Sensori ottici e fotodiodi fotosensibili come quelli presenti su Apple Watch Series 5 e Fitbit Versa 2 sono meno precisi con tonalità della carnagione scure o con le persone dall’elevato grasso corporeo. È quanto si evince da uno studio di Jessica Ramella-Roman, professoressa associata che si occupa di bioimaging presso la Florida International University.
Secondo la professoressa, i produttori dei dispositivi indossabili dovrebbero apportare delle modifiche all’architettura sfruttata finora. Dallo studio emerge che la fotopletismografia (PPG), la misurazione della variazione del volume del sangue attraverso la distensione di arterie ed arteriole nel tessuto sottocutaneo, è meno precisa di quanto ritenuto finora quando si effettuano misurazioni riflettendo la luce su pelli scure o sulla pelle di individui obesi.
Il colore dell’epidermide è determinato alla quantità e dal tipo di pigmento (melanina) nella pelle; le persone con carnagione più scura hanno una quantità maggiore di eumelanina, e assorbono più luce, mentre le persone obese tendono ad avere una pelle più spessa con meno acqua, e un afflusso sanguigno inferiore; secondo la professoressa Ramella-Roman precedenti studi su accuratezza e bias nei dispositivi indossabili non hanno tenuto conto di queste problematiche, e dai suoi studi emergono variazioni nella precisione delle misurazioni tenendo conto dei fattori in questione.
Il problema non riguarda solo gli smartwatch ma tutti i dispositivi che usano sensori ottici e fotodiodi fotosensibili in grado di rilevare l’impulso di volume di sangue al polso dell’utente usando la fotopletismografia, inclusi dispositivi usati in ospedale per la misurazione del livello d’ossigeno nel sangue e negli ambulatori medici. Secondo la dottoressa è ad ogni modo possibile migliorare la precisione di questi dispositivi, spostando la lo collocazione dei sensori.
Per quanto riguarda Apple Watch, la Casa di Cupertino spiega che, poiché l’FPG sfrutta l’assorbimento della luce, l’algoritmo di rilevazione dell’aritmia è stato testato con diversi tipi e tonalità di pelle per garantire un numero sufficiente di regolazioni della piattaforma di sensori nel contesto degli algoritmi usati per rilevare le aritmie.
La melanina presenta un’alta assorbività alla lunghezza d’onda usata dai LED verdi di Apple Watch, rendendo potenzialmente più difficile la misurazione della frequenza cardiaca con FPG in soggetti dalla pelle più scura. Per ovviare al problema, la piattaforma di sensori Apple Watch regola la corrente dei LED (e quindi la luce emessa), il guadagno dei fotodiodi (fotosensibilità) e la frequenza di acquisizione dei dati per garantire un’adeguata ampiezza del segnale su tutte le tonalità della pelle umana.
Per la convalida, spiega ancora Apple (qui i dettagli in un PDF dedicato), sono stati analizzati 1,3 milioni di tacogrammi provenienti da 1124 soggetti (51% donne) con diversi tipi e tonalità di pelle (sulla base della scala Fitzpatrick e misurazioni della tonalità della pelle sul polso tramite spettrofotometro).
Inizialmente l’interesse degli ingegneri si è concentrato sulle ampiezze di segnale in soggetti con la pelle scura, perciò quasi il 5% dei soggetti arruolati presentava un fototipo VI della scala Fitzpatrick. La convalida ha dimostrato l’assenza di differenze significative nella sensibilità o specificità dell’algoritmo con i vari tipi o tonalità di pelle.
