เซ็นเซอร์เลเซอร์บนสมาร์ทวอช ไม่เสถียรกับคนผิวเข้มและโรคอ้วน

การศึกษาใหม่จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาอินเตอร์เนชั่นแนล ชี้ว่า เซ็นเซอร์ที่เป็นเลเซอร์ใช้ในการวัดอัตราการเต้นของหัวใจในอุปกรณ์สวมใส่บนข้อมือเช่น Apple Watch Series 5 และ Fitbit Versa 2 ทำงานได้ไม่ดีกับคนที่มีผิวคล้ำหรือผู้ที่เป็นโรคอ้วน

เจสสิก้า ราเมลลา-โรมัน (Jessica Ramella-Roman) รองศาสตราจารย์ด้านเซ็นเซอร์ชีวภาพ (Bioimaging Sensors) แห่งมหาวิทยาลัยฟลอริดาอินเตอร์เนชั่นแนล ผู้ทำการศึกษา กล่าวว่า นี่เป็นปัญหาที่มีอยู่ในอุปกรณ์ ณ ขณะนี้ เป็นสัญญาณเตือนที่ไม่ดีสำหรับความพยายามในการใช้เซ็นเซอร์เลเซอร์ในอุปกรณ์สวมข้อมือ

"สถาปัตยกรรมในการผลิตอุปกรณ์ต้องเปลี่ยนไป" ราเมลลา-โรมัน กล่าว

ราเมลลา-โรมันได้ศึกษาสัญญาณโฟโตเพลธิสโมกราฟฟี (photoplethysmography: PPG) ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้การเปลี่ยนแปลงวิธีการสะท้อนแสงเพื่อวัดการไหลเวียนของเลือด บนอุปกรณ์สวมใส่สามเครื่อง ได้แก่ Apple Watch Series 5, Fitbit Versa 2 และ Polar M600 ทีมวิจัยได้จำลองว่าแสงเคลื่อนที่ผ่านเนื้อเยื่ออย่างไร เพื่อแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์ในอุปกรณ์เหล่านั้นมีพฤติกรรมอย่างไรกับคุณสมบัติของผิวที่แตกต่างกัน

เนื้อหาที่เกี่ยวข้อง :

• เปิดฟีเจอร์ใหม่ Twitter ตั้งรูปภาพโปรไฟล์ด้วย NFT
• GULF จับมือ Binance ศึกษาธุรกิจศูนย์ซื้อขายสินทรัพย์ดิจิทัล
• Workout from home แบบ New normal ด้วยเครื่องออกกำลังกายแบบอุปกรณ์อัจฉริยะ

ผิวคล้ำที่มีเมลานินสูงกว่า สามารถดูดซับแสงได้ดีกว่า ในขณะที่ผิวของคนที่มีน้ำหนักเกินจะมีชั้นไขมันที่หนา นอกจากนี้จะมีการไหลเวียนของเลือดน้อยกว่าคนที่น้ำหนักพอดี ในขณะที่การวิจัยก่อนหน้านี้เกี่ยวกับความแม่นยำและอคติในอุปกรณ์สวมใส่ได้มุ่งเน้นไปที่โทนสีผิว

ราเมลลา-โรมัน กล่าวว่า "การศึกษาจำนวนมากไม่ได้รวมผู้ป่วยโรคอ้วนจำนวนมากแม้ว่าจะมีความแตกต่างทางสรีรวิทยา นั่นเป็นเหตุผลที่เราคิดว่าจำเป็นต้องมุ่งเน้นที่นั่น"

สัญญาณ PPG ไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อโทนสีผิวเปลี่ยนไป รูปแบบของผู้วิจัยพบว่ามีความแตกต่างกันน้อยกว่า 10% ในอุปกรณ์ต่างๆ แต่การสร้างแบบจำลองโรคอ้วนทั้งเพียงอย่างเดียวและร่วมกับโทนสีผิวทำให้เกิดความแปรปรวนของสัญญาณถึง 60% การสูญเสียสัญญาณดูเหมือนจะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความหนาของผิวหนังในผู้ที่เป็นโรคอ้วน 

มีการเปลี่ยนแปลงในจุดสูงสุดของสัญญาณ PPG ซึ่งใช้ในการคำนวณอัตราการเต้นของหัวใจแต่ความแรงของสัญญาณไม่ควรเปลี่ยนแปลงตามค่าอัตราการเต้นของหัวใจ นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของสัญญาณ ซึ่งกลุ่มต่างๆ ใช้เพื่อติดตามความดันโลหิต

"เมื่อเราเพิ่มระดับ BMI และเพิ่มโทนสีผิว สัญญาณก็ลดลง จากนั้นคุณสมบัติอื่นๆ ก็เริ่มหายไปเช่นกัน" ราเมลลา-โรมัน กล่าว

Fitbit ซึ่งมีเซ็นเซอร์น้อยกว่ามีการสูญเสียสัญญาณมากกว่า Apple Watch

การศึกษานี้จำลองว่าอุปกรณ์สวมใส่เหล่านี้จะตรวจจับสัญญาณในห้องปฏิบัติการได้อย่างไร

ราเมลลา-โรมัน เน้นย้ำ ทีมงานยังต้องตรวจสอบอุปกรณ์กับคนจริงเพื่อยืนยันผลการวิจัย ตอนนี้พวกเขากำลังทำการศึกษานั้นและได้ลงทะเบียนประมาณ 100 คนจนถึงตอนนี้

แต่ปัญหาที่เปิดเผยโดยการวิเคราะห์อย่างเช่น โครงการที่ซับซ้อนนี้ซึ่งต้องการใช้อุปกรณ์สวมใส่เพื่อติดตามสุขภาพหัวใจและหลอดเลือดสำหรับกลุ่มที่ด้อยโอกาส การศึกษาใหม่ระบุว่านักวิจัยต้องใช้ความระมัดระวังในการใช้ PPG โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการที่มุ่งใช้อุปกรณ์ดังกล่าวเพื่อช่วยติดตามผู้ที่มีความเสี่ยงสูงต่อปัญหาโรคหัวใจและหลอดเลือด ซึ่งรวมถึงผู้ที่เป็นโรคอ้วน "จอกศักดิ์สิทธิ์ในบริบทนี้คือการดูที่ความดันโลหิต แต่การศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับความดันโลหิตใช้การผสมผสานระหว่าง PPG กับวิธีการอื่นๆ" ราเมลลา-โรมัน กล่าว

ผลการวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้เซ็นเซอร์วัดแสงและ PPG เช่น การวัดออกซิเจนในเลือดในโรงพยาบาลหรือสำนักงานแพทย์ อาจใช้ไม่ได้ผลกับคนที่เป็นโรคอ้วน มีการศึกษาน้อยมากที่ประเมินอุปกรณ์ในกลุ่มเหล่านั้น

ข่าวดีก็คือ ควรสามารถปรับอุปกรณ์ต่างๆ ได้ (เช่น โดยการเคลื่อนที่ไปรอบๆ ระยะห่างของเซ็นเซอร์) เพื่อให้มีความแม่นยำมากขึ้นในผู้ที่มีผิวคล้ำหรือโรคอ้วนโดยไม่กระทบต่อความแม่นยำในกลุ่มอื่นๆ ราเมลลา-โรมัน กล่าว

ราเมลลา-โรมัน ยังเสริมอีกด้วยว่า "วิธีที่ระบบได้รับการออกแบบในตอนแรกอาจไม่ได้คำนึงถึงบุคคลเหล่านี้ แต่พวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างแน่นอน ฉันไม่เห็นสิ่งใดที่จะจำกัดสิ่งนั้น"