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通過將光電容積脈搏波描記（PPG）技術(shù)與人工智能結(jié)合，開發(fā)了一個能夠?qū)崟r檢測脈搏喪失并自動通知急救服務(wù)的系統(tǒng)，顯著提高了無人目擊心臟驟停事件的早期識別和搶救機(jī)會，為大規(guī)模部署提供了可行的解決方案。

在緊急情況下，時間是生命的關(guān)鍵，尤其是對于那些發(fā)生在醫(yī)院外的心臟驟停。根據(jù)統(tǒng)計，全球每年約有35萬人死于院外心臟驟停，而其中50%到75%的病例通常無人目擊。這意味著一旦心臟驟停發(fā)生，救援人員可能根本沒有機(jī)會及時做出反應(yīng)，從而錯失了寶貴的黃金搶救時間。每一分鐘的延遲都意味著7%到10%的生存率下降，死亡幾乎不可避免。

26日，《自然》雜志在線發(fā)表基于光電容積脈搏波描記（PPG）技術(shù)和運(yùn)動傳感器開發(fā)的自動檢測脈搏喪失事件（如心臟驟停）的AI系統(tǒng)。一旦佩戴者發(fā)生心臟驟停，經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)后確實(shí)存在脈搏喪失，智能手表會通過震動、聲音和視覺提示提醒佩戴者。如果佩戴者未能在規(guī)定時間內(nèi)做出反應(yīng)，系統(tǒng)會自動撥打急救電話，并將位置等信息發(fā)送給相關(guān)急救中心，確保第一時間啟動救援。

圖1 脈搏喪失檢測算法概述。（a）時間線展示了檢測序列，最終觸發(fā)急救服務(wù)呼叫。該算法包含兩個初始階段，用于識別脈搏到無脈的過渡。隨后是用戶面對的提示，包括震動、聲音和視覺通知，邀請用戶進(jìn)行互動。如果用戶在規(guī)定時間內(nèi)未做出反應(yīng)，將自動撥打急救電話。（b）設(shè)計草圖展示了用戶界面階段，包括在用戶響應(yīng)時觸發(fā)的降級流程。（c）脈搏喪失檢測算法的技術(shù)細(xì)節(jié)，描述了對光電容積脈搏波和加速度計傳感器數(shù)據(jù)的處理。

該系統(tǒng)利用了手腕上的PPG傳感器和加速度計。當(dāng)佩戴者發(fā)生心臟驟停時，PPG傳感器會檢測到血液循環(huán)的變化，脈搏消失的信號會被立即捕捉到。算法通過分析這些數(shù)據(jù)來判斷是否存在脈搏喪失的情況，并結(jié)合加速度計的運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)。

圖2 動脈阻塞引起的外周脈搏喪失與心室顫動引起的中央脈搏喪失相似，通過腕部PPG測量。（a）在電生理實(shí)驗(yàn)室中引發(fā)的心室顫動引起的中央脈搏喪失持續(xù)時間較短（<10秒），且包含因心臟電擊而產(chǎn)生的偽影。（b）通過動脈阻塞引發(fā)的外周脈搏喪失持續(xù)時間較長（>60秒）。（c，d）中央脈搏喪失（c）和外周脈搏喪失（d）的頻譜圖相似，都顯示在典型脈搏頻率（40–220次/分鐘）下缺乏脈搏波動。（e）在中央脈搏喪失和外周脈搏喪失之間的最大功率在這些頻率范圍內(nèi)沒有顯著差異（p=0.985，Mann-Whitney U檢驗(yàn)，雙側(cè)）。箱線圖顯示了兩個組之間最大功率的中位數(shù)、四分位數(shù)及非異常數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍，所有單獨(dú)數(shù)據(jù)點(diǎn)也被疊加顯示。

盡管這項(xiàng)技術(shù)具有革命性意義，但與所有大規(guī)模應(yīng)用的智能設(shè)備一樣，最關(guān)鍵的問題之一就是如何避免誤報。畢竟，智能手表是一個常常佩戴的日常設(shè)備，很多時候佩戴者的活動會對傳感器數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。因此，這項(xiàng)技術(shù)的設(shè)計上特別注重精準(zhǔn)度和特異性，力求減少那些因日?；顒踊蚱渌麩o害原因引起的誤報警。

在這一點(diǎn)上，Google團(tuán)隊通過精確的算法設(shè)計來平衡敏感度與特異性。即使智能手表檢測到脈搏喪失的信號，也要通過多個階段的信號處理來確認(rèn)這個信號是否真正符合心臟驟停的特征，從而大大降低誤報率。在實(shí)際測試中，該系統(tǒng)的誤報率不到每年一個事件，這意味著社會資源不會因誤報警而被過度消耗。

為了驗(yàn)證這一技術(shù)的有效性，Google團(tuán)隊進(jìn)行了大量的臨床實(shí)驗(yàn)，涵蓋了不同年齡、性別、種族和皮膚類型的參與者。在模擬實(shí)驗(yàn)中，研究人員通過人工引發(fā)動脈阻塞和心室顫動等脈搏喪失情況，測試智能手表的反應(yīng)能力。結(jié)果表明，該系統(tǒng)在識別脈搏喪失的敏感性高達(dá)67.23%，而特異性則高達(dá)99.99%。

這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，不僅僅是幫助處理無人目擊的心臟驟停，它還可以為各種急救場景提供技術(shù)支持。比如，在運(yùn)動員、老年人或其他高風(fēng)險群體中，穿戴這種智能設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對潛在心臟問題的早期預(yù)警，甚至在心臟驟停發(fā)生前采取干預(yù)措施。

通過這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，或許我們每個人都能在未來擁有一個“隨時待命的救護(hù)員”，在突發(fā)情況下，獲得及時的救援，迎來生命的第二次機(jī)會。

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https://www.nature.com/articles/s41586-025-08810-9