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浴室磅秤可以监测数以百万计的心力衰竭患者

人工智能 2021-03-10 15:03:52

“早上好。账单。请。踏上规模。触摸金属垫。” 该设备记录比尔手指的心电图,更重要的是,记录循环脉搏,使他的身体在刻度上微妙地上下摆动。机器学习工具计算出,比尔的心力衰竭症状已经恶化。

乔治亚理工学院的研究人员就是这样设想的,有一天他们的实验设备将运用于患者身上。 在一项新的研究中,他们报告了在记录和处理来自43名心力衰竭患者的数据方面的概念验证成功。理想情况下,将来可销售的医疗监控量表将通知医生,该医生会打电话给Bill在家中调整药物治疗,希望这样可以避免他长期住院和不必要的痛苦。

脉动和颤动信号称为 心动描记图 (BCG),研究人员在100多年前就进行了测量,但随着成像技术的发展,它逐渐放弃了测量。研究人员使它在现代计算中再次变得有用。

“我们的工作是首次使用BCG对心力衰竭患者的状态进行分类,”这项研究的主要研究员,乔治亚理工学院电气与计算机工程学院副教授Omer Inan说 。

医疗危机

心力衰竭 影响了650万人,是一种进展缓慢的疾病,在这种疾病中,心脏的工作效率越来越低。许多人都将其称为充血性心力衰竭,因为主要症状是体液积聚,会淹没肺部,阻碍呼吸并可能导致死亡。

当患者的病情下降或“失代偿”时,患者会忍受重复住院以调整药物治疗,从而使心力衰竭成为住院和医疗费用的主要驱动力。家庭监视减少了住院,但目前需要侵入性程序。

佐治亚理工学院的研究是 在2011年推出 这种植入式 心力衰竭家庭监护设备的背后。但是,这种新的解决方案可以省却该过程,而且成本更低,使用更简单,从而降低了患者对家庭监护的抵抗力。

由于该研究的初期阶段,BCG-EKG量表在医院测试中以及在家庭测试中均表现良好,这是有希望的,因为该解决方案主要针对最终的家庭使用。

包括来自加利福尼亚大学,旧金山大学和西北大学的合作者在内的研究小组,将 其研究结果发表在了《IEEE Transactions on Biomedical Engineering》杂志 上。这项研究是由国立卫生研究院的国家心,肺和血液研究所资助的。

巴利斯托涂鸦

实验量表的EKG部分既不是新的内容,也不是重要的诊断信息,但是仅凭它不足以说明心力衰竭。BCG部分大部分是新的,对于心力衰竭监测似乎很有价值,但记录和解释也颇具挑战性。

伊南说:“心电图(EKG)具有特征性的波形,临床医生已经了解了100年,现在,计算机经常读取它。” “尚未真正了解BCG信号的成分,而且在心力衰竭患者中根本没有对它们进行过测量。”

心电图是电的;身体传导良好的信号,并且记录清晰。

BCG是机械信号;体内脂肪会抑制脂肪,并且它会在人体中面临很多干扰,例如组织变化和肌肉运动。BCG在患有心血管疾病的人中也较吵。

心力衰竭患者往往比较虚弱,起初,研究人员担心他们在家庭测试期间会晃动体重秤,从而给BCG带来更大的噪音。但是录音效果很好。

尽管与EKG几乎均匀的蚀刻相比,BCG的读数有些乱七八糟,但BCG的图案却与EKG相似。例如,心电图的大幅上升之后是BCG的大“ J波”。

跳动不一致

研究人员使用三种机器学习算法处理了卡介苗,揭示了当患者的心力衰竭得到补偿(即从失代偿后变得更健康)时,不同的模式。

“对于患有代偿失调的心力衰竭的人来说,心血管系统无法再 弥补心脏功能的下降,因此通过动脉的血流变得更加紊乱,我们在BCG的机械信号中看到了这一点,”伊南说。“这种差异不会在ECG中显示出来,因为它是电信号。”

“最重要的特征是卡介苗的可变程度,这意味着血流不一致。如果您将记录分割为20秒的间隔,并且各个片段之间的差异很大,那么这是失补偿的一个很好的标志,” Inan说。

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