Смартфон ужо адчувае, як працуе сэрца. Але ці можа ён распазнаць хваробу?

01Technology

Ад дыягностыкі рухавікоў – да маніторынгу сігналаў сэрца

Выява: HeartScan

Метад сейсмакардыяграфіі (SCG), які ляжыць у аснове аплiкацыi HeartScan, вядомы з 1950-х гадоў. Калі электракардыяграма (ECG) фіксуе электрычную актыўнасць сэрца, то SCG адлюстроўвае яго механічную працу. Метад выкарыстоўваўся ў аэракасмічнай медыцыне і доўгі час заставаўся выключна даследчым. Цяпер гэтая тэхналогія можа прымяняцца масава дзякуючы MEMS-акселерометрам – мікраэлектрамеханічным сенсарам, якiя ёсць амаль у кожным сучасным смартфоне. Яны здольныя рэгістраваць нават нязначныя вібрацыі грудной клеткі. Акрамя таго, з’явіліся сучасныя алгарытмы апрацоўкі сігналаў і машыннае навучанне.

HeartScan запісвае механічныя сігналы сэрца з дапамогай звычайнага смартфона (пры гэтым нават само прыкладанне не абавязкова ўсталёўваць). Дастаткова легчы, пакласці тэлефон на грудзі і запусціць вымярэнне. Прыкладанне запісвае вібрацыі, вызначае частату сардэчных скарачэнняў і выдзяляе асобныя сардэчныя цыклы. Запіс захоўваецца, яго можна экспартаваць у PDF і паказаць урачу.

На сайце HeartScan таксама ёсць даведнік з рознымі сардэчнымі патэрнамі: заўчаснымі скарачэннямі, нерэгулярным рытмам і іншымі адхіленнямі. Карыстальнік можа параўнаць свой запіс з прыкладамі і ўбачыць, чым адрозніваецца яго сігнал. Адхіленні ад нормы могуць стаць падставай для поўнага абследавання. Кардыёлагі па-рознаму рэагуюць на графікі HeartScan: адны не могуць іх інтэрпрэтаваць, другія адразу заўважаюць прыкметы арытміі. Аднак нават у такім выпадку аднаго запісу недастаткова: пры падазрэнні на паталогію, акрамя ЭКГ, можа спатрэбіцца і ультрагукавое даследаванне сэрца.

Для Міхаіла Бародкіна знаёмства з SCG пачалося не з навуковага артыкула, а з уласнага прыступу арытміі. Паводле адукацыі ён фізік. Да HeartScan працаваў над праграмай для дыягностыкі рухавікоў унутранага згарання. Ён меў праблемы з сардэчным рытмам і ведаў, наколькі складана іх дыягнаставаць. Калі чалавек трапляе да ўрача, арытмія ўжо можа знікнуць, нічога не турбуе, а праз некаторы час прыступ паўтараецца. Яму пашчасціла трапіць да добрага кардыёлага, якая паставіла правільны дыягназ, растлумачыла, што рабіць, прызначыла лекі.

Але аднойчы ўжо ў эміграцыі прыступ паўтарыўся, і тады яму прыйшла нечаканая думка. «У пэўным сэнсе сэрца – тая ж помпа: скарачаецца, перамяшчае вадкасць, стварае вібрацыі, – успамінае Міхаіл. – Чаму б не паспрабаваць метады вібрадыягностыкі, якія выкарыстоўваюцца для механізмаў?» Ён адкрыў прататып прыкладання, над якім працаваў, паклаў тэлефон на грудзі і запісаў паказанні.

«Калі я ўбачыў паўтаральныя пікі і зразумеў, што некаторыя з іх адпавядаюць асобным фазам сардэчнага цыклу (напрыклад, адкрыццю і закрыццю клапанаў), падумаў, што знаходжуся на парозе навуковага адкрыцця!» – успамінае суразмоўца. Аднак пасля ён пачаў вывучаць навуковую літаратуру і адкрыў для сябе метад сейсмакардыяграфіі.

02Data & validation

600 000 запісаў, але не клінічны датасэт

Выява: HeartScan

Для HeartScan галоўны кампанент у смартфоне – MEMS-акселерометр. Паколькі адчувальнасць сенсараў, іх размяшчэнне ўнутры корпуса, праграмная апрацоўка адрозніваюцца ад смартфона да смартфона, прыкладанне пратэставалі на даных, атрыманых амаль з 9 000 мадэляў тэлефонаў і іх канфігурацый. Гэта дазваляе алгарытму карэктна працаваць на самых розных прыладах. Акрамя таго, на запіс уплываюць дыханне, рух, паверхня, на якой ляжыць чалавек, і становішча самога смартфона.

«Таму для нас важна не толькі запісаць вібрацыі, але і знайсці карысны сардэчны сігнал у шуме, а таксама прывесці даныя з розных прылад да супастаўнага выгляду, – тлумачыць Міхаіл. – Для вырашэння гэтай праблемы мы распрацавалі алгарытм, які пераўтварае трохвосевы сігнал акселерометра ў аднамерны і аўтаматычна выдзяляе моманты адкрыцця аартальнага клапана нават пры шумным запісе». (Падрабязней можна прачытаць тут.)

Сёння прыкладанне мае базу з 600 000 запісаў карыстальнікаў, якія пагадзіліся перадаць свае ананімізаваныя даныя для навуковых даследаванняў. Але нават гэтага недастаткова для пастаноўкі дыягназу. Напрыклад, ішэмічнай хваробы сэрца, аднаго з найбольш перспектыўных напрамкаў, бо яе складана выявіць на ранняй стадыі.

«Каб распрацаваць і праверыць уласны метад дыягностыкі, нам патрэбны датасэт, напрыклад, з тысяч пацыентаў з пацверджанай ішэмічнай хваробай сэрца і яшчэ тысяч людзей, у якіх яе дакладна няма. Толькі пасля гэтага можна шукаць статыстычна значныя адрозненні і распрацоўваць алгарытмы», – тлумачыць суразмоўца. Калі б заўтра HeartScan атрымаў усе неабходныя дазволы для медыцынскай дыягностыкі, менавіта ацэнка верагоднасці ішэмічнай хваробы сэрца стала б першай новай функцыяй прыкладання. Пасля гэтага карыстальніку рэкамендавалася б прайсці эхакардыяграфію (УГД сэрца) для пацвярджэння дыягназу.

Пакуль жа HeartScan не дыягнастуе ішэмічную хваробу сэрца і не прагназуе інфаркт. Каманда мае тэхнічныя тэсты і даследаванні тэхналогіі, супрацоўнічала з Нацыянальным інстытутам кардыялогіі ў Варшаве, аднак паўнавартасныя клінічныя выпрабаванні пакуль не праводзіліся.

03Go-to-market

Паміж wellness-прыкладаннем і медыцынскай прыладай

Выява: HeartScan

Сёння HeartScan мае больш за 2 000 000 усталяванняў і 100 000 актыўных карыстальнікаў. Арганічны трафік паступае з розных краін: Японіі, Італіі, Індыі, ЗША, Германіі, Францыі. Але маштабаваць прадукт у B2C складана: кошт прыцягнення юзэраў высокі, а каштоўнасць пакуль недастатковая. «Карыстальнік хоча атрымаць просты адказ: здаровы ён ці хворы, ці трэба яму ісці да ўрача. Ніхто не хоча кожны вечар вымяраць паказанні сэрца толькі дзеля чарговага графіка. Але каб даць чалавеку надзейны адказ пра стан яго здароўя, патрэбна клінічная валідацыя», – тлумачыць Міхаіл.

Цікавасць з боку B2B-кліентаў ёсць, але і ім неабходны медыцынскі сертыфікат. А каб прафінансаваць даследаванні, патрэбныя інвестыцыі або ўжо дзеючы буйны бізнес. «Таму цяпер галоўнае пытанне не ў тым, каб перайсці з B2C у B2B. Значна важней атрымаць пацвярджэнне медыцынскай эфектыўнасці тэхналогіі і зарэгістраваць яе для канкрэтнага клінічнага прымянення», – працягвае суразмоўца.

Адным з напрамкаў, дзе такая тэхналогія магла б выкарыстоўвацца пасля атрымання неабходных дазволаў, – пасляаперацыйны маніторынг. Замест рэгулярных візітаў у клініку чалавек мог бы запісваць сігнал дома, а ўрач – дыстанцыйна адсочваць змены.

Але ёсць і іншы шлях развіцця – сцэнарыі, у якіх медыцынская сертыфікацыя не з’яўляецца абавязковай умовай. Напрыклад, першасны скрынінг у рэгіёнах, дзе няма простага доступу да кардыёлага або медыцынскага абсталявання.

«У нас быў пілотны праект з дабрачыннай арганізацыяй, якая даследавала здароўе дзяцей у аддаленых рэгіёнах Сенегала. Ім не былі патрэбныя складаныя графікі або аналіз механікі сэрца. Патрэбна была магчымасць вымераць пульс з дапамогай даступнай прылады. Пульс быў адным з паказчыкаў пры ацэнцы агульнага стану дзіцяці, дастатковасці харчавання і адпаведнасці яго развіцця ўзроставым нормам». Для каманды гэта важны прыклад таго, што тэхналогія можа быць карыснай не толькі ў складанай кардыялагічнай дыягностыцы.

Сёння HeartScan – прыкладанне, якое прыносіць даход і можа падтрымліваць уласную працу. Каманда працягвае яго развіваць, бо бачыць карысць для карыстальнікаў і хоча захаваць яго даступнасць. Пры гэтым асноўная ўвага надаецца краінам Афрыкі, Лацінскай Амерыкі і Азіі, дзе даступнасць такой тэхналогіі можа быць асабліва важнай. «Наша доўгатэрміновая задача – зразумець, як ператварыць сігнал, які ўжо сёння ўмее запісваць звычайны смартфон, у надзейны інструмент маніторынгу сэрца, – падсумоўвае Міхаіл. – Пакуль HeartScan застаецца wellness-прыкладаннем і даследчай тэхналогіяй. Але мы лічым, што механічныя даныя сэрца могуць даць больш інфармацыі, чым простае вымярэнне пульсу».