科學家開發了一套利用像Amazon Echo 和Google Home 這樣的智能音箱,自動監控附近人體心律的系統,即將成為監控家人心臟健康的好幫手。

現在,這些智能音箱可以收聽主人的指令控制家裏的電器,或監控家人的一些健康問題,比如嬰兒的呼吸和在家人心臟病發作的時候發出警報等。

華盛頓大學的人工智能系統工程師利用這些設備,竟然能夠準確地測出人體心率這樣細微的動靜。這些音箱直接「聽見」屋內人們的心跳嗎?並非如此。

這套系統讓音箱持續發出一種人耳聽不見的聲音,再接收從人體彈回的聲音信號,利用人工智能算法分析信號的變化,從中找出人體心跳產生的皮膚細微的顫動,最後確定心律的信息。

撰寫這套系統研究報告的主要作者王安然(Anran Wang,音譯)說:「人體呼吸導致胸腔起伏的變化,比心跳導致的皮膚顫動強幾個數量級,而且呼吸的信號並不規律,無法簡單地把呼吸信號從數據中用某種規律過濾去掉,因此要從如此複雜的數據中分離出心跳信號是個很大的挑戰。」

確定心跳信號後,系統最終的目標是測出人體的心律。心律是心臟跳動的規律,而心率是心臟每分鐘跳的次數。現在智能手錶和運動手環這些穿戴設備都是計數人體每分鐘心跳的次數。

但是醫生更需要知道的是人體的心律,即兩次心跳之間時間間隔的規律。例如一個人每分鐘心跳60 次,這可以是均勻地每秒一次,

也有可能是不均勻的跳動「心律不齊是常見的一種心臟問題,這可能導致中風,但是這種病症何時發生這很難預料,所以臨床並不容易確診。如果有低成本、可以頻繁監控心律的設備,將對這種疾病的及早發現和治療帶來革命性的變化。」華盛頓大學醫學院心臟病學助理教授斯里達(Arun Sridhar)說。

研究稱,這個系統可以測出音箱前面一兩呎範圍內人體的心律。

研究人員分別對26 名健康人士和24 名患有包括心房顫動和心力衰竭等各種心臟疾病的患者進行檢測,並與標準的心律檢測儀器測量的結果進行對比。結果顯示,在蒐集到健康受試者的12,300 次心跳信號中,心律測量值與標準儀器誤差在28 毫秒內;在心臟病患者的5,600 次心跳數據中,心律測量值與標準儀器誤差不到30 毫秒。

研究人員表示,現在這個系統可以用於隨時檢測,當人們顧慮自己心律是否正常的時候,坐在這個系統前面進行檢測。研究者希望將來改進系統,在人們睡覺的時候持續進行監控,這些數據對醫生的診斷很有幫助。

這份研究3 月9 日發表於《通訊‧ 生物》(Communications Biology)期刊。◇