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更新 2023 年 2 月 21 日

依托 Apple Watch,研究人员探索心脏健康的全新领域

人们被大型 ECG 信号图围绕的俯瞰图。
一天之中,普通健康成年人的心跳次数超过 10 万次。一次一次的心跳,日复一日,逐渐构成了一幅图画——然而这幅图的很大部分却不为人所见。Apple Watch 能够助力将这些不为人注意的信息展现在人们眼前。通过心率过高及过低通知、有氧适能通知、心律失常通知、移动心电图房颤提示软件和房颤历史等心脏健康功能,Apple 为用户提供随时间变化的健康概览及可采取针对性行动的健康洞察。
这些先进技术不但能够提供洞察以帮助用户增进对自身健康的理解,还具有为科研及医疗界开启发现之门的潜力。Apple 2015 年推出 ResearchKit 和 CareKit 以来,已经帮助研究人员、临床医生和开发者发现了学习、跟踪和治疗多种病症的创新方式。
为进一步推动可大规模改善健康的发现,Apple 推出了 Investigator Support Program(科研人员支持计划)。通过这项计划,Apple 将为科研人员提供 Apple Watch 设备,帮助他们在健康研究领域开辟新天地,包括对心脏的科学认识。
Apple 聚焦全球各地健康科研人员的前沿工作。这些科学家正在使用 Apple Watch 以前所未有的方式对心脏进行研究。
Apple Watch Series 8 上的移动心电图房颤提示软件。
在 Apple Watch Series 4 及后续机型上,移动心电图房颤提示软件可利用电极式心率传感器记录心跳和心律。健康 app 中存储的心电图(ECG)波形可导出为 PDF 共享。
澳大利亚墨尔本的资深儿科肿瘤学家 Rachel Conyers 助理教授和 Claudia Toro 博士的主要工作是在一家三级儿科肿瘤诊所照护患儿,以及在 Murdoch 儿童研究所研究与儿童癌症治疗相关的毒副作用。他们正在共同研究治疗手段对心律的影响,并尝试寻找创新方式应对这种影响。这些工作来自患者的启发——其中包括成功的故事,也有令人心碎的悲剧。
癌症治疗中的毒副作用可以导致心律紊乱,如可能危及生命的 QT 间期延长综合征。QT 间期延长可导致心律失常,使血液流经心脏所需的时间变长。
Conyers 博士表示,接受癌症治疗的儿童易患 QT 间期延长,因此他们须接受常规筛查,每周至少做一次 12 导联心电图,而门诊病人仍然缺乏此类观察。
iPhone 14 上显示 WeGuide app 的主界面。
WeGuide 与 Murdoch 儿童研究所的科研团队合作开发了一款 app,将 Apple Watch 生成的心电图安全地与科研人员共享。
“阅读 Apple Heart Study 后,我发现这份研究对儿科学来说可能相当重要。” Conyers 博士表示,“我们曾经认为,治疗结束后 10 年才会发生心脏毒副作用。但现在我们知道,新的癌症疗法(如特定抑制或免疫疗法)可以在用药 48 小时内就导致心律失常。所以,我们目前对毒副作用的认知存在着很大的缺陷。”
在未来的几个月里, Conyers 博士与她在 Murdoch 儿童研究所领导的团队将首先研究 40 名儿童与青少年患者使用 Apple Watch 移动心电图房颤提示软件的灵敏度1。接下来,团队将寻找适当方式,让患者可以随时随地记录心电图。通过这些洞察,团队希望更好地理解心脏毒副作用的真实情况,并发现干预的潜在机会。
Apple Watch Series 8 上的心率数据。
得州农工大学和斯坦福医学院的科研人员将对志愿者使用 Apple Watch 产生的一系列数据类型进行研究,包括心率和心律、血氧、活动等等。
旧金山湾区的每一位居民都会记得天空变成橙色的那一天。那是 2020 年的 9 月 9 日。得州农工大学布什学院公共服务与管理系的助理教授 So-Min Cheong 博士当时就在加州帕洛阿托市。 
“我的 iPhone 里还有那天的照片。”Cheong 博士说道。 
2020 和 2021 年,加州遭遇了一系列毁灭性的山火。Cheong 博士主要研究环境灾害和气候变化造成的社会及健康后果。她借此机会对山火烟尘对消防队员心脏健康的影响进行了研究。 
“我认为笼统的健康建议或现有的干预手段是不够的。”Cheong 博士解释道,“每个人都是独特的。每个个体在健康方面都是与众不同的,我希望在这个问题上了解更多。” 
通过科研界的关系,Cheong 博士了解到 Apple Watch 可以帮助记录她所需的健康数据。“斯坦福的一位同事与我分享了使用 Apple Watch 的体验,这款设备向来以准确测量心率著称。”她补充道,“我一直希望能通过更多非侵入性的方式,依托传感器对个体进行分析,获得更加准确的健康测量数据。”
下个月,得州农工大学的 Cheong 博士和斯坦福医学院的 Brian Kim 博士与 Marco Perez 博士将开始为消防队员配备 Apple Watch,研究山火烟尘对心脏健康的影响。得州的山火季从春天开始,加州从夏天开始。这两个州将有最多 200 名消防队员加入这项研究。
这项研究计划通过 Apple Watch 监测心率和心律、睡眠、血样、活动数据等。消防队员还将佩戴空气质量监测器,并完成关于睡眠、活动及山火烟尘相关症状的调查问卷。
Apple Watch Series 8 向一位年长女性发出心率过高通知。
用户可以在 Apple Watch 上启用心率过高及过低通知。
“消防队员们一定能从这项研究中获益。” Cheong 博士表示,“我们知道山火烟尘会对他们的健康造成直接影响。通过这项研究,他们将能够实时看到结果。”
但她目前还不想概括这项研究的潜在发现,尤其是考虑到研究的核心是 Apple Watch 所提供的个性化准确健康数据。 
“此前还没有人做过这样的研究,所以这不是证明或证伪某个假设的问题。”Cheong 博士表示,“它更趋于探索性质,研究结果将帮助我们理解此类分析的准确性,以便采取针对性干预措施。同时,我认为这样的研究能帮助我们加深对高风险群体的理解。”
Apple Watch Series 8 的房颤心律失常通知。
在荷兰心脏病学中心,科研人员正在通过随机对照研究,利用心律失常通知等 Apple Watch 功能探索更早发现房颤的方式。
据欧洲流行病学专家估计,到 2060 年,欧盟的房颤发病率将是现在的 2 倍。房颤是一种常见的心律失常,如果不加治疗则可能导致严重后果,比如脑卒中或心力衰竭。
在阿姆斯特丹大学医学中心,荷兰心脏病学中心电子健康部门主管 Sebastiaan Blok 博士和同事正在探索更早发现房颤的方式。研究人员开展了随机对照研究,这是一项名为 HartWacht 的大型计划的一部分。该计划是首个可回收成本的电子健康概念。
在荷兰,“大约 30 万人被诊断患有房颤。”研究团队的调查员 Nicole van Steijn 博士表示,“但也有大约 10 万人不知道自己患有房颤,这很可能是因为他们从未体验过任何症状。”
作为研究的一部分,他们计划招募超过 300 名 65 岁以上、符合房颤风险标准的患者。半数参与者(即干预组)将每天佩戴 Apple Watch 至少 12 小时。
“Apple Watch 是一款广泛应用且可靠的可穿戴消费者设备,我们认为它能够很好地融入我们的研究,帮助我们理解可以怎样将它应用于规模更大的健康系统。”Blok 博士表示。
按照研究的设计,参与者将每三周记录一次心电图,或者在感到出现症状时随时记录。如果参与者收到心律失常通知,科研人员会联系他们,指导他们记录心电图并共享结果。
研究开始仅三周,科研人员就发现干预组中有一位参与者患有房颤,尽管这名参与者并未体验过任何症状。 
这项研究标志着他们希望借助 Apple Watch 理解。在未来,他们计划探索更多方式,利用移动心电图房颤提示软件监测居家患者,因为某些药物可能导致心律变化。他们也在考虑如何将 Apple Watch 用于监测居家心力衰竭患者并发现导致病情恶化的预测生物标记物。 
“我们将继续以科学和技术为基础,发展与创造新的机遇。”Blok 表示。
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  1. 移动心电图房颤提示软件仅限成年患者使用。在儿科的使用仅供研究用途。

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Caine Zhang

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