Ieguvumi:
- Spēja izskaidrot iespējas un nepilnības valkājamo sensoru datu (PPG, akselerometra, ādas temperatūras) apstrādē ar mākslīgo intelektu
- Spēja novērtēt kustības artefaktus, ādas toņa novirzes un nemedicīnisku ierīču ierobežojumus
- Spēja pārvaldīt viltus trauksmes slogu un nepārtrauktas uzraudzības brīdinājumu klīniskās pārbaudes nepieciešamību
Valkājamas ierīces (viedie pulksteņi, aproces, plāksteri, gredzeni) ir ienesuši fizioloģiskos mērījumus ārpus slimnīcas un ikdienas dzīvē. Šīs ierīces nepārtraukti mēra sirdsdarbības ātrumu, skābekļa piesātinājumu, aktivitāti, miegu un dažreiz arī EKG. Biomedicīnas inženierim tas ir bezprecedenta datu avots: ne tikai dažas minūtes laboratorijā, bet nedēļas nepārtraukta uzraudzība reālajā dzīvē. Bet šie dati ir tālu no kontrolētajiem klīniskās vides apstākļiem. Šajā nodaļā mēs redzēsim iespējas, svarīgākās nepilnības (kustības artefakts, ādas toņa novirze, ierīces klase) un viltus trauksmes slogu valkājamo sensoru datu apstrādē ar mākslīgo intelektu.
Izdarīsim atšķirību uzreiz: lielākā daļa patērētāju valkājamo ierīču nav medicīnas ierīces; Tas ir paredzēts "veselīga dzīvesveida/labsajūtas" nolūkiem. Dažas funkcijas (noteikti EKG vai priekškambaru mirdzēšanas paziņojumi), iespējams, ir saņēmušas normatīvo aktu apstiprinājumu, taču pat tās nav diagnostiskas, bet attiecas uz ārstu. Mākslīgais intelekts rada tendences un izpratni par šiem datiem; Diagnoze pieder ārstam.
Sensoru veidi un ko tie mēra
PPG (fotopletismogrāfija): sūta zaļo/infrasarkano gaismu uz ādu un novērtē pulsa ātrumu un netieši skābekļa piesātinājumu no atstarošanas izmaiņām. Tas ir lēts un izplatīts, taču ļoti jutīgs pret kustību.
Akselerometrs: mēra kustību un pozīciju; To izmanto soļu skaitīšanai, kritiena noteikšanai un miega/aktivitātes klasifikācijai.
Ādas temperatūra un elektrodermālā aktivitāte: temperatūras tendences un vadītspēja svīšanas dēļ; Tas sniedz netiešas norādes stresa un cikla uzraudzībā.
Viena pievada EKG: dažas ierīces veic īslaicīgu viena pievada EKG, saskaroties ar pirkstu. Tas neaizstāj 12 novadījumu diagnostisko EKG; Tas ir ierobežots skenēšanas rīks.
Trīs svarīgākie slazdi
Kustības artefakts. PPG signāls tiek izkropļots ejot, vicinot vai braucot. Modelis kustības troksni var sajaukt ar sirdsdarbību. Tātad valkājamajā AI akselerometra dati liek PPG uzdot jautājumu: vai tas ir uzticams? (sensoru saplūšana).
Ādas tonis un fiziskā novirze. Optiskie sensori var būt mazāk precīzi ar tumšākiem ādas toņiem, tetovējumiem un zemu perfūziju (auksts, slikta cirkulācija). Ja modelis tiek apmācīts galvenokārt ar gaišiem, jauniem, veseliem lietotājiem, tas pieļaus sistemātiskas kļūdas dažādās grupās. Tas ir taisnīguma un pacientu drošības jautājums.
Ierīces klase un konteksts. Patērētāju ierīču dati nav tik precīzi kā klīniskā monitora dati. Tādas etiķetes kā "miega stadija" vai "stresa rādītājs" bieži ir aptuvenas aplēses, un tās nav apstiprinātas klīniskai diagnozei.
Trīs mini futrāļi: pēc skaitļiem
1. gadījums — viltus trauksmes slodze. Paziņojumu par priekškambaru fibrilāciju funkcija aktīvajā lietotāju grupā ģenerēja tūkstošiem paziņojumu mēnesī; Neliela daļa ziņojumu bija patiesi, kad tos apstiprināja apstiprinoša medicīniskā EKG. Fakts, ka daudzi veseli lietotāji bija noslogoti ar nevajadzīgu satraukumu un nevajadzīgu iekļūšanu klīnikā, atgādināja, ka ar zemu pirmstesta varbūtību daudzi pozitīvi ziņojumi var izrādīties nepatiesi. Paziņojums bija skrīninga zīme, nevis diagnoze.
2. gadījums — kustību traucē pulss. Skriešanas pētījumā PPG sirdsdarbības ātrums tika fiksēts uz roku šūpošanas frekvenci, uzrādot 130, nevis faktisko 160. Kad tika pievienota akselerometra saplūšana, sirdsdarbības uzticamības karodziņš tika pazemināts periodos, kuros bija intensīva kustība, un kļūdainas vērtības netika ziņots. Sensoru saplūšana ievērojami palielināja precizitāti.
3. gadījums — tendenču uztveršana. Pēc ICU izrakstīšanas novēroja, ka valkājamās ierīces lēna sirdsdarbības ātruma palielināšanās miera stāvoklī vairāku dienu laikā tika novērota pirms infekcijas attīstības, kas ļāva agrīni novērtēt pacientu. Vērtība šeit nebija atsevišķs mērījums, bet gan tendence attiecībā pret paša bāzes līniju; Tomēr lēmums tika pieņemts, pamatojoties uz ārsta novērtējumu.
Vāja uzvedne / spēcīga uzvedne
Vāja uzvedne:
Paskatieties uz mana pulksteņa datiem, vai es esmu slims?[dati]
Spēcīga uzvedne:
Jūsu loma: Jūs esat valkājams datu analīzes palīgs (TU NESAT DIAGNOZE, ne medicīnas ierīce). Novērtējiet šādus anonīmus valkājamos mērījumus:- Interpretējiet vērtības kā TREND attiecībā pret pašas personas bāzes līniju, piešķirot diagnozi vienam mērījumam.- Atzīmējiet iespējamos kustības artefakta periodus un zemu signāla kvalitāti.- Katrā izdrukā norādiet, ka ierīce nav apstiprināta medicīniskai diagnostikai.- Beigās atsevišķi norādiet karogus "Ieteicama ārsta konsultācija". Anonīmi mērījumi: [HR tendence, SpO2, aktivitāte, miegs, signāla kvalitāte]
Četras kopējamas veidnes
1) Tendenču analīze:
Apkopojiet šādas 14 dienu sirdsdarbības ritma rindas miera stāvoklī kā tendenci atbilstoši personas sākuma līmenim; Atzīmējiet būtiskas novirzes. Neveiciet diagnozi. Sērija: [dati]
2) Signāla kvalitātes atzīmēšana:
Šajā PPG pulsa sērijā atzīmējiet kā “zemas ticamības” iespējamos kustības artefaktus, pamatojoties uz pievienotajiem akselerometra datiem. Dati: [sērija]
3) Viltus trauksmes novērtējums:
Paziņojuma funkcijai izveidojiet informatīvu piezīmi, kurā paskaidrots, cik daudz pozitīvu paziņojumu var būt kļūdaini pozitīvi ar zemu pirmstesta varbūtību.
4) Lietotāja informācijas teksts:
Uzrakstiet ekrānā tekstu, kas parāda valkājamas ierīces izvadi: "Šī nav medicīniska diagnoze; ja jums ir simptomi, konsultējieties ar ārstu" vienkāršā valodā.
Modeļa loma: pēc uzdevuma veida
Uzdevuma veids
AI ieguldījums
kritiskums
verifikācija
Aktivitāšu/soļu klasifikācija
augsts
zems
pārbaude uz vietas
Atpūtas HR tendence
augsts
vidējs
Bāzes salīdzinājums
Miega stadijas novērtējums
vidējs
zems
Rupji, ne klīniski
Ritma paziņojums (skenēšana)
vidējs
augsts
Medicīniskā EKG + ārsts
diagnostikas lēmums
Nav
ļoti augsts
Klīniskais novērtējums
Padoms. Meklējiet valkājamo datu tendences personas vēsturē, nevis vienu momentuzņēmumu. Visvērtīgākie signāli ir cilvēka novirze no savas bāzes līnijas; Populācijas vidējais rādītājs var maldināt individuālo interpretāciju.
Uzmanību: tas, ka valkājamai ierīcei ir “sertificēta funkcija”, nenozīmē, ka visi tās rezultāti ir klīniski precīzi. Apstiprinājums ir derīgs tikai noteiktai funkcijai un lietojumam; Pārējie rādītāji galvenokārt ir aprēķini labsajūtas nolūkos.
Biežas kļūdas
- Patērētāju ierīču datu maldināšana ar klīniskiem datiem. Lielākā daļa ierīču nav apstiprinātas diagnostikai.
- Kustības artefakts netiek filtrēts. Bez akselerometra saplūšanas PPG sirdsdarbības ātrums būtu maldinošs.
- Ādas toņa novirzes ignorēšana. Optiskie sensori dažādās grupās darbojas ar atšķirīgu precizitāti.
- Neņemot vērā viltus trauksmes slogu. Ar zemu pirmstesta varbūtību daudzi pozitīvie rezultāti var būt nepatiesi.
- Diagnozes piešķiršana vienam mērījumam. Vērtība ir jāinterpretē kā tendence, un lēmums jāatstāj ārsta ziņā.
Rezumējot
- Valkājamas ierīces nodrošina nepārtrauktus, reālās dzīves datus, taču lielākā daļa nav medicīnas ierīces.
- PPG ir pakļauts kustības artefaktam; sensoru saplūšana (ar akselerometru) uzlabo precizitāti.
- Ādas toņa novirze optiskajos sensoros ir godīguma un drošības problēma.
- Ar zemu pirmstesta varbūtību daudzi ziņojumi var būt kļūdaini pozitīvi; viltus trauksmes slogs ir jāpārvalda.
- Lielākā vērtība ir tendencē; Diagnozi vienmēr nosaka ārsts.
Lietojumprogrammas uzdevums
Izveidojiet 14 dienu sirdsdarbības ritma sēriju miera stāvoklī (ietver lēnu pieaugumu no sākotnējā līmeņa) no valkājamas ierīces. Izmantojot jaudīgo uzvedni, lieciet modelim interpretēt šo sēriju kā tendenci un pārbaudiet, vai tā diagnosticē vienu dienu. Pēc tam rindkopā aprakstiet ierīces klīniskās robežas un “konsultēties ar ārstu” slieksni.
kontrolsaraksts
- [ ] Es zinu izplatītākos valkājamos sensorus (PPG, akselerometru, temperatūru, viena kanāla EKG) un to ierobežojumus.
- [ ] Es sapratu kustības artefaktu un sensoru saplūšanas lomu.
- [ ] Es saprotu, ka ādas toņa novirze ir godīguma un drošības problēma.
- [ ] Es varu novērtēt viltus trauksmes slogu un zemas pirmspārbaudes varbūtības ietekmi.
- [ ] Es sapratu, ka valkājamos datus interpretēju kā tendenci, un diagnozi atstāju ārsta ziņā.