রক্ত-অক্সিজেন স্যাচুরেশন (SpO2), অক্সিজেন বহনকারী রক্তে হিমোগ্লোবিনের শতাংশ, কার্ডিওভাসকুলার ফাংশনের একটি গুরুত্বপূর্ণ পরিমাপ। সুস্থ ব্যক্তিদের এসপিও আছে2 মাত্রা মোটামুটি 95% বা তার বেশি, তবে শ্বাসকষ্টজনিত অসুস্থতা - যেমন হাঁপানি, দীর্ঘস্থায়ী বাধা পালমোনারি ডিজিজ, নিউমোনিয়া এবং COVID-19 - এই মাত্রাগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে। এবং যদি SpO2 90% এর নিচে পড়ে, এটি আরও গুরুতর কার্ডিওপালমোনারি রোগের লক্ষণ হতে পারে।
ডাক্তাররা সাধারণত SPO পরিমাপ করেন2 পালস অক্সিমিটার ব্যবহার করে, নন-ইনভেসিভ ডিভাইস যা আঙুলের ডগায় বা কানে ক্লিপ করে। এগুলি সাধারণত ট্রান্সমিট্যান্স ফটোপ্লেথিসমোগ্রাফি (পিপিজি) এর মাধ্যমে কাজ করে, যেখানে অক্সিজেনযুক্ত রক্ত থেকে অক্সিজেনযুক্ত পার্থক্য করার জন্য লাল এবং আইআর আলোর শোষণকে বিশ্লেষণ করা হয়। কিন্তু এসপিও নিরীক্ষণ করার ক্ষমতা2 ক্লিনিকের বাইরে, দৈনন্দিন স্মার্টফোনে ক্যামেরা ব্যবহার করে, আরও বেশি লোককে এমন পরিস্থিতি শনাক্ত করতে সাহায্য করতে পারে যার জন্য চিকিৎসা ফলো-আপের প্রয়োজন হয় বা চলমান শ্বাসযন্ত্রের অবস্থার উপর নজর রাখতে পারে।
এ গবেষকরা ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয় (UW) এবং ক্যালিফোর্নিয়া ক্যালিফোর্নিয়া সান দিয়েগো এখন দেখা গেছে যে স্মার্টফোন রক্ত-অক্সিজেন স্যাচুরেশনের মাত্রা 70% পর্যন্ত সনাক্ত করতে পারে। তাদের ফলাফল রিপোর্ট এনপিজে ডিজিটাল মেডিসিন, তারা নোট করে যে এটি স্মার্টফোন ক্যামেরা ব্যবহার করে কোনো হার্ডওয়্যার পরিবর্তন ছাড়াই অর্জন করা হয়েছিল, একটি কনভোল্যুশনাল নিউরাল নেটওয়ার্ক (CNN) কে প্রশিক্ষণ দিয়ে রক্ত-অক্সিজেনের মাত্রার বিস্তৃত পরিসরের পাঠোদ্ধার করার জন্য।
প্রুফ-অফ-প্রিন্সিপল স্টাডিতে, গবেষকরা বৈচিত্র্যময় ভগ্নাংশ অনুপ্রাণিত অক্সিজেন (FiO) নামে একটি পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন2), যাতে সাবজেক্ট অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেনের একটি নিয়ন্ত্রিত মিশ্রণ শ্বাস নেয়, ধীরে ধীরে তাদের SPO কমাতে2 মাত্রা 70%-এর নীচে - সর্বনিম্ন মান যা পালস অক্সিমিটারগুলি পরিমাপ করতে সক্ষম হওয়া উচিত, যেমন মার্কিন খাদ্য ও ওষুধ প্রশাসন দ্বারা সুপারিশ করা হয়েছে। তারা সিএনএন-ভিত্তিক গভীর-শিক্ষার অ্যালগরিদম প্রশিক্ষণের জন্য ফলাফলের ডেটা ব্যবহার করেছিল।
“অন্যান্য স্মার্টফোন অ্যাপগুলি মানুষকে তাদের শ্বাস ধরে রাখতে বলে তৈরি করা হয়েছিল। কিন্তু লোকেরা খুব অস্বস্তিতে পড়ে এবং এক মিনিট বা তার পরে শ্বাস নিতে হয়, এবং এটি তাদের রক্ত-অক্সিজেনের মাত্রা ক্লিনিক্যালি প্রাসঙ্গিক ডেটার সম্পূর্ণ পরিসরের প্রতিনিধিত্ব করার জন্য যথেষ্ট নিচে নেমে যাওয়ার আগে, "প্রথম লেখক ব্যাখ্যা করেন জেসন হফম্যান, একটি UW ডক্টরেট ছাত্র, একটি প্রেস বিবৃতিতে. “আমাদের পরীক্ষার মাধ্যমে, আমরা প্রতিটি বিষয় থেকে 15 মিনিটের ডেটা সংগ্রহ করতে সক্ষম হয়েছি। আমাদের ডেটা দেখায় যে স্মার্টফোনগুলি গুরুত্বপূর্ণ থ্রেশহোল্ড পরিসরে সঠিকভাবে কাজ করতে পারে।"
হফম্যান এবং সহকর্মীরা ছয়জন সুস্থ স্বেচ্ছাসেবককে পরীক্ষা করেছেন। প্রতিটি অংশগ্রহণকারী বিভিন্ন ফাইও এর মধ্য দিয়ে গেছে2 13-19 মিনিটের জন্য, এই সময়ের মধ্যে গবেষকরা 10,000% এবং 61% এর মধ্যে 100 টিরও বেশি রক্ত-অক্সিজেন স্তরের রিডিং অর্জন করেছেন। পাশাপাশি, তারা ট্রান্সমিট্যান্স PPG এর মাধ্যমে গ্রাউন্ড-ট্রুথ ডেটা রেকর্ড করতে উদ্দেশ্য-নির্মিত পালস অক্সিমিটার ব্যবহার করেছিল।
স্মার্টফোনের অক্সিমেট্রি সঞ্চালনের জন্য, অংশগ্রহণকারী তাদের আঙুল ক্যামেরা এবং স্মার্টফোনের ফ্ল্যাশের উপর রাখে। ক্যামেরা প্রতিফলন পিপিজি-এর মাধ্যমে প্রতিক্রিয়া রেকর্ড করে - লাল, সবুজ এবং নীল চ্যানেলগুলির প্রতিটিতে রক্ত ফ্ল্যাশ থেকে কতটা আলো শোষণ করে তা পরিমাপ করে। গবেষকরা তারপরে এই তীব্রতা পরিমাপগুলিকে গভীর-শিক্ষার মডেলে খাওয়ান, প্রশিক্ষণ সেট হিসাবে চারটি বিষয়ের ডেটা ব্যবহার করে এবং মডেলটিকে বৈধতা এবং অপ্টিমাইজ করার জন্য একটি। তারপরে তারা অবশিষ্ট বিষয়ের ডেটাতে প্রশিক্ষিত মডেলের মূল্যায়ন করে।
যখন SpO-এর ক্লিনিক্যালি প্রাসঙ্গিক পরিসরে প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়2 বিভিন্ন FiO থেকে স্তর (70-100%)2 অধ্যয়ন, CNN একটি নতুন বিষয়ের SPO ভবিষ্যদ্বাণী করতে গড় গড় 5.00% এর পরম ত্রুটি অর্জন করেছে2 স্তর গড় আর2 মডেল ভবিষ্যদ্বাণী এবং রেফারেন্স পালস অক্সিমিটারের মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক ছিল 0.61। সমস্ত বিষয়ে গড় RMS ত্রুটি ছিল 5.55%, ক্লিনিকাল ব্যবহারের জন্য রিফ্ল্যাক্টেন্স পালস অক্সিমিটার ডিভাইসের জন্য প্রয়োজনীয় 3.5% স্ট্যান্ডার্ডের চেয়ে বেশি।
গবেষকরা পরামর্শ দেন যে কেবলমাত্র SpO অনুমান করার পরিবর্তে2, স্মার্টফোন ক্যামেরা অক্সিমিটার কম রক্তের অক্সিজেনেশনের জন্য স্ক্রীন করার একটি সরঞ্জাম হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। এই পদ্ধতিটি অন্বেষণ করার জন্য, তারা তাদের মডেলের শ্রেণীবিভাগের নির্ভুলতা গণনা করেছে যে একজন ব্যক্তির একটি SPO আছে কিনা তা নির্দেশ করার জন্য2 তিনটি থ্রেশহোল্ডের নিচের স্তর: 92%, 90% (সাধারণত আরও চিকিৎসার প্রয়োজন বোঝাতে ব্যবহৃত হয়) এবং 88%।
SPO শ্রেণীবিভাগ করার সময়2 90% এর নিচে, মডেলটি 81% এর একটি অপেক্ষাকৃত উচ্চ সংবেদনশীলতা এবং 79% এর একটি নির্দিষ্টতা প্রদর্শন করেছে, সমস্ত ছয়টি পরীক্ষার বিষয় জুড়ে গড়। SPO শ্রেণীবদ্ধ করার জন্য2 92% এর নিচে, নির্দিষ্টতা বেড়ে 86% হয়েছে, যার সংবেদনশীলতা 78%।
গবেষকরা উল্লেখ করেছেন যে, পরিসংখ্যানগতভাবে, গবেষণাটি নির্দেশ করে না যে এই পদ্ধতিটি বর্তমান পালস অক্সিমিটারের সাথে তুলনীয় একটি মেডিকেল ডিভাইস হিসাবে ব্যবহার করার জন্য প্রস্তুত। তারা নোট করে, তবে, এই ছোট পরীক্ষার বিষয়ের নমুনা থেকে দেখা কর্মক্ষমতা স্তর নির্দেশ করে যে আরও প্রশিক্ষণের নমুনা অর্জনের মাধ্যমে মডেলের নির্ভুলতা বাড়ানো যেতে পারে।
স্মার্টফোন ক্যামেরা রক্তে গ্লুকোজের ঘনত্ব পরিমাপ করে
উদাহরণ স্বরূপ, একটি বিষয়ের আঙুলে পুরু কলস ছিল, যা অ্যালগরিদমের জন্য তাদের রক্ত-অক্সিজেনের মাত্রা সঠিকভাবে নির্ধারণ করা কঠিন করে তুলেছিল। হফম্যান ব্যাখ্যা করেন, "যদি আমরা এই অধ্যয়নটিকে আরও বিষয়গুলিতে প্রসারিত করতে চাই, আমরা সম্ভবত কলাসযুক্ত আরও বেশি লোক এবং বিভিন্ন ত্বকের টোনযুক্ত আরও বেশি লোককে দেখতে পাব।" "তাহলে এই সমস্ত পার্থক্যগুলিকে আরও ভাল মডেল করতে সক্ষম হওয়ার জন্য আমাদের যথেষ্ট জটিলতা সহ একটি অ্যালগরিদম থাকতে পারে।"
হফম্যান বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড যে দলের অবিলম্বে এই প্রযুক্তি বাণিজ্যিকীকরণ কোনো পরিকল্পনা নেই. "তবে, আমরা একটি পরীক্ষার পরিকল্পনা তৈরি করেছি এবং প্রস্তাবগুলি মঞ্জুর করেছি যা আমাদেরকে একটি বৃহত্তর, আরও বৈচিত্র্যপূর্ণ বিষয়ের উপর পরীক্ষা করতে সক্ষম করবে যে এই প্রমাণ-অফ-প্রিন্সিপল অধ্যয়নটি পুনরুত্পাদনযোগ্য এবং বাণিজ্যিকভাবে ফোকাসড উন্নয়নের জন্য সম্ভাব্য প্রস্তুত কিনা" .
