人工智能将智能手表的心电图信号转化为心力衰竭的诊断工具

一个研究发表在《自然医学》杂志上的一篇文章报道了智能手表ECG在非临床环境中准确检测心力衰竭的能力。梅奥诊所的研究人员将人工智能(AI)应用于Apple Watch心电图记录，以识别心脏泵功能薄弱的患者。研究参与者随时随地远程记录他们的智能手表心电图。他们会定期通过梅奥诊所(Mayo Clinic)数字健康中心(Center for Digital health)开发的智能手机应用，自动安全地将心电图上传到电子健康记录中。

“目前，我们通过超声心动图、CT扫描或MRI来诊断心室功能障碍(心脏泵功能薄弱)，但这些都是昂贵、耗时的，而且有时难以实现。罗彻斯特梅奥诊所心血管医学系主任保罗·弗里德曼博士说:“通过使用消费设备(如智能手表)记录的心电图，远程诊断心脏泵功能薄弱的能力，可以及时大规模地识别这种潜在的危及生命的疾病。”弗里德曼博士是这项研究的资深作者。

心脏泵功能薄弱的人可能没有症状，但这种常见的心脏病影响了大约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，症状可能会出现，包括呼吸短促、心率加快和腿部肿胀。早期诊断很重要，因为一旦确定，有许多治疗方法可以提高生活质量，降低心力衰竭和死亡的风险。

梅奥的研究人员通过修改早期为12导联ecg开发的算法来解释Apple Watch的单导联ecg，该算法已被证明可以检测到心脏泵功能薄弱。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和梅奥诊所联合创建。

虽然数据是早期的，但使用单导联ECG数据的改进AI算法的曲线下面积为0.88，可以检测到弱心脏泵。相比之下，这种准确性的测量方法与医疗跑步机诊断测试一样好或略好。

“这些数据令人鼓舞，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。通过技术，我们可以以一种可访问的方式远程收集有关患者心脏的有用信息，以满足人们的需求，”梅奥诊所心血管医学系的首席人工智能科学家Zachi Attia博士说。阿提亚博士是这项研究的第一作者。

“建立从可穿戴消费电子产品中摄取数据的能力，并提供分析能力，以预防疾病或以本研究所展示的方式远程改善健康，可以彻底改变医疗保健。像这样的解决方案不仅能够预测和预防问题，而且最终将有助于减少健康差距，减少卫生系统和临床医生的负担，”梅奥诊所数字健康中心医学主任、该研究的合著者布拉德利·莱博维奇博士说。

所有2454名研究参与者都是来自美国和11个国家的梅奥诊所的患者。他们下载了一个由梅奥诊所数字健康中心开发的应用程序，将他们的苹果手表心电图安全地上传到电子健康记录中。在2021年8月至2022年2月期间，参与者在电子健康记录中记录了超过12.5万个以前和新的Apple Watch心电图。临床医生可以在电子健康记录中内置的人工智能仪表板上查看所有ECG数据，包括记录的日期和时间。

大约420名参与者在应用程序中记录Apple Watch心电图后的30天内做了超声心动图(一种使用声波产生心脏图像的标准测试)。其中，16名患者的超声心动图证实了射血分数低，这为准确性提供了比较。

这项研究由梅奥诊所资助，没有苹果公司的技术或财务支持。Drs。Attia和Friedman以及其他人是低射血分数算法的共同发明人，该算法授权给Anumana，并可能从其商业化中受益。