Smartwatch wykorzystujący sztuczną inteligencję może wykrywać nadciśnienie tętnicze bez tradycyjnego pomiaru ciśnienia za pomocą mankietu. Badanie opublikowane w „Nature” wykazało, że system osiągnął czułość 65,8%, wobec 55,3% dla pomiarów gabinetowych. Technologia może wspierać wczesne wykrywanie nadciśnienia, choć nie zastępuje standardowej diagnostyki.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak smartwatch wykorzystuje sztuczną inteligencję do wykrywania nadciśnienia tętniczego bez tradycyjnego mankietu.
- Jaką czułość i swoistość osiągnął system AI w porównaniu z pomiarami ciśnienia w gabinecie lekarskim.
- Jak przebiegało badanie obejmujące dane zebrane od ponad 2100 uczestników.
- Czy smartwatch może zastąpić tradycyjny ciśnieniomierz i jakie są ograniczenia tej technologii.
Sztuczna inteligencja w wykrywaniu nadciśnienia tętniczego
Nadciśnienie tętnicze należy do najważniejszych modyfikowalnych czynników ryzyka chorób sercowo-naczyniowych, w tym zawału serca i udaru mózgu. Problemem pozostaje jego późne rozpoznawanie, ponieważ choroba przez wiele lat może rozwijać się bez wyraźnych objawów. Według danych przytoczonych przez autorów badania ponad połowa dorosłych z nadciśnieniem nie jest świadoma swojej choroby. Dlatego naukowcy poszukują rozwiązań umożliwiających identyfikację osób wymagających dalszej diagnostyki.
Jednym z takich narzędzi mogą być smartwatche wyposażone w czujniki optyczne i algorytmy sztucznej inteligencji. Dotychczas jednak ograniczeniem była konieczność kalibracji urządzeń względem tradycyjnych pomiarów ciśnienia. Zespół kierowany przez Ming-Zhera Poha opracował system, który analizuje sygnały rejestrowane przez smartwatch i na ich podstawie ocenia prawdopodobieństwo występowania nadciśnienia.
Jak smartwatch wykrywa wysokie ciśnienie krwi?
Opracowany system wykorzystuje dane zbierane przez konsumencki smartwatch Google oraz algorytm głębokiego uczenia. Analiza opiera się na trzech rodzajach informacji:
- Fotopletyzmografii (PPG) – optycznym pomiarze zmian objętości krwi w drobnych naczyniach pod skórą.
- Danych z akcelerometru – informacji o ruchach nadgarstka, które pomagają interpretować rejestrowane sygnały.
- Wzroście użytkownika – dodatkowej zmiennej wykorzystywanej przez model AI.
Algorytm analizuje powtarzające się pomiary i identyfikuje wzorce związane z podwyższonym ciśnieniem tętniczym. Co istotne, system nie wymaga wcześniejszej kalibracji za pomocą ciśnieniomierza z mankietem. Nie oznacza to jednak, że smartwatch bezpośrednio mierzy wartości ciśnienia skurczowego i rozkurczowego.
Zamiast tego określa prawdopodobieństwo nadciśnienia, wykorzystując informacje pośrednie dotyczące układu krążenia.
Prawie 500 tys. godzin danych wykorzystanych do trenowania AI
Naukowcy wykorzystali do trenowania systemu niemal 500 tys. godzin danych zarejestrowanych przez smartwatche u 2109 uczestników. Tak duży zbiór pozwolił algorytmowi analizować zmienność sygnałów fizjologicznych rejestrowanych podczas codziennego użytkowania urządzenia. Następnie system poddano dodatkowym testom w kilku grupach uczestników.
Kluczowym etapem była walidacja obejmująca 196 osób. Wyniki uzyskane przez smartwatch porównano z tradycyjnymi pomiarami ciśnienia wykonywanymi w gabinecie lekarskim. Jako metodę referencyjną zastosowano 24-godzinne ambulatoryjne monitorowanie ciśnienia tętniczego (ABPM), uznawane za jedną z najważniejszych metod potwierdzania nadciśnienia. Dzięki temu badacze mogli ocenić, jak skutecznie obie metody identyfikują osoby rzeczywiście spełniające kryteria nadciśnienia tętniczego.
Smartwatch osiągnął czułość 65,8%. Jak wypada na tle pomiarów gabinetowych?
Wyniki wykazały, że system wykorzystujący sztuczną inteligencję osiągnął czułość porównywalną z tradycyjnymi pomiarami wykonywanymi w gabinecie lekarskim. Czułość smartwatche’a wyniosła 65,8%, podczas gdy pomiary gabinetowe osiągnęły 55,3%. Oznacza to, że system AI prawidłowo identyfikował około 66 na 100 osób z nadciśnieniem, natomiast metoda gabinetowa około 55 na 100. Różnica nie była jednak statystycznie istotna, dlatego nie można na tej podstawie stwierdzić, że smartwatch jest skuteczniejszy od standardowego badania.
Obie metody uzyskały również swoistość na poziomie 90%, co oznacza, że prawidłowo klasyfikowały około 90 na 100 osób bez nadciśnienia. Wyniki wskazują, że analiza danych z urządzenia noszonego na nadgarstku może stanowić użyteczne narzędzie przesiewowe, szczególnie u osób, które nie wykonują regularnych pomiarów ciśnienia.
Czy smartwatch z AI może zastąpić tradycyjny ciśnieniomierz?
Pomimo obiecujących rezultatów autorzy podkreślają, że opracowany system nie zastępuje pomiarów wykonywanych za pomocą ciśnieniomierza z mankietem. Przede wszystkim smartwatch nie dostarcza bezpośrednich wartości ciśnienia tętniczego, które są niezbędne do rozpoznawania nadciśnienia, oceny jego nasilenia i monitorowania skuteczności leczenia.
Ponadto czułość wynosząca 65,8% oznacza, że część osób z nadciśnieniem nie zostanie prawidłowo zidentyfikowana przez algorytm. Dlatego prawidłowy wynik analizy smartwatcha nie wyklucza choroby, a sygnał wskazujący na możliwe nadciśnienie wymaga potwierdzenia standardowymi metodami diagnostycznymi.
Znaczenie technologii dla profilaktyki chorób sercowo-naczyniowych
Największą zaletą opracowanego rozwiązania może być możliwość prowadzenia pasywnej oceny ryzyka nadciśnienia podczas codziennego użytkowania smartwatcha. W przeciwieństwie do pojedynczego pomiaru gabinetowego urządzenie może gromadzić dane przez dłuższy czas, bez konieczności każdorazowego zakładania mankietu. W przyszłości podobne systemy mogłyby wspierać identyfikację osób wymagających konsultacji lekarskiej i wykonania pomiarów ciśnienia.
Jednocześnie konieczne są dalsze badania dotyczące skuteczności technologii w różnych populacjach, jej praktycznego zastosowania oraz wpływu na rzeczywistą wykrywalność nadciśnienia. Samo rozpoznawanie sygnałów sugerujących chorobę nie oznacza bowiem jeszcze, że zastosowanie systemu zmniejsza liczbę zawałów serca, udarów mózgu czy zgonów sercowo-naczyniowych.
Główne wnioski
- Smartwatch z AI wykrywał nadciśnienie z czułością 65,8%, wobec 55,3% dla pomiarów gabinetowych. Różnica nie była statystycznie istotna.
- Obie metody osiągnęły swoistość 90%, co oznacza prawidłowe rozpoznawanie 90% osób bez nadciśnienia.
- System wytrenowano na prawie 500 tys. godzin danych od 2109 osób, a następnie przeprowadzono walidację u 196 uczestników.
- Smartwatch nie zastępuje tradycyjnego ciśnieniomierza, ale może wspierać wczesne wykrywanie nadciśnienia bez konieczności kalibracji mankietem.
Źródło:
- https://www.nature.com/articles/s41586-026-11336-3
