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梅奧診所（Mayo Clinic）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種人工智能算法，可以通過(guò)蘋(píng)果手表上的單導(dǎo)聯(lián)心電圖（ECG）檢測(cè)出心臟泵功能較弱的情況。研究人員說(shuō)，早期的結(jié)果表明，ECG與醫(yī)學(xué)上規(guī)定的跑步機(jī)壓力測(cè)試一樣準(zhǔn)確，但可以在任何地方進(jìn)行。
單導(dǎo)聯(lián)AI算法改編自現(xiàn)有算法，該算法通過(guò)分析美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）緊急使用授權(quán)下已在臨床使用的12導(dǎo)聯(lián)ECG的心室泵送數(shù)據(jù)來(lái)工作。
該診所心血管醫(yī)學(xué)系主任Paul Friedman博士表示，這項(xiàng)新技術(shù)可能標(biāo)志著一個(gè)新時(shí)代的到來(lái)。
Friedman表示：“這種人工智能算法能夠通過(guò)Apple Watch拍攝的單導(dǎo)心電圖來(lái)尋找心臟泵血功能較弱的患者，能夠在家里完成，而不需要通過(guò)超聲心動(dòng)圖、CT掃描或MRI來(lái)識(shí)別。例如，接受化療的癌癥患者通常每?jī)傻饺齻€(gè)月進(jìn)行一次超聲心動(dòng)圖檢查，但我們不能經(jīng)常這樣做，因?yàn)檫@可能會(huì)損害心臟?！?/p>
Friedman補(bǔ)充道：“當(dāng)你在醫(yī)院做12-lead ECG時(shí)候，躺下之后會(huì)有一位訓(xùn)練有素的技術(shù)專家為您做準(zhǔn)備，確保皮膚整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量良好。但是，當(dāng)您晚飯后懶洋洋地躺在沙發(fā)上時(shí)，也可以在可穿戴設(shè)備上進(jìn)行ECG測(cè)量。不過(guò)，情況不同，測(cè)試環(huán)境不同，身體姿勢(shì)也不同的情況下，或需要大量的技術(shù)創(chuàng)新才能讓該設(shè)備成功運(yùn)行起來(lái)。但當(dāng)我們測(cè)試時(shí)，它工作得非常好?！?/p>
Mayo團(tuán)隊(duì)于2019年為12導(dǎo)聯(lián)ECG創(chuàng)建的AI算法使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)將ECG數(shù)據(jù)與相同患者的超聲心動(dòng)圖標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來(lái)檢測(cè)心室功能障礙的細(xì)微跡象。研究人員使用來(lái)自44959對(duì)ECG超聲心動(dòng)圖的患者數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了訓(xùn)練和驗(yàn)證，并對(duì)52870名患者進(jìn)行了測(cè)試。研究小組發(fā)現(xiàn)，該網(wǎng)絡(luò)在識(shí)別心臟射血分?jǐn)?shù)低的患者方面的準(zhǔn)確率為86%，射血分?jǐn)?shù)低是一種表示心功能不全的癥狀。Friedman說(shuō)，該網(wǎng)絡(luò)在檢測(cè)乳腺癌證據(jù)方面的準(zhǔn)確性優(yōu)于乳腺X光檢查。
該部門首席人工智能科學(xué)家Itzhak Zachi Attia表示，他的團(tuán)隊(duì)假設(shè)，通過(guò)返回12導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)集并重新配置網(wǎng)絡(luò)，他們可以確定基于手表的ECG是否足夠準(zhǔn)確，以發(fā)出微弱射血分?jǐn)?shù)的信號(hào)。新的重新配置只查看了一根導(dǎo)線的數(shù)據(jù)，該導(dǎo)線測(cè)量了左右臂之間的電壓隨時(shí)間的變化。Attia說(shuō)，這些數(shù)據(jù)與Apple Watch的ECG生成的信息相似。
Mayo診所的研究小組隨后使用蘋(píng)果手表計(jì)算了一個(gè)月心電圖的平均讀數(shù)，以獲得更好的信噪比。近2500名患者參加了這項(xiàng)研究，他們每人都有一部iPhone、Mayo Clinic應(yīng)用程序和Series 4或更高版本的Apple Watch。但研究人員僅使用了420名患者的數(shù)據(jù)，這些患者在分析心電圖數(shù)據(jù)后的30天內(nèi)，在規(guī)定的臨床環(huán)境中進(jìn)行了超聲心動(dòng)圖檢查。
Attia說(shuō)，該測(cè)試顯示的曲線下面積為0.88，這是一種預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，大約相當(dāng)于基于跑步機(jī)的心臟壓力測(cè)試。Mayo診所團(tuán)隊(duì)目前正在為符合隊(duì)列參數(shù)的診所患者進(jìn)行該技術(shù)的全球臨床試驗(yàn)（計(jì)劃持續(xù)到2023年6月）。
Friedman表示，這項(xiàng)技術(shù)可以適用于任何具有ECG功能的可穿戴設(shè)備；重要數(shù)據(jù)駐留在現(xiàn)有的臨床數(shù)據(jù)集中。正如Apple Watch心電圖研究所顯示的那樣，曾經(jīng)需要前往診所的高級(jí)診斷，如今可以被替代，且依然獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。
FDA批準(zhǔn)Fitbit A-fib技術(shù)
幾乎在Mayo研究發(fā)現(xiàn)的同時(shí)，F(xiàn)DA擴(kuò)大了可穿戴心臟監(jiān)護(hù)設(shè)備的認(rèn)可生態(tài)系統(tǒng)：該機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)了Fitbit的心房顫動(dòng)（A-fib）檢測(cè)機(jī)制。FDA于今年4月批準(zhǔn)了Fitbit技術(shù)，并將其歸類為與2021年10月獲得FDA批準(zhǔn)的Apple Watch A-fib技術(shù)基本等同。
這兩種技術(shù)都依賴于檢測(cè)血流變化的光體積描記器（PPG）傳感器。雖然通過(guò)規(guī)則間隔的脈沖和一致的形態(tài)可以識(shí)別正常的竇性心律，但PPG算法將可能的a-FIB檢測(cè)為脈沖之間的不規(guī)則間隔和不同的脈沖形態(tài)。然而，PPG技術(shù)在感知A-fib方面的一個(gè)缺點(diǎn)是容易受到由人的運(yùn)動(dòng)等因素引起的信號(hào)噪聲的影響。為了減少噪音A-fib檢測(cè)的機(jī)會(huì)，建議在受試者坐著或躺著時(shí)使用Fitbit和Apple PPG技術(shù)。
Fitbit首席研究科學(xué)家TonyFaranesh表示，該公司的技術(shù)在用戶睡覺(jué)時(shí)尤其有效。作為一種非處方技術(shù)，它不是一種正式的診斷工具，而是一種早期預(yù)警信號(hào)：“我們認(rèn)為，在中風(fēng)等醫(yī)療事件發(fā)生之前，盡早發(fā)現(xiàn)不規(guī)則的心律可能對(duì)患者和醫(yī)療系統(tǒng)都有好處，”Faranesh說(shuō)。
Friedman說(shuō)，這些最近在可穿戴設(shè)備上擴(kuò)展心臟監(jiān)測(cè)功能的演示，可以作為一線醫(yī)生的重要決策支持。如果部署得當(dāng)，還將提高各地小鎮(zhèn)醫(yī)生的診斷能力。
原文標(biāo)題：研究人員利用AI為可穿戴式ECG功能注入能量
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