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導(dǎo)語

近日，梅奧醫(yī)學(xué)中心的一項研究指出了智能手表可在非臨床環(huán)境中利用心電信號準(zhǔn)確檢測心力衰竭的發(fā)生。該組研究人員將人工智能(AI)應(yīng)用到智能手表的心電圖記錄中，以識別心臟泵血功能弱的患者。這項研究可以隨時隨地遠(yuǎn)程記錄受試者智能手表所探測的心電圖，并定期通過智能手機應(yīng)用程序?qū)⑿碾妶D上傳到患者的電子健康記錄中。該成果發(fā)表在《Nature Medicine》上。

01 研究概述

心臟泵血功能弱的患者可能沒有明顯癥狀，但這種常見的心臟病卻影響了約2%的人口和9%的60歲以上的老年人。當(dāng)心臟不能泵出足夠的富氧血液時，可能會出現(xiàn)包括呼吸急促、心率加快和腿部腫脹等癥狀。一旦確診，有許多治療方法可以改善患者生活質(zhì)量，降低心力衰竭和死亡的風(fēng)險，因此早期診斷很重要。

現(xiàn)階段，已有研究利用人工智能(AI)算法證明能夠從12導(dǎo)聯(lián)心電圖(ECG)中識別患者的心臟功能缺陷情況(定義為射血分?jǐn)?shù)(EF)≤40%)，但使用智能手表的單導(dǎo)聯(lián)心電圖識別心功能缺陷的研究尚未深入開展過。近日，梅奧醫(yī)學(xué)中心發(fā)表了一項前瞻性研究，該研究通過電子郵件邀請梅奧醫(yī)學(xué)中心的患者下載一款新功能測試的應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序?qū)⑹直硇碾妶D發(fā)送到一個安全的數(shù)據(jù)平臺。在研究中，相關(guān)研究人員通過智能手表上傳的心電信號評估了受試者對研究應(yīng)用程序的參與度以及心電圖的診斷效果。

該項研究發(fā)表在《Nature Medicine》雜志上。梅奧醫(yī)學(xué)中心的研究人員將人工智能(AI)應(yīng)用于智能手表的ECG記錄，以識別心臟泵功能弱的患者。

這項研究的主要作者Friedman博士表示，“目前，我們通過超聲心動圖、CT掃描或MRI來診斷心室功能障礙，即心臟泵血功能薄弱，但這些檢測方法均價格昂貴、耗時長且有時患者是無法及時使用的。我們的研究通過使用智能手表記錄的ECG來遠(yuǎn)程診斷心臟泵弱的能力，可以及時大規(guī)模地識別這種潛在的危及生命的疾病。”

02 研究過程

該組梅奧醫(yī)學(xué)中心的研究人員對智能手表單導(dǎo)聯(lián)心電圖進(jìn)行了詳細(xì)解讀，他們修改了之前已被證明可以檢測到心臟泵弱的12導(dǎo)聯(lián)心電圖開發(fā)的算法。研究表明，使用單導(dǎo)聯(lián)ECG數(shù)據(jù)的改良AI算法檢測心臟泵功能弱的曲線下面積為0.88。相比之下，這種準(zhǔn)確性的測量與醫(yī)學(xué)跑步機診斷測試效果相近甚至更佳。

受試者患者的招募情況

所有2,454名受試者來自美國和11個國家的梅奧醫(yī)學(xué)中心的患者。他們下載了梅奧診所數(shù)字健康中心(Mayo Clinic Center for Digital Health)創(chuàng)建的一款應(yīng)用程序，將他們的智能手表心電圖上傳到電子健康記錄中。2021年8月至2022年2月期間，受試者在電子健康記錄中記錄了超過12.5萬份ECG。臨床醫(yī)師可在電子健康記錄內(nèi)置的AI儀表板上查看所有ECG數(shù)據(jù)，包括記錄的日期和時間。

大約420名受試者在應(yīng)用程序中記錄智能手表ECG后30天內(nèi)接受了聲波產(chǎn)生心臟圖像的標(biāo)準(zhǔn)超聲心動圖檢查，其中16名患者的射血分?jǐn)?shù)低，超聲心動圖證實了這一點，這也驗證了所提出方法的準(zhǔn)確性。

AI手表與患者的交互界面

03 研究展望

梅奧醫(yī)學(xué)中心心血管醫(yī)學(xué)系首席人工智能科學(xué)家，這項研究的第一作者Zachi Attia博士表示：“本項研究的這些數(shù)據(jù)令人振奮，充分表明了現(xiàn)階段的科技工具可以方便、廉價、可擴(kuò)展的篩查諸多基礎(chǔ)性重要疾病。通過信息和電子技術(shù)，我們可以遠(yuǎn)程收集有關(guān)患者心臟的有效信息，這種方法是可訪問的，可以滿足人們的診斷需求。”

梅奧醫(yī)學(xué)中心數(shù)字健康中心的醫(yī)學(xué)主任、該研究的作者醫(yī)學(xué)博士Bradley Leibovich表示：“建立從可穿戴消費電子設(shè)備獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按照本研究證明的方式遠(yuǎn)程預(yù)防疾病或改善健康，可以徹底改變醫(yī)療保健現(xiàn)狀。像這樣的解決方案不僅能夠預(yù)測和預(yù)防疾病，并且將有助于減少臨床醫(yī)生的負(fù)擔(dān)。”