Смартфон уже чувствует работу сердца. Но может ли он распознать болезнь?

01Technology

От диагностики двигателей – к мониторингу сигналов сердца

Изображение: HeartScan

Метод сейсмокардиографии (SCG), который лежит в основе приложения HeartScan, известен с 1950-х гг. Если электрокардиограмма (ECG) фиксирует электрическую активность сердца, то SCG отражает его механическую работу. Метод использовался в аэрокосмической медицине и долго оставался сугубо исследовательским. Сейчас же эта технология может применяться массово благодаря MEMS-акселерометрам – микроэлектромеханическим сенсорам, встроенным почти в любой современный телефон. Они способны регистрировать даже небольшие вибрации грудной клетки. Кроме того, появились алгоритмы обработки сигналов, машинное обучение.

HeartScan записывает механические сигналы сердца с помощью обычного телефона (причем даже само приложение не обязательно устанавливать). Достаточно лечь, положить гаджет на грудь, запустить измерение. Приложение записывает вибрации, определяет частоту сердечных сокращений, выделяет отдельные сердечные циклы. Запись сохраняется, её можно экспортировать в PDF, показать врачу.

На сайте HeartScan также можно найти справочник с разными сердечными паттернами: преждевременными сокращениями, нерегулярным ритмом, другими отклонениями, сравнить свою запись с примерами, увидеть, чем отличается ваш сигнал. Отклонения от нормы могут быть поводом провести полноценное обследование. Кардиологи на графики HeartScan реагируют по-разному: одни затрудняются интерпретировать такие записи, другие сразу замечают признаки аритмии. Однако даже в этом случае одной записи недостаточно: при подозрении на патологию, помимо ЭКГ может потребоваться и УЗИ сердца.

Для Михаила Бородкина знакомство с SCG началось не с научной статьи, а с собственного приступа аритмии. По образованию он – физик. До HeartScan работал над приложением для диагностики двигателей внутреннего сгорания. У него были проблемы с сердечным ритмом, знал, насколько сложно их диагностировать. Ведь когда приходишь к врачу, аритмии уже нет, ничего не беспокоит, а потом приступ случается вновь. Ему повезло попасть к хорошему кардиологу, которая поставила правильный диагноз, объяснила, как действовать в будущем, выписала лекарства.

Но однажды уже в эмиграции приступ повторился, и ему пришла неожиданная мысль. «А ведь сердце тоже в определенном смысле – насос: оно сокращается, перемещает жидкость, создает вибрации, – вспоминает Михаил. – Почему бы не попробовать методы вибродиагностики, которые используются для механизмов?». Так он открыл прототип приложения, над которым работал, положил телефон на грудь и записал показания.

«Когда увидел повторяющиеся пики и понял, что некоторые из них соответствуют отдельным фазам сердечного цикла (например, открытие и закрытие клапанов), подумал, что нахожусь на пороге научного открытия!» – вспоминает собеседник. Но потом он начал изучать научную базу и обнаружил метод сейсмокардиографии.

02Data & validation

600 000 записей, но не клинический датасет

Изображение: HeartScan

Для HeartScan главный компонент в смартфоне – MEMS-акселерометр. Поскольку чувствительность сенсоров, их расположение внутри корпуса и программная обработка различаются от смартфона к смартфону, приложение протестировали на данных, полученных с почти 9 000 моделей и конфигураций телефонов. Это позволяет алгоритму работать корректно на самых разных телефонах. Кроме того, на запись влияют дыхание, движение, поверхность, на которой лежит человек, положение самого устройства.

«Поэтому для нас важно не только записать вибрации, но и найти полезный сердечный сигнал в шуме и привести данные разных устройств к сопоставимому виду, – объясняет Михаил. – Для решения этой проблемы мы разработали алгоритм, который преобразует трёхосевой сигнал акселерометра в одномерный и автоматически выделяет события открытия аортального клапана даже при шумной записи». (Подробнее можно почитать здесь.)

Сегодня приложение располагает базой из 600 000 записей пользователей, которые согласились предоставить свои анонимизированные данные для научных исследований. Но даже этого недостаточно для постановки диагноза. Например, ишемической болезни сердца – одного из наиболее перспективных направлений, поскольку её сложно выявить на ранней стадии.

«Чтобы разработать и проверить собственный метод диагностики ишемической болезни сердца, нам нужен датасет, например, тысячи пациентов с подтвержденной ишемической болезнью и еще тысячи человек, у которых её точно нет. Только после этого можно искать статистически значимые различия и разрабатывать алгоритмы», – объясняет Михаил. Если бы завтра HeartScan получил все необходимые разрешения для медицинской диагностики, именно оценка вероятности ишемической болезни сердца стала бы первой новой функцией приложения. После этого пользователю рекомендовалось бы пройти эхокардиографию (УЗИ сердца) для подтверждения диагноза.

Пока же HeartScan не диагностирует ишемическую болезнь сердца и не прогнозирует инфаркт. У команды есть технические тесты и исследования технологии, она сотрудничала с Национальным институтом кардиологии в Варшаве, однако полноценных клинических испытаний не проводилось.

03Go-to-market

Между wellness-приложением и медицинским устройством

Изображение: HeartScan

Сегодня у HeartScan более 2 000 000 установок, 100 000 активных пользователей. Органический трафик идет из разных стран: Японии, Италии, Индии, США, Германии, Франции. Но масштабировать продукт в B2C сложно: стоимость привлечения пользователя высокая, а ценность для него пока недостаточна. «Пользователь хочет получить простой ответ: здоров он или болен, нужно ли ему к врачу. Никто не хочет каждый вечер измерять показания сердца только ради очередного графика. А чтобы дать человеку медицински значимый ответ, нужна клиническая валидация», – объясняет Михаил.

Интерес со стороны B2B-клиентов есть, но и им нужен медицинский сертификат. А чтобы профинансировать исследования, нужны инвестиции или уже работающий крупный бизнес. «Поэтому сейчас главный вопрос не в том, чтобы перейти из B2C в B2B. Важнее получить подтверждение медицинской эффективности технологии и зарегистрировать её для конкретного клинического применения», – продолжает собеседник.

Одно из направлений, где такая технология могла бы применяться после получения необходимых разрешений, – послеоперационный мониторинг. Вместо регулярных визитов в клинику человек смог бы записывать сигнал дома, а врач – отслеживать изменения дистанционно.

Но есть и другой путь развития: сценарии, где медицинская сертификация не является обязательным условием. Например, первичный скрининг в регионах, где нет простого доступа к кардиологу или медицинскому оборудованию.

«У нас был пилот с благотворительной организацией, которая исследовала здоровье детей в удаленных регионах Сенегала. Им не требовались сложные графики или анализ механики сердца. Нужна была возможность измерить пульс с помощью доступного устройства. Пульс выступал как один из показателей при оценке общего состояния ребенка, достаточности питания, соответствия возрастным нормам развития». Для команды это важный пример того, что технология может быть полезна не только в сложной кардиологической диагностике.

Сегодня HeartScan – приложение, которое приносит доход, может поддерживать собственную работу. Команда развивает его, так как видит пользу для пользователей, хочет сохранить доступность приложения. Но фокусируется на странах Африки, Латинской Америки, Азии, где доступность технологии может быть особенно значима. «Наша долгосрочная задача – понять, как превратить сигнал, который уже умеет записывать обычный смартфон, в надежный инструмент мониторинга сердца, – резюмирует Михаил. – Пока HeartScan остаётся wellness-приложением и исследовательской технологией. Но мы считаем, что механические данные сердца могут дать больше информации, чем простое измерение пульса».