра, разработанного для более подходящего места на теле».
«Я бы никогда не стал помещать пульсоксиметр на запястье», — говорит Уильям Макмиллан, сооснователь, президент и директор по науке компании Profusa, разрабатывающей имплантируемые биодатчики. «Запястье много двигается, а для непрерывных измерений это плохо» (у часов Apple есть датчики движения, и они могут помочь отслеживать моменты покоя).
Ксю говорит, что Apple может доказать, что её часы могут выдавать точные измерения уровня насыщения крови кислородом, если она проведёт их через процесс одобрения FDA – процедура проверки пульсоксиметров давно установлена.
Но и не получив разрешения, Apple запускает несколько медицинских исследований с использованием пульсоксиметров из Apple Watch – одно на предотвращение сердечных приступов, одно – на помощь с астмой, а одно – для рассмотрения изменения уровня насыщения крови кислородом как одного из признаков инфекции коронавируса и гриппа. Ксю и Макмиллан отзываются об этих попытках с осторожным оптимизмом.
«У производителей потребительских устройств, Apple and Fitbit, масштаб гораздо больше, чем у большинства медицинских компаний, — говорит Ксю. – Мало какие компании кроме Apple, Fitbit и Samsung могут выбросить миллион устройств в мир и обработать поступающую информацию. Нужно провести эти исследования и посмотреть, насколько хорошие прогнозы они могут давать, однако надо понимать, что будет возникать много ложно-положительных срабатываний. Возможно, это окажется полезным инструментом для исследований, но пока ещё ничего не ясно».
«Поскольку эти устройства не особенно точные, и они будут работать не с контрольной группой, а с бесконтрольными условиями, им потребуется огромная по масштабу выборка для обнаружения какого-либо явления, — сказал Макмиллан. – Но в итоге у них окажутся миллионы записей, в которых можно будет искать новые идеи, и этого достаточно».
Всё это порождает вопрос – нужно ли среднему пользователю «умных» часов круглосуточно носить пульсоксиметр?
Хотя такое носимое устройство и может сообщить нам больше данных о флуктуациях уровней насыщения крови кислородом у широких масс людей, говорит Ксю, «у большинства здоровых людей этот уровень колеблется от 97 до 99%. Если мы все будем носить их, и волноваться каждый раз, когда он падает до 92, то последствия от волнений здоровых людей пересилят клиническую пользу, величина которой до сих пор непонятна».
