携帯電話を胸の上に2分間置くことで致命的な心臓発作を検出できますか? 89%の精度

心不全（HF）は、さまざまな心臓疾患の重篤な症状または末期段階です。 HFと診断されると、何度も入院が必要になる場合があり、5年以内に死亡するリスクは51.8％にもなります。

心不全を早期に発見すれば死亡率を減らすことができますが、心不全の症状は他の病気（呼吸困難、疲労、下肢浮腫など）と重複することがよくあります。現在、診断は血液検査、心臓超音波検査などの検査と医師の判断に頼っており、適切なタイミングで行われないことが多い。

米国心臓病学会誌（JACC）に掲載された研究では、心不全を簡単に特定する新しい方法が示されています。それは、スマートフォンを胸の上に平らに2分間置くというものです。

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モーションセンサーは誰もが手に持っている

スマートフォン

心臓は鼓動するたびに膨張したり収縮したり、ねじれたり回転したりしますが、これらの動きは胸部を通じて皮膚の表面に伝わります。心不全が起こると、つまり心臓のポンプ機能が低下すると、心臓が胸壁に与える影響が弱まり、医師は手で心尖拍動の弱まりを感じることがあります。

感覚だけで判断するのは経験が必要であり、厳しいです。実際、私たち一人ひとりの手元には、動きを正確に感知できるツール、つまりスマートフォンがあります。

今日のほぼすべてのスマートフォンには、直線加速度を測定する加速度計や角速度を測定するジャイロスコープなどの微小電気機械センサー (MEMS) が搭載されており、複数方向の直線運動と回転運動を検出できます。

そのため、携帯電話を胸の上に置くことで、センサーが心臓から胸壁に伝わる微妙な動きの信号を収集することができます。分析後、これらのデータは多くの有意義な情報を提供できます。これまでの研究では、加速度計とジャイロスコープのデータを使用して、心房細動、大動脈弁狭窄症、冠動脈疾患を特定してきました。

心臓の動きと MEMS (加速度計は直線加速度を測定し、ジャイロスコープは角速度を測定します) |参考文献 [2]

携帯電話を胸の前に2分間置きます

心不全の識別精度は89%

この研究では、携帯電話のセンサーを使用して心不全を特定し、フィンランドと米国の3つの病院で、心不全と症状が確認された患者217人と対照群786人を含む1,003人からデータを収集して分析しました。

テスト中、参加者は上半身裸または薄手の衣服を着た状態でベッドに仰向けに横たわり、携帯電話を胸骨の上に平らに2分間置きます。その間、参加者は普通に呼吸することができます。

研究者が携帯電話にインストールしたソフトウェアは、携帯電話で検出された胸壁の動きを記録します。この動きは心臓聴診における 3 つの心音周期と一致しており、含まれる情報には信号の振幅、面積、時間間隔が含まれます。その情報はインターネット経由で研究センターにアップロードされ、分析されます。このアルゴリズムは、最も類似した 10 個の心拍信号を選択し、不要な情報を除去し、収縮期および拡張期の動きによってもたらされる変化に焦点を当てます。この研究では、まず患者の半数と同数の対照群のデータを用いて心不全を特定するための基準を確立し、その後残りの参加者における基準の正確性をテストした。

携帯電話で測定された胸壁運動データは、基本的に 3 つの心音周期と一致しています。参考文献 [2]

結果は、心不全の特定の精度は 89%、感度は 85%、特異度は 90% であることを示しました。年齢、性別、BMI、心不全の段階、心房細動の有無など、さまざまな集団間での識別精度にほとんど差はありませんでした。

心臓の動きのデータを使用して心不全を識別するための受信者動作特性曲線 |参考文献 [2]

自宅で健康を維持する

それは可能になるかもしれない

この研究は、スマートフォンに内蔵されたモーションセンサーを使用して心臓機能を簡単に評価することが可能であり、心不全患者の遠隔モニタリングが可能になる可能性があることを示しています。

携帯電話のMEMS技術は心臓の動きを記録するようには設計されていませんでしたが、それでも参加者の99%以上から89%の精度で信頼できる信号を取得しました。つまり、現在私たちが使用しているスマートフォンには精密なセンサーが内蔵されており、認識のために追加のハードウェアを購入する必要はありません。情報を収集し、判断を下すためのソフトウェアを入手するだけで済みます。さらに、この研究で使用された方法は単純かつ迅速であり、幅広い範囲の人々を識別することができます。

この研究にもいくつか欠点があります。フィンランドの病院に登録された対照群は心臓超音波検査を受けていなかったため、症状や兆候のない心不全患者を除外することはできなかった。さらに、心不全群と対照群の間には人口統計学的特徴に違いがありました。心不全患者の平均年齢は高く（64歳対61歳）、男性が多く（64.9%対41.4%）、他の疾患との併存疾患が多かった。これにより、識別基準の確立に偏りが生じる可能性があります。したがって、この結果を検証するにはさらなる研究が必要です。

研究者たちは、携帯電話を使って心臓の動きを検知するだけでなく、遠隔で心不全を判定する他の方法も研究している。研究によると、スマートウォッチで記録された心電図を人工知能で分析すると、心不全の判定や、今後10年間の心不全や不整脈のリスクの予測にも役立つことが分かっています。

現在、スマートデバイスを使用して遠隔で病気を判定する技術はまだ初期段階にあり、病気の診断には使用できません。しかし、センシング技術とアルゴリズムが進歩するにつれ、医療に革命をもたらし、遠隔から病気を予防、診断、治療し、医療資源の格差を縮小し、すべてのユーザーが病気の脅威から遠ざかることができるようになると期待されています。

参考文献

[1]ザチ・I・アティア、デヴィッド・M・ハーモン、ジェニファー・デューガン、ルーカス・マンカ、フランシスコ・ロペス・ヒメネス、アミール・レルマン、コンスタンティノス・C・シオンティス、ピーター・A・ノーズワージー、シャオシー・ヤオ、エリック・W・クラベッター、ジョン・D・ハラムカ、サミュエル・J・アシルヴァサム、リタ・カーン、リッキー・E・カーター、ブラッドリー・C.リーボヴィッチ、ポール・A・フリードマン。スマートウォッチによる左室機能不全の検出に関する前向き評価。ネイチャーメディシン、2022年; DOI: 10.1038/s41591-022-02053-1

[2]ハダッド F、サラステ A、サンタラハティ KM、パンケーラ M、カイスティ M、カンドリン R、シモネン P、ナマス W、ジャファリアン デコルディ K、コイヴィスト T、クヌーティ J、マハフィー KW、ブロムスター JI。マイクロエレクトロメカニカルセンサーによるスマートフォンベースの心不全認識。 JACC 心不全。 2024 3 22:S2213-1779(24)00165-3。

[3] 中国心臓病学会、中国医師会心臓血管医学会、中国医師会心不全委員会ほか心不全の診断と治療に関する中国のガイドライン2024年。中国心臓病学ジャーナル。 2024;52(03):235-275.

[4]Taylor CJ、Ordóñez-Mena JM、Roalfe AK、Lay-Flurrie S、Jones NR、Marshall T、Hobbs FDR。 2000 年から 2017 年にかけての英国における心不全診断後の生存率の傾向: 人口ベースのコホート研究。 BMJ。 2019;364:l223.

[5] https://cardiosignal.com/

企画・制作

出典: Guokr (ID: Guokr42)

著者: 戴天易、北京安鎮病院心臓科元主治医

編集者：鍾延平

校正：徐来林

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