Nature子刊：关键时刻手表能救人！梅奥医院研究发现：将AI应用于智能手表可诊断心力衰竭！

近年来越来越多的人开始佩戴智能型手表，除了看时间和连接手机接收信息外，也有运动记录和健康监测功能，先前就有人透露过Apple Watch的心率检测功能汇报了身体健康状况，及早就医后捡回一命，让不少网友看了惊呼“原来智能手表真的能救人！”

近日，来自梅奥医院的一项研究报告了智能手表心电图在非临床环境中准确检测心力衰竭的能力。研究人员将人工智能 (AI) 应用于 Apple Watch 心电图记录，以识别心脏泵较弱的患者。该研究的参与者可以随时随地远程记录他们的智能手表心电图。他们定期通过智能手机应用程序自动、安全地将心电图上传到他们的电子健康记录中。该研究题为“Prospective evaluation of smartwatch-enabled detection of left ventricular dysfunction”，发表在Nature Medicine杂志上。

 图片来源：Nature Medicine

从2021 年 8 月至 2022 年 2 月，研究人员招募了梅奥医院的3,884 名使用该软件的患者，其中，2,463 (63.5%) 人在研究期间至少上传了一张心电图。由于早期软件应用程序故障导致无法收集数据（随后进行了补救），九名受试者被排除在外，最终队列中剩下 2,454 名受试者。来自 46 个州和 11 个国家的 2,454 名患者记录并上传了一个或多个 Apple Watch 心电图。这些患者的平均年龄为 53 岁，大多数是女性和白人。这 2,454 名患者记录了超过 125,000 次心电图（ECG），其中78.5% 的心电图记录被 Apple Watch 归类为窦性心律（n  = 98,603）。其余的 Apple Watch 心电图被归类为房颤 (AF；5.1%) 或不确定 (16.4%)。

流程图（左）是总结患者登记的组合图。地图（右）描绘了美国境内登记患者的地理分布。

平均而言，患者每月使用该软件 2.1 次，使用次数的增加与患者年龄呈正相关。在研究期间，每位患者平均提供 51 次 ECG，平均每天使用 7.8 次。

研究参与者参与定制的 Mayo Clinic iPhone软件（图片来源：Nature Medicine）

创建Mayo Clinic 心电图研究软件后，患者记录的 Apple Watch 心电图被传输到心电图仪表板中的病历中。该仪表板与来自电子病历 (EMR) 的数据配对，现在具有“移动心电图选项卡”，上传后患者记录的 Apple Watch 心电图位于其中。从这里，提供者可以实时查看这些结果以协助患者进行相应的护理。

大约 421 名独特的患者在 30 天内通过 Apple Watch ECG 和经胸超声心动图 (TTE) 记录的窦性心律被识别出来。在这些患者中，16 名 (3.8%) 的射血分数（EF）≤ 40%。回顾临床记录发现，16 名患者中有 12 名患者有轻微或无左心室收缩功能障碍（LVSD) 。

使用手表 AI-ECG 评估射血分数（EF）（图片来源：Nature Medicine）

Mayo 研究人员通过修改为 12 导联心电图开发的早期算法来解释 Apple Watch 单导联心电图，该算法已被证明可以检测到弱心脏泵。用于低心室射血分数的 12 导联算法已授权给 Anumana Inc.，这是一家由人工智能驱动的健康技术公司，由 nference 和 Mayo Clinic 共同创建。

虽然数据较早，但使用单导联心电图数据的修改后的 AI 算法具有 0.88 的曲线下面积，可检测出弱心脏泵。相比之下，这种准确性测量与医疗跑步机诊断测试一样好或略好。

研究人员说：“目前，我们通过超声心动图、CT 扫描或 MRI 诊断心室功能不全——心脏泵功能减弱，但这些方法昂贵、耗时且有时难以接近。通过 ECG 远程诊断心脏泵功能减弱的能力，让人们使用诸如智能手表之类的设备就能够轻松进行记录，以便及时发现这种可能危及生命的重大疾病。”

心脏泵功能弱的人可能没有症状，但这种常见的心脏病会影响大约 2% 的人口和 9% 的 60 岁以上的人。当心脏不能泵出足够的富氧血液时，可能会出现症状，包括气短呼吸困难、心跳加快和腿部肿胀。早期诊断很重要，因为一旦确定，就有许多治疗方法可以提高生活质量并降低心力衰竭和死亡的风险。研究人员补充说：“该项目的研究数据令人鼓舞，因为它们表明数字工具可以方便、廉价、可扩展地筛查重要疾病。通过这种技术，我们可以满足人们的咨询需求并且远程收集有关患者心脏的有用信息。”

总之，本研究将 AI功能应用于在非临床环境中获取来自Apple Watch的心电图，证明了其在有效识别左心室功能障碍方面的有效作用。本研究中临床登记的患者高度参与，这表明有机会在远程护理中使用 AI，并使用患者自己的设备以较低的成本在地理分散的人群中对 AI-ECG 模型进行临床验证，这种方式具有潜在的大规模可扩展性，可以提高生活质量，通过早期检测和降低成本来降低成本，加强患者参与。

如此看来，Apple Watch 和其他同类智能手表产品，可以成为日常的身体状况的追踪装置，只要在家里走走就能完成测试，真的省下了当前疫情环境下去门诊排队又测核酸的麻烦了！不仅成为了我们身边的“家庭医生”，最重要的是提供更大的诱因来让普罗大众都人手一款智能手表了。

参考文献：

https://www.nature.com/articles/s41591-022-02053-1#Sec4