智能手表测量的心脏数据的准确性取决于你的肤色

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2022年3月25日——消费者越来越多地使用智能手表和其他可穿戴设备来测量他们在运动时的心率和心律，来进行整体健康监测。然而，根据在美国心脏病学会第71届年度科学会议上发表的一项研究，这些测量结果对于肤色较深的人可能不那么准确。

这些发现是基于对之前发表的10项研究的系统回顾，共涉及469名参与者。这项研究是首次汇集了来自多项研究的数据，具体研究了肤色如何影响可穿戴设备中心脏数据的准确性。

 “人们需要注意，肤色较深的人在使用这些设备时存在一些局限性，其结果也应该持保留态度。” 加拿大埃德蒙顿阿尔伯塔大学的住院医师，该研究的共同主要作者丹尼尔·科伯博士说， “我们的算法通常是基于单一白人群体中开发的，这可能导致结果不像我们希望的那样普遍化。这些设备的正在进行的研究和开发应该包括所有肤色的人群，这样所开发的算法能够最好地适应不同肤色对光的吸收变化。”

在筛选了622篇科学论文后，研究人员确定了10项研究，这些研究根据参与者的种族或肤色报告了可穿戴设备的心率和心律数据。在这些研究中，有四项研究发现，与肤色较浅的人群相比，肤色较深人群中的心率测量准确性显著下降，另外，心率测量的准确性也比不上经过验证的设备，如胸带监视器或心电图。另一项研究报告称，尽管心率准确性没有差异，但可穿戴设备记录的数据点明显较少。

大多数可穿戴设备使用的方法是将一束光对准手腕，然后通过检测光的吸收来检测心率和心律。皮肤下有静脉血液流过则会吸收更多的光。研究结果表明，这种信号传导的过程可能在较深的肤色中受到影响，由于深色皮肤含有更多黑色素，本身就会吸收更多的光。

除了越来越多地使用可穿戴设备来监测运动和睡眠的生理指标外，近年来，人们对可穿戴设备用于医学研究、甚至早期发现心脏问题的兴趣也有所增加。

科尔伯说：“有很多人声称，这些设备可以检测出心律问题如心动过速、心动过缓甚至房颤等。”“我们希望能够告知医疗保健提供者，这些收集所有患者的数据来源是否可靠，无论其肤色如何。”

这项研究强调了确保技术满足不同人口的需求的重要性，特别是当它旨在改善健康时。科尔伯说，最近的研究报告表面，其他设备如用于测量血液中含氧量的脉搏血氧计，在肤色较深人群中的表现也差强人意，如果问题不被发现，可能会导致严重的健康后果。

科尔伯说：“重要的是要探索其他方法，以确保我们能够在医疗保健领域创造一个更公平的解决方案，而不仅仅是在消费行业。”例如，他说，有一些证据表明，某些特定波长的光，尤其是绿光，在所有肤色的人身上都更准确。

作为一个综述，该研究受到两个限制，包括已发表的相关研究数量较少以及在不同研究中人群、设备以及结果不一致。

欲了解更多关于可穿戴技术和心脏健康的信息，请访问：

cardiosmart.org/topics/wearable-technology

 专家点评 

李嘉男

中科院西安光学精密机械研究所

李嘉男，CCI创新学院二期学员。清华大学物理系毕业，留学欧洲，先后供职于德国慕尼黑大学附属医院、荷兰阿姆斯特丹自由大学LaserLaB、荷兰ASML公司。长期从事生物医学光子学及先进介入诊疗技术的研发和产业化工作。现任中国科学院西安光学精密机械研究所副研究员，深圳市中科微光医疗器械技术有限公司首席技术官。

多维度体征信息的无间断监测，其潜在临床价值是显而易见的——争论主要集中在能否做到、以及以何种技术路线实现的问题。可以想象，测量数据的准确性，是可穿戴类设备从消费级迈向医疗级的第一个门槛。本文指出的肤色影响，对于光学方法而言并不意外。如下图，从物理学的角度，由于吸收和散射作用的存在，不同波长的光在组织中的穿透深度有所区别；另一方面，组织内不同组分的特异性吸收光谱，决定了一些特定波段携带有更多信息。因此波长的选择、探测方式的优化等等，都是研发中需要认真考虑的问题。

事实上，除了肤色差异，体表毛发、汗液等因素也都有可能对测量的准确性带来影响。死磕这些看似“琐碎”的问题，不断创造性地寻求性能、成本和易用性之间的理想平衡点，正是做产品相对于做科研的区别之一，也是乐趣所在。

得益于消费电子领域特别是智能手机的飞速发展迭代，CMOS、VCSEL、MiniLED、ToF、蓝牙无线模组等一大批技术和器件，越来越外溢到医健创业者手中，标新立异的方案不再稀缺，扎扎实实地趟过深水区才是考验。从这个意义上讲，我们乐于在可穿戴设备方向上见到越来越多类似本文这样“平淡无奇”的研究，虽然这样的研究对于医疗器械开发而言是再自然不过的事情。

译者简介

陈宝麟

微创医疗

陈宝麟，CCI三期学员、执委、宣传企划部部长；微创医疗新兴医学科技知行讲习所专业教育总监；《中国心血管医疗器械产业创新白皮书》编委、获优秀作者奖。

CCI心血管医生创新俱乐部

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本期策划：沈雳

责任编辑：陈宝麟

编译作者：陈宝麟

点评作者：李嘉男

后期制作：汪蕊