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美國塔夫茨大學(xué)研究人員開發(fā)出一種能“讀懂”膚色的新型血氧監(jiān)測設(shè)備。這款血氧儀可自動(dòng)識別使用者的皮膚反射特征，并動(dòng)態(tài)調(diào)整測量參數(shù)，從而提高不同膚色人群血氧、心率和呼吸頻率檢測的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)顯示，該設(shè)備在不同膚色受試者中測得的血氧飽和度結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備高度一致，且未發(fā)現(xiàn)明顯膚色相關(guān)偏差。相關(guān)成果發(fā)表于最新一期《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》。

脈搏血氧儀是臨床常用的無創(chuàng)生命體征監(jiān)測設(shè)備，通過發(fā)射紅光和紅外光，利用氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對不同波長光的吸收差異，計(jì)算血氧飽和度。然而，由于皮膚色素、血流狀態(tài)和年齡等因素會影響光信號的傳播和反射，傳統(tǒng)設(shè)備在部分人群中的測量準(zhǔn)確性可能受到影響。

為解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了名為“ChromaSense”的可穿戴監(jiān)測系統(tǒng)。該設(shè)備采用手表大小的裝置佩戴于手腕，通過檢測皮膚和組織反射光線獲取數(shù)據(jù)。與固定光照參數(shù)的傳統(tǒng)設(shè)備不同，ChromaSense會先分析使用者的皮膚反射特征，再動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射光強(qiáng)和信號處理算法，以適應(yīng)不同個(gè)體的差異。

此前，在對50名不同膚色參與者的測試中，ChromaSense測得的血氧飽和度與標(biāo)準(zhǔn)參考血氧儀結(jié)果誤差僅為1.4%。在最新研究中，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在美國加州大學(xué)舊金山分校低氧研究實(shí)驗(yàn)室開展測試，讓受試者血氧飽和度在70%—100%范圍內(nèi)變化，并與直接檢測血液氧含量的參考設(shè)備進(jìn)行對比。

結(jié)果顯示，ChromaSense測量誤差控制在2.87%以內(nèi)，達(dá)到美國食品和藥物管理局的性能要求。在黑人、亞洲人、西班牙裔、白人及多種族背景參與者中，該設(shè)備均未出現(xiàn)明顯的膚色相關(guān)偏差。

研究團(tuán)隊(duì)介紹，ChromaSense采用的核心技術(shù)為光電容積描記術(shù)（PPG）。該技術(shù)通過捕捉人體微血管血容量隨心跳變化產(chǎn)生的光學(xué)信號，獲取心率、呼吸頻率和血氧等生理指標(biāo)。

此外，研究團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)展ChromaSense功能，實(shí)現(xiàn)無袖帶血壓監(jiān)測。目前，團(tuán)隊(duì)已利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型分析大規(guī)模醫(yī)療數(shù)據(jù)庫中的PPG波形數(shù)據(jù)，根據(jù)不同人群特征預(yù)測血壓變化。在對2315名ICU患者數(shù)據(jù)的分析中，該模型預(yù)測收縮壓和舒張壓的準(zhǔn)確率最高可達(dá)90%。

研究團(tuán)隊(duì)表示，未來將嘗試把這一機(jī)器學(xué)習(xí)模型集成到ChromaSense設(shè)備中，使其成為能夠適應(yīng)不同人群特征的綜合健康監(jiān)測平臺。