Un team di ricerca giapponese ha sviluppato una tecnica che migliora la qualità dei dati raccolti dai sensori degli smartwatch, avvicinando la tecnologia indossabile a una soluzione affidabile per la gestione del diabete.
Tecnologia indossabile per il monitoraggio del glucosio: un passo verso una maggiore precisione
Il diabete è una delle malattie più diffuse a livello globale, con oltre 500 milioni di adulti affetti da diabete di tipo 1 e tipo 2. Questa condizione cronica richiede un monitoraggio costante dei livelli di glucosio nel sangue (BGL) per evitare complicanze, ma fino ad oggi le opzioni più accurate e affidabili per tale monitoraggio hanno spesso comportato tecniche invasive, come le punture al dito. Tuttavia, la moderna tecnologia sta aprendo nuove strade verso alternative meno dolorose e non invasive, sfruttando dispositivi indossabili come smartwatch.
Negli ultimi anni, ricercatori di tutto il mondo hanno lavorato intensamente per sviluppare metodi che permettano di stimare i livelli di glucosio utilizzando sensori integrati negli smartwatch. Questi dispositivi sfruttano tecniche ottiche, come la misurazione dei segnali di ossiemoglobina e impulsi di emoglobina attraverso la pelle, per calcolare indici metabolici da cui è possibile dedurre i livelli di glucosio. Tuttavia, nonostante i progressi tecnologici, la qualità dei dati raccolti da questi sensori è spesso compromessa da vari fattori, tra cui la dimensione ridotta e la potenza limitata degli smartwatch, così come i movimenti quotidiani degli utenti.
Per affrontare queste sfide, un team di ricercatori di Hamamatsu Photonics KK in Giappone, guidato dall’ingegnere Tomoya Nakazawa, ha sviluppato una nuova tecnica di screening dei dati che mira a filtrare i segnali di bassa qualità e migliorare l’accuratezza dei dispositivi indossabili nella stima dei BGL. Questa ricerca, pubblicata sul Journal of Biomedical Optics, rappresenta un significativo passo avanti verso l’uso clinico affidabile di dispositivi indossabili per il monitoraggio continuo del glucosio.
Una nuova tecnica per migliorare la qualità del segnale
Il punto di partenza dello studio di Nakazawa è stata l’analisi delle principali fonti di errore nei segnali misurati dagli smartwatch. Questi errori sono spesso dovuti al rumore di fondo e alle discrepanze nei tempi di fase dei segnali di ossiemoglobina e emoglobina, che possono distorcere l’indice metabolico utilizzato per stimare i livelli di glucosio. La tecnica proposta dal team giapponese introduce un indice di qualità del segnale per filtrare i dati non affidabili prima della loro elaborazione.
In pratica, i blocchi di dati che superano determinate soglie di errore vengono scartati, mentre i valori mancanti vengono approssimati utilizzando le informazioni valide presenti nei dati rimanenti. Questa fase di pre-elaborazione dei dati consente di ridurre significativamente l’impatto del rumore e degli errori di misurazione, migliorando di conseguenza l’accuratezza delle stime di BGL fornite dai dispositivi indossabili.
Credito
Nakazawa et al., doi 10.1117/1.JBO.29.10.107001.
I test sul campo: miglioramenti concreti nell’accuratezza
Per testare l’efficacia della nuova tecnica di screening, i ricercatori hanno condotto un esperimento a lungo termine utilizzando sensori di uno smartwatch commerciale per monitorare i livelli di glucosio di un individuo sano durante una serie di “sfide orali”. In ciascuno dei 30 test, condotti nell’arco di quattro mesi, il soggetto ha digiunato per due ore prima di consumare alimenti ad alto contenuto di glucosio. I livelli di glucosio nel sangue sono stati misurati sia dallo smartwatch che da un sensore commerciale di monitoraggio continuo del glucosio (CGM), quest’ultimo utilizzato come riferimento.
I risultati sono stati promettenti. L’adozione della tecnica di screening ha portato a un notevole miglioramento della precisione delle misurazioni effettuate con lo smartwatch. Utilizzando la griglia di errore di Parkes, che classifica gli errori di misurazione in base al loro impatto clinico, è emerso che una percentuale molto più alta di punti dati rientrava nella Zona A, che corrisponde a valori clinicamente accurati che porterebbero a decisioni terapeutiche corrette.
Nakazawa ha dichiarato: “L’adozione del processo di screening ha migliorato l’accuratezza della stima dei livelli di glucosio nel nostro prototipo di smartwatch. Questa tecnica potrebbe facilitare l’integrazione del monitoraggio continuo e indossabile del glucosio in dispositivi come smartwatch e anelli intelligenti, che finora sono stati limitati dalla scarsa qualità del segnale e dalle dimensioni ridotte”.
Sfide attuali e prospettive future
Nonostante i risultati incoraggianti, i ricercatori sono consapevoli che le attuali limitazioni hardware degli smartwatch rappresentano ancora un ostacolo all’adozione diffusa di questi dispositivi per il monitoraggio del glucosio. Ad esempio, gli smartwatch tendono a offrire prestazioni inferiori rispetto a dispositivi più grandi, come gli smartphone, che utilizzano tecniche basate sulla fotocamera per raccogliere dati. Miglioramenti futuri nei circuiti dei fotorilevatori e negli amplificatori potrebbero ridurre questi limiti, rendendo gli smartwatch un’opzione clinicamente valida per la gestione del diabete.
Tuttavia, la ricerca del team di Hamamatsu Photonics rappresenta un passo importante verso questa direzione. La possibilità di utilizzare dispositivi indossabili non invasivi per monitorare i livelli di glucosio in tempo reale migliorerebbe significativamente la qualità della vita dei pazienti diabetici, consentendo loro di gestire la condizione in modo più efficiente e senza dolore.
Conclusione
Mentre la ricerca e lo sviluppo in questo settore continuano a progredire, l’adozione di tecnologie indossabili come gli smartwatch per il monitoraggio del glucosio nel sangue si avvicina sempre di più alla realtà. Grazie a tecniche innovative come quella sviluppata da Nakazawa e il suo team, la precisione di questi dispositivi è destinata a migliorare, offrendo nuove possibilità per una gestione del diabete non invasiva, efficace e conveniente.
Il futuro dei dispositivi indossabili nella gestione del diabete appare promettente, con potenziali benefici non solo per i pazienti, ma anche per il sistema sanitario globale, che potrebbe ridurre i costi e migliorare l’efficienza nella gestione di questa malattia cronica. La strada verso un monitoraggio continuo del glucosio non invasivo è ancora lunga, ma i progressi compiuti indicano che la meta è più vicina che mai.
Per i dettagli, vedere l’articolo originale Gold Open Access di T. Nakazawa et al., ”
Accuracy enhancement of metabolic index-based blood glucose estimation with a screening process for low-quality data “,
J. Biomed. Opt. 29 (10), 107001 (2024), doi:
10.1117/1.JBO.29.10.107001 .