Tradutores: Carolina de Oliveira Cruz Latorraca, Maria Regina Torloni


 

 

 

Podemos usar celulares para medir saturação de oxigênio?

Não existe evidência que qualquer tecnologia de celular tenha acurácia para quantificar a saturação de oxigênio. A base científica dessas tecnologias é questionável. Não se deve acreditar nos níveis de saturação de oxigênio obtidos com essas tecnologias.

#EvidenceCOVID

Lionel Tarassenko, Trish Greenhalgh

1 de abril de 2020

Professor Lionel Tarassenko1

Professora Trisha Greenhalgh2

Em nome do Serviço de Evidências sobre COVID-19 de Oxford

1Departamento de Ciência da Engenharia

2Departamento de Ciências da Saúde de Cuidados Primários de Nuffield, Universidade de Oxford

Contato: [email protected]

Parecer

Não existe evidência que qualquer tecnologia de celular tenha acurácia para quantificar a saturação de oxigênio no sangue. Além disso, a base científica dessas tecnologias é questionável. Não se deve acreditar nos níveis de saturação de oxigênio obtidos através dessas tecnologias.

Introdução

A crise da COVID requer que o manejo de pacientes seja feito com o mínimo possível de contato pessoal. A avaliação de um paciente com problemas respiratórios normalmente inclui a medida da sua saturação de oxigênio no sangue (abreviação SaO2), usando um oxímetro de pulso validado. Isso é muito importante para pacientes com COVID que não estão bem, já que hipóxia é um forte sinal de pneumonia grave.1 Em uma avaliação presencial, um oxímetro de pulso padrão seria colocado no dedo do paciente; porém, poucos pacientes têm essa tecnologia em casa. Várias companhias de tecnologia desenvolveram aplicativos de celular que são comercializados como tendo uma boa acurácia para medir a saturação de oxigênio.

Uma revisão rápida prévia conduzida pelos nossos pesquisadores sobre a avaliação de falta de ar por consultas remotas2 encontrou dois estudos acadêmicos que afirmavam ter validado as tecnologias de celular para medir os níveis de oxigênio no sangue.3,4 Os dois estudos (resumidos em uma tabela no apêndice), descreveram comparações com um método de referencia (oxímetro de pulso de dedo ou gasometria do sangue arterial). Apesar dos dois estudos afirmarem que existe uma boa correlação entre a leitura do celular e o padrão de referência, nós nos preocupamos com os riscos de nos basearmos apenas nesses dois estudos pequenos.2 Procuramos a opinião de especialista de um professor de engenharia elétrica (EE) especializado em dispositivos médicos. Este artigo resume a sugestão do professor Tarassenko.

A base científica de avaliação de saturação de oxigênio

A saturação de oxigênio é a fração de hemoglobina oxigenada relativa ao total de hemoglobina (oxigenada + não-oxigenada) no sangue.

SaO2 = [HbO2] / ([Hb] + [HbO2])

Onde HbO2 é a hemoglobina oxigenada e Hb é a hemoglobina sem oxigênio.

A medida de SaO2 com um oxímetro de pulso se baseia no fato de que as duas formas da molécula de hemoglobina, Hb e HbO2, possuem propriedades de absorção de luz que variam de acordo com o comprimento da onda nas partes visíveis e infra-vermelho do espectro. Isso, portanto, requer a medida da transmissão ou reflexo da luz de um segmento do corpo como o dedo em dois comprimentos de onda diferentes (normalmente no vermelho e no infra-vermelho). A SaO2 não pode ser medida com o flash de uma câmera de celular ou da luz da sua lanterna, já que eles não podem medir a reflexão da luz de forma precisa em dois comprimentos de onda diferentes.

Avaliação crítica do aplicativo Digidoc avaliado por Tomlinson et al3

Apesar dos princípios enunciados acima, o aplicativo DigiDoc usado no estudo de Tomlinson alega que mede os níveis de saturação de oxigênio com apenas o flash da câmera e a lanterna do celular. O aplicativo foi revisado no website do blog Medpage Today em 2015 ((https://www.medpagetoday.com/blogs/iltifathusain/51888) com a chamada “Existem aplicativos fazendo afirmações injustificadas, expondo pacientes a riscos desnecessários”. O autor conclui a sua revisão com as seguintes palavras: “Eu insistiria para a DigiDoc tirar seu aplicativo do mercado até que a companhia possa apoiar suas afirmações ou pelo menos faça mudanças significativas na descrição do aplicativo nas app stores. Enquanto isso, os médicos […] devem orientar seus pacientes a não utilizá-lo”.

As afirmativas feitas pela DigiDoc são pouco sólidas do ponto de vista científico. O aplicativo “mede a saturação de oxigênio com acurácia de 90-100% de 0-4 RSM comparado a um oxímetro padrão”. Não está claro o que significa RSM (é a raiz do erro da raiz quadrada média, RMSE?), mas se assumirmos o que eles estão afirmando, um erro de +/-4%, então o gerador de números randômicos com valor médio de 95% e erros distribuídos randomicamente entre -4% e +4% daria valores entre 91% e 99%.

A análise cuidadosa do estudo de Tomlinson et al3 confirma a falta de credibilidade científica do aplicativo DigiDoc. A figura 2 do artigo (um gráfico de Bland-Altman para os valores de SaO2 do aplicativo DigiDoc e do oxímetro de pulso) mostra que todas as leituras, barra dois, estavam entre 97% e 100%, ou seja, completamente normal, com limites de concordância de 95% entre -4% e +3,5%. Os autores observam que “a confiabilidade do aplicativo baseado na câmera é baixa, mesmo quando dois avaliadores testaram o mesmo paciente com 1 a 2 minutos de diferença”. A sua afirmação que a diferença entre o aplicativo baseado na câmera e a avaliação por oxímetro de pulso é +/- 4% pontos deveria ter levado os autores a concluir, dado que o eixo X do gráfico Bland-Altman vai de 96% a 100%, que o aplicativo é muito impreciso e, portanto, perigoso.

Avaliação crítica do artigo científico de 2019 feito pela DigiCod e pelo Departamento de Ciências da Computação e Engenharia da SMU (Southern Methodist University), em Dalas

Em 19 de dezembro de 2019, a DigiDoc Technologies anunciou em um blog que um novo artigo científico (Medindo a saturação de oxigênio com câmeras de celulares usando redes neurais convolucionais) tinha sido publicado no volume de novembro do IEEE Journal of Biomedical & Health Informatics. Os três autores deste artigo são o pesquisador Xinyi Ding, o professor assistente Eric C. Larson, ambos da Universidade Metodista Meridional de Dalas, e o CEO da DigiDoc Technologies, Damoun Nassehi.

A metodologia descrita no artigo é fundamentalmente falha em vários aspectos:

O artigo descreve o uso de uma rede neural convolucional (RNC) de 1D para avaliar a saturação de oxigênio. De acordo com os autores, a “tendência” (a saída de um filtro passa-baixo, que é a medida da energia de um sinal) é que o sinal de fotopletismografia (PPG) vermelha diminui quando a saturação de oxigênio cai. Isso é verdade, mas a amplitude da diminuição será, com certeza, diferente quando o aplicativo é utilizado no dedo de um indivíduo diferente, com cores de pele e capilaridades diferentes.

A única razão por que o método parece funcionar é porque a RNC foi treinada em 38 pessoas e testada em uma. Quando se treina uma rede neural, o conjunto de sujeitos testados deve ter, pelo menos 20%, e idealmente 40% a 50% dos sujeitos. Apenas assim se tem confiança que a rede neural dará resultados precisos para novos sujeitos além dos incluídos no estudo original.

Os oximetros do pulso são calibrados para uma variação de saturações de oxigênio de 70% a 100%, com amostras de sangue dos voluntários do estudo de calibragem sendo avaliadas regularmente, com supervisão médica, usados para obter dados de referência. Nesses estudos, as pessoas são dessaturadas lentamente, sob supervisão médica, respirando misturas de gás com quantidades reduzidas de oxigênio (veja Guazzi AR, Villarroel M, Jorge J, Daly J, Frise MC, Robbins PA, Tarassenko L. Non-contact measurement of oxygen saturation with an RGB camera. Biomedical optics express. 2015 set 1;6(9):3320-38). O procedimento de prender a respiração descrito no artigo da DigiDoc não é realmente um procedimento de dessaturação e produz muito poucos valores abaixo de 85%. Como consequência, virtualmente não existem dados entre 70% e 85%. Olhando para o histograma da figura 9 do artigo, fica claro que a grande maioria dos valores de SaO2 estão entre 95% e 100%.

Em resumo, não é possível confiar nos resultados porque: (a) o conjunto dos dados do treinamento não parece ter incluído uma grande variedade de tipos de pele (dos tipos de pele de Fitzpatrick 1 a 6); (b) o conjunto de dados do treinamento incluiu um espectro muito limitado de valores de saturação de oxigênio, ficando principalmente nas faixas normais de 95% a 100%, enquanto o oximetros de pulso devem cobrir uma faixa de 70% a 100%; (c) não há um conjunto de dados indenpendente em quem o aplicativo foi testado.

Avaliação crítica do aplicativo da Samsung testado por Tayfur et al4

A série de celulares Samsung Galaxy tinha um diodo de emissão de luz (LED) vermelho dentro do celular montado junto com a luz do flash e da câmera. A empresa não revelou detalhes sobre como o seu aplicativo usava o LED para estimar a saturação de oxigênio, mas parece que, através de materiais publicitários no YouTube, funcionava via medição de um único comprimento de onda (uma fonte monocromática de luz, o LED) e portanto a saturação de oxigênio não poderia ser avaliada de forma precisa.

A metodologia utilizada por Tayfor e Afacan no seu estudo é mais sólida do que a do estudo de Tomlinson porque seu instrumento de referencia é a gasometria (analisador de gás sanguíneo arterial). O gráfico de Bland-Altman (figura 4) no seu artigo mostra que a maioria das medidas de saturação de oxigênio dos seus pacientes do departamento de emergênica ficaram entre 95% e 100%. Para os poucos pacientes com medidas de saturação de oxigênio entre 85% e 93%, a diferença entre a estimativa do celular e a gasometria variou de -5,5% a +2,5%. Em outras palavras, a leitura se torna menos precisa conforme o paciente se torna mais hipóxico.

Em maio de 2019, a Samsung retirou sua afirmação de que os celulares Galaxy com fonte LED vermelha eram capazes de medir a saturação de oxigênio. Em vez disso, agora a companhia faz a falsa afirmação que “você pode medir seu nível de saturação de oxigênio medindo o seu stress” (veja a imagem abaixo).

//////////////////////////// figura 01 //////////////////////////////

Avisos

A medição de saturação de oxigênio está mudando

Começando com a versão 6.5, a avaliação da saturação de oxigênio (SaO2) não será mais fornecida como função específica do aparelho. Em vez disso, você pode medir o seu nível de saturação de oxigênio medindo seu estresse. No rastreador de estresse, se a opção ‘Medidas múltiplas’ estiver ligada, seu nível de saturação de oxigênio será incluído nos seus resultados.

Você pode baixar os dados da sua saturação de oxigênio indo em ‘Configurações’ e baixando os dados pessoais.

Obrigada

Os níveis de saturação de oxigênio não podem ser medidos usando um avaliador de estresse de celular.

Conclusões

  • Não é fisicamente possível medir a SaO2 usando a tecnologia atualmente disponível nos celulares.
  • Os dois estudos publicados que avaliaram aplicativos de oxímetros de celulares (DigiDoc e Samsung) levantam questões sérias sobre sua acurácia diagnóstica.
  • O aplicativo da Samsung foi retirado, e a afirmação que a saturação de oxigênio pode ser medida de forma indireta pela ‘avaliação do estresse’ é falsa.

Declaração: Este artigo não foi revisado por pares; não deve substituir o julgamento clínico individual e as fontes citadas devem ser verificadas. As opiniões expressas neste comentário representam os pontos de vista dos autores e não necessariamente os da instituição anfitriã, do SNS, do NIHR ou do Departamento de Saúde. Os pontos de vista não substituem o aconselhamento médico profissional.

Autores

Professor Tarassenko é professor de Engenharia Elétrica na Universidade de Oxford.

Professora Greenhalgh é professora de Atenção Primária em Saúde na Universidade de Oxford.

Termos da busca (para mais detalhes veja2)

Foi realizada busca no Embase e no Pubmed.

Embase: usamos os termos de busca do Thesaurus (dicionário da base) com os termos ‘dyspnea’ OR ‘hypoxia’ OR ‘oximetry’ AND ‘telemedicine’ OR ‘smartphone’ OR ‘telephone’.

Pubmed: realizamos a linha de busca seguinte usando os termos MeSH relevantes: (“Oximetry”[Mesh] OR “Blood Gas Monitoring, Transcutaneous”[Mesh] OR “Dyspnea”[Mesh] OR “hypoxia”[Mesh]) AND (“Telemedicine”[Mesh] OR “Remote Consultation”[Mesh] OR “Smartphone”[Mesh] OR “Telephone”[Mesh]).

Apêndice: detalhes dos estudos incluídos

(Agradecimentos a Koot Kotze e Helene-Mari Van Der Westhuizen2)

Autor, título, revista científica, ano, país Intuitos / objetivos, tipo de estudo Amostra / método de recrutamento, número de participantes Método de coleta de dados Principais achados
Sarah Tomlinson, Sydney Behrmann, James Cranford, Marisa Louie, and Andrew Hashikawa. Accuracy of Smartphone-Based Pulse Oximetry Compared with Hospital-Grade Pulse Oximetry in Healthy Children. Telemedicine and e-Health. Jul 2018.527-535, Estados Unidos. Estudo de validação que comparou o DigiDoc “um aplicativo ligado à câmera, que utiliza a própria lente da câmera e o flash sem a necessidade de nenhum outro dispositivo” e “um aplicativo com sonda, que é um aplicativo desenhado para utilizar uma sonda externa conectada direto no celular.” “81 crianças com idades entre 2 e 13 anos sem queixas respiratórias e uma SaO2 inicial de 97% em um departamento de emergências (DE) pediátricas”

As crianças foram excluídas se estivessem no DE por queixas relacionadas a respiração, se tivessem doenças cardíacas, respiratórias, hematológicas ou metabólicas de base, se fossem um paciente de trauma, se o tempo de preenchimento de capilares fosse > 3 segundos, ou se tivessem esmalte em suas unhas.

 

 

Dois investigadores obtiveram a frequência cardíaca e a SaO2 usando cada aplicativo.

A taxa de confiabilidade interna foi testada usando correlações interclasses, e o método Bland-Altman foi usado para comparar os valores do aplicativo e as medidas da avaliação inicial.

O aplicativo ligado a uma sonda foi equivalente à oximetria de pulso padrão ( em crianças não-hipóxicas), mas o aplicativo ligado à câmera que usa a câmera e o flash do celular não foi confiável.

“A correlaçãoo interclasse para a SaO2 da sonda e da câmera foram 0,73 e -0,24, respectivamente.

Os limites de 95% de concordância entre a SaO2 da sonda e da triagem foi de -2,8 a +2,5 comparado com -4,1 a +3,5 para a SaO2 da câmera e da triagem. As diferenças médias entre a SaO2 da triagem e da sonda (-0,17%) e SaO2 da triagem e da câmera (-0,33%) não eram estatisticamente significantes”.

Autor, título, revista científica, ano, país Intuitos / objetivos, tipo de estudo

 

Amostra / método de recrutamento, número de participantes Método de coleta de dados Principais achados
Tayfur I, Afacan MA. Reliability of smartphone measurements of vital parameters: A prospective study using a reference method. Am J Emerg Med 2019;37:1527–30. Turkey

 

Tayfur I, Afacan MA. Reliability of smartphone measurements of vital parameters: A prospective study using a reference method. Am J Emerg Med 2019;37:1527–30. Turquia

 

 

Este estudo teve como objetivo “avaliar a acurácia do HR e dos dados de SaO2 obtidos usando um celular comparado com as medidas de sinais vitais no monitor (SVM) e na gasometria, respectivamente.” Amostra de conveniência de 114 pacientes que se apresentaram a uma unidade de emergência em Istambul. 13 resultados foram excluídos devido a razões técnicas. “Os dados do total de 101 pacientes, 48 homens (47,5%) e 53 mulheres (52,5%), foram analisados.”

“A idade média dos pacientes homens e mulheres era 68,08 e 72 anos, respectivamente. De acordo com a distribuição dos pacientes, o maior número de pacientes estava na faixa de 60 a 69 anos (25,75%, N = 26).” 42% tinham doença pulmonar.

Não está claro quantos pacientes foram excluídos de acordo com os critérios de exclusão pré-definidos, que eram: “pacientes com menos de 18 anos, os que não concordaram ou não deram consentimento para participar do estudo, aqueles com necessidade de intervenção urgente (código azul, pacientes instáveis), aqueles que não conseguiram se adaptar às medidas com o dispositivo (inconscientes, confusos, etc.), aqueles com alto grau de hipotermia que pode afetar de forma adversa a medida através da pele, e aqueles usando esmalte ou unhas postiças.”

“Este estudo investigou a SaO2 e a confiabilidade e a eficácia das medidas de HR de um celular Samsung Galaxy S8 (SM-G950F)… e a SVM (Welch Allyn, Monitor Connex Spot 71 WT) equipado com uma sonda Nellcor, e um dispositivo ABG (Radiometer ABL800, 754R0428N007), ambos disponíveis no serviço de emergência.

Os dados de HR medidos pelo celular foram comparados com os valores de HR obtidos do mesmo SVM simultaneamente.

Uma enfermeira / paramédico de triagem mediu os valores de HR e a SaO2 usando SVM e anotou-os no formulário do estudo.

As medidas do celular foram feitas por uma segunda enfermeira do serviço de emergência cega para os valores de HR e SaO2 determinados pela SVM e registrados em outro formulário.

A análise ABG em tempo real foi realizada por médicos trabalhando na sala de emergência no mesmo dia e os resultados foram anotados na seção ABG do formulário do estudo.”

Uma análise de Bland-Altman dos resultados comparando SVM ao celular para frequência cardíaca e saturação de oxigênio encontrou uma diferença média:

SaO2 do celular X SaO2 da gasometria arterial: -0,67% (IC 95% = -0,845 a -0,494).

Coeficiente de correlação: 0,968 para a SaO2 do celular – SaO2 do ABG (IC 95% = 0,952 a 0,978).

A diferença de média da SaO2 do SVM e do celular e o coeficiente de correlação não foram relatados, e isso é problemático, dado que é o parâmetro clínico mais útil, dado que essa é a provável aplicação do estudo – substituir uma forma de oximetria não-invasiva por outra.

 

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Link para o original: https://www.cebm.net/covid-19/question-should-smartphone-apps-be-used-as-oximeters-answer-no/

 

Nome dos autores e afiliações:

Professor Lionel Tarassenko1 e Professor Trisha Greenhalgh2

1Departamento de Ciências da Engenharia, Universidade de Oxford

2Departamento de Ciências da Saúde de Cuidados Primários de Nuffield, Universidade de Oxford

Deve ser citado como: Tarassenko L, Greenhalgh T. Question: Should smartphone apps be used clinically as oximeters? Answer: No. Acessado em: https://www.cebm.net/covid-19/question-should-smartphone-apps-be-used-as-oximeters-answer-no/

 

Fontes: Referências

Greenhalgh T, Koh GCH, Car J. Covid-19: a remote assessment in primary care. Bmj 2020;368:m1182. doi: 10.1136/bmj.m1182 [publicado online em: 28/03/2020]

Greenhalgh T, Kotze K, Van Der Westhuizen H-M. Are there any evidence-based ways of assessing dyspnoea (breathlessness) by telephone or video?: Oxford COVID-19 Evidence Service Rapid Review. 30 de março de 2020. Acessado em 01/04/2020 em https://www.cebm.net/covid-19/are-there-any-evidence-based-ways-of-assessing-dyspnoea-breathlessness-by-telephone-or-video/

Tomlinson S, Behrmann S, Cranford J, et al. Accuracy of smartphone-based pulse oximetry compared with hospital-grade pulse oximetry in healthy children. Telemedicine and e-Health 2018;24(7):527-35.

Tayfur İ, Afacan MA. Reliability of smartphone measurements of vital parameters: A prospective study using a reference method. The American journal of emergency medicine 2019;37(8):1527-30.