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スマートフォンカメラで低酸素血症を検出するAI研究

COVID-19の拡大を契機に、低酸素血症を診断する指クリップ式のパルスオキシメーターが広く知られた。多くの人がさらに気軽に血中酸素飽和度(SpO2)を測定できるよう、汎用品のスマートフォンカメラにSpO2測定機能を実装する試みがある。米ワシントン大学とカリフォルニア大学サンディエゴ校の研究チームは、スマートフォンカメラとフラッシュの上に指を置き、得られた画像に基づくAI解析によって低酸素血症を検出する研究を行っている。

npj Digital Medicineに掲載された同研究では、フラッシュで照らされた指先の血流をスマートフォンカメラで撮影し、血液が吸収した光の強度を赤・緑・青の三原色チャンネルごとに測定、ディープラーニングモデルに送り込むことでパルスオキシメーター実測値を推定している。研究では、窒素濃度を高めた気体を被験者に吸気させることで、低酸素血症を再現した。従来の簡易な同種アプリ開発では、息を止めることによって低酸素状態を作り出していたが、これらの先行研究では1分間程度の息止めが限界であるために、SpO2の下限85%程度までしか検証できず、実臨床で起き得るSpO2低下の範囲として不十分であった。本研究では各被験者から15分間のデータを取得可能で、SpO2を下限値70%までスマートフォンカメラで検出できることを明らかにした。また、SpO2が90%未満の低酸素血症陽性例の検出において、感度は81%、特異度は79%であった。

著者でカリフォルニア大学サンディエゴ校のDigiHealth Labを率いるEdward Wang氏は「本研究のような手法はとても重要だ。従来の医療機器でも厳しいテストを経てきた。医療機器開発への機械学習利用は取り組みが始まったばかりで、我々は皆まだ試行錯誤の途上にある。自分たちに厳密さを課すことで、正しい向き合い方を学べるように強いている」と語った

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1. 岡本 将輝
信州大学医学部卒(MD)、東京大学大学院専門職学位課程修了(MPH)、東京大学大学院医学系研究科博士課程修了(PhD)、英University College London(UCL)科学修士課程最優等修了(MSc with distinction)。UCL visiting researcher、日本学術振興会特別研究員、東京大学特任研究員を経て、現在は米ハーバード大学医学部講師、マサチューセッツ総合病院研究員、SBI大学院大学客員准教授など。専門はメディカルデータサイエンス。

2. 杉野 智啓
防衛医科大学校卒(MD)。大学病院、米メリーランド州対テロ救助部隊を経て、現在は都内市中病院に勤務。専門は泌尿器科学、がん治療、バイオテロ傷病者の診断・治療、緩和ケアおよび訪問診療。泌尿器科専門医、日本体育協会認定スポーツドクター。
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