可穿戴设备会认真对待你的心率检测

39岁的埃里克·伊萨克森(Eric Isakson)觉得自己正处于生命中最美好的状态,但他的内心却有着不同的故事。11点的时候,他低头看了看自己的健身追踪器,发现自己在开会开了一上午后已经消耗了9000卡路里。他的心率为每分钟155次,远高于正常的休息心率。

可穿戴设备会认真对待你的心率检测

“我一点感觉都没有,那是整个考验中最疯狂的部分,”他说。“我以为是Fitbit出了问题。”

重新设置后,得到了相同的结果,他决定去看医生,以防万一。三小时后,他在急诊室接受了心房颤动(AFib)的治疗,这是由心脏瓣膜泄漏引起的,如果不及时治疗,可能会致命。

心率可以很好地反映你的整体健康状况;你所要做的就是定期查看,就像伊萨克森那样,多看一看你的智能手表。加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)运动医学初级保健主任安东尼•卢克(Anthony Luke)博士表示:“这是衡量身体健康状况的最简单方法之一。”

智能手表和带有心率传感器的健康追踪器,让你无需看医生就可以轻松地查看自己的情况。但是他们开始做的不仅仅是跟踪你的数据。苹果手表已经能让你知道它什么时候检测到心跳加速,公司最新的第4代系列手表将能够通过心电图来帮助筛查严重的疾病,如增加中风风险的心房纤颤。Fitbit和Garmin等其他可穿戴设备制造商或许也不会太落后。两家公司都在开发类似的AFib和睡眠呼吸暂停综合症的筛查功能。

追踪技术的潜在局限性仍然存在,但这些公司的最终目标是将心率追踪器从健身伙伴提升到医疗设备。

测量心率有不同的方法。医学专业人员使用心电图仪,通过放置在病人胸部和四肢的一系列电极记录心肌收缩所产生的电信号。然后医生利用这些信息来检测心脏节律和结构的异常。电图的变化也可以用来诊断心脏病发作。

一些运动员使用更便携的心脏监测胸带。就像心电图一样,他们使用一个传感器来测量心脏的活动情况,这个传感器需要被绑在尽可能靠近心脏的地方。胸带通常是在运动中佩戴的,这些信息通常用于实现训练目标,而不是警告错误。

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佩戴腕表的追踪器使用的是另一种名为“光脉图”(PPG)的传感器,它利用光线来测量心脏在皮肤表面下泵出的血液量,而不是电活动。随着心跳,血液流动增加,吸收更多的光。在两次心跳之间,当血液减少时,更多的光被反射回传感器。测量结果就是你的脉搏。

斯坦福大学数字健康中心执行主任Mintu Turakhia博士表示,这项措施通常对大多数正常情况和正常节律都是准确的,但在某些条件下可能会失去准确性。

运动是影响良好读取数据的变量之一。虽然静息心率往往是准确无误的,但当可穿戴设备在手腕上下跳动时,传感器可能很难在高强度活动中获得准确的读数。纹身也可能是一个问题,因为它们可能会阻止光线穿透皮肤。

对于普通消费者来说,想要提高他们的整体健康水平,PPG技术的缺点可能是可以接受的。但是,如果要依靠使用传感器的健康追踪器来发现更大的问题,提高准确性至关重要。

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为了弥补这一差距,苹果(Apple)、Fitbit和Garmin等公司对他们的设备在AFib等情况下的屏幕显示精度进行了研究,方法是将心率数据输入机器学习算法。目标是帮助将数据转换为对用户有意义的结果。

Fitbit负责研究的副总裁Shelten Yuen说,硬件和软件在测量心率方面同样重要。他说:“他们是相互关联的。”

这些设备制造商还在PPG传感器的基础上增加了新的传感器。随着今年9月推出的Apple Watch系列4,苹果将心电图技术带到了手腕上。这款手表在其数字表冠和背面晶体中使用电极来测量心脏的电活动。手指放在数字表冠上后,你会收到一个通知,告诉你你的心跳是否正常或是否不规则。这些信息存储在苹果健康应用程序中,可以与你的医生分享。EKG应用程序已被美国食品和药物管理局(FDA)批准。

加州大学旧金山分校(UCSF)心脏病学家、临床研究主任格雷戈里•马库斯(Gregory Marcus)博士表示:“它提供的信息不如12导联心电图那么多,但比简单的脉搏记录要丰富得多。”“理论上,除了AFib,一个受过培训的医生可以收集大量信息,并根据这些信息一次做出多种诊断。”

这不是第一个可穿戴的心电图监视器,但它是第一个直接面向消费者的手腕设备。在推出第四代之前,Apple Watch用户可以购买一款名为KardiaBand的独立表带配件,它具有类似的心电图功能,使用手表的心率传感器检测心率异常。

Fitbit和Garmin依靠PPG技术获取心率信息,但也在新设备中加入了脉搏血氧仪传感器,可以测量血液中的氧气含量。结合心率数据,这些信息可以成为检测睡眠呼吸暂停、哮喘和过敏等睡眠相关问题的关键。

除了提高设备的精确度,像苹果这样的制造商也开始积极主动地利用心率信息。甚至在配备了心电图功能的手表问世之前,苹果就在2017年9月发布的WatchOS 4手表上增加了一项名为“心跳加速通知”的功能。选择加入的用户将在手表检测到大约10分钟不活动期间心率激增时收到通知。所以,如果你一直躺在沙发上,心率达到了峰值,手表就会告诉你。

希瑟·亨德肖特就是这样。这位26岁、有两个孩子的母亲在和丈夫一起看电视时收到了警报。她说:“我想手表一定是坏了,因为我感觉不到我的心跳。”

在监测了她的心率一夜之后,她决定第二天去急诊室做一次预防性的检查,他们证实了手表告诉她的一切。

医生诊断她患有甲状腺机能亢进,即甲状腺分泌过量的甲状腺激素。如果不及时治疗,可能会导致危及生命的并发症。

亨德肖特说:“我不是那种随机检查心率的人。”“所以我非常有信心,如果没有苹果手表,我是无法检测到它的。”

但是Marcus说,心率升高(或者心率降低)并不总是意味着有问题,因为它也可能由压力等其他因素引发。“作为医生,我们仍然对这类信息持保留态度,”他说。

以2018年NFC分区季后赛为例。明尼苏达海盗队和新奥尔良圣徒队之间的比赛让球迷们坐在座位边缘,苹果手表也处于高度戒备状态。Twitter上的用户开始上传他们坐在沙发上看比赛时心率加快的照片。

Marcus说,Apple Watch系列4的好处在于,它可以提供有价值的心电图信息,让医生在通知的同时考虑。他说:“最终,医生是唯一能够利用心电图的原始图像做出准确诊断的人。”

他还说,有时跟踪会导致更多的压力。“总的来说,我怀疑这些信息是有用的,”他说。“但也有少数情况下,我曾告诉病人,不要使用健身追踪器,因为它会让情况变得更糟。”

在一家公司能够在美国销售和销售可穿戴设备作为医疗设备之前,FDA的批准是必要的。(FDA的批准是一个独立且更为严格的过程。)在Apple Watch系列4推出之前,KardiaBand表带是唯一一款通过FDA检测出心律失常和AFib的Apple Watch配件。

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KardiaBand的制造商AliveCor的首席执行长甘多特拉(Vic Gundotra)说,公司花了四年时间和4,000万美元才获得FDA的批准。Apple Watch上的心电图应用程序已经扫清了这一障碍,其他应用程序可能很快也会跟进。苹果(Apple)、Fitbit、三星(Samsung)和Verily(与Alphabet的子公司谷歌一样)等9家公司入选了美国食品及药物管理局(FDA)的预认证试点项目,该项目专为那些希望加快医疗设备软件审批程序的公司设计。

随着在该领域的所有这些活动,斯坦福大学的Turakhia乐观地认为可穿戴设备可以在心脏健康方面发挥重要作用,特别是像Isakson和Hendershot这样的人,他们不知道他们有问题。“我们估计美国有近70万例未确诊的AFib病例,其中大部分都会受益于预防中风等抗凝治疗,”他说。

对于Turakhia,对于Marcus来说,最大的问题不是如何倾听你的内心,而是如何处理这些信息。“将诊断方便地作为您日常生活的一部分是否有益?” 他问。“我认为这是我们所有人都很兴奋的核心问题。”


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