胡朗 李妍
空军军医大学唐都医院
在第72届美国心脏病学学会年会（ACC.23）最新临床试验（Late-Breaking Clinical Trials, LBCTs）专场，罗伯特伍德约翰逊大学医院教授Partho P. Sengupta博士公布了关于腕带式肌钙蛋白I传感器的最新研究结果。特别邀请空军军医大学唐都医院李妍教授/胡朗博士介绍该研究概况并进行点评。腕带式钙蛋白I传感器提供了一种连续无创的监测手段，并联合数据传输和深度学习网络。继可穿戴心电监测设备之后，腕带式肌钙蛋白I传感器为急性心梗无创监测提出更多可能。
背景介绍
近20年以来，我国心肌梗死的发病率和死亡率逐年升高。最新数据显示，我国每年突发急性心肌梗死的患者超过100万人。随着经皮冠状动脉支架术（PCI）术的广泛普及，心梗患者到院后的死亡率从以前的30%下降到了现在的不到5%。然而，超过一半的急性心梗患者由于未能及时接受手术治疗，在家中或转运途中死亡。如何有效的对高危患者进行监测，以早期识别急性心梗的发生，是挽救患者生命的关键。随着物联网技术、5G技术等新基建的不断普及应用，智能可穿戴式健康监测设备各展风采。针对冠心病高危人群，可穿戴心电监测设备已经获得长足发展。肌钙蛋白I（cTnI）是心肌细胞损伤最敏感和最特异性的血清标志物之一，通过检测血液肌钙蛋白I水平可快速准确的判断急性心梗的发生。目前常用的肌钙蛋白I检测手段是抽血检测，存在有创、不能连续监测的缺点。
图1. 研究设计图
研究结果
一项临床前研究提出了腕带式传感器（Transdermal infrared spectrophotometric sensor, Transdermal-ISS）可能用于心梗损伤标志物的实时检测。为了研究Transdermal-ISS对于疑似心梗患者无创检测肌钙蛋白I的灵敏度和特异度，罗伯特伍德约翰逊大学医院教授Partho P. Sengupta博士团队进行了真实世界研究，对比住院心梗患者任意时间点血样采集检测的和Transdermal-ISS记录的超敏肌钙蛋白I水平，观察Transdermal-ISS设备联合深度机器学习判断肌钙蛋白I升高的灵敏度和特异度。该研究为一项多中心观察性研究（图1）。主要的纳入标准为：因急性冠脉综合征住院治疗的患者，包括：ST段抬高型心肌梗死、非ST段抬高型心肌梗死以及不稳定型心绞痛。排除标准为：有纹身、疤痕、开放性伤口或可能干扰透皮装置的病变、特发性肺动脉高压、植入装置、怀孕、活动性恶性肿瘤、拒绝或无法提供知情同意的患者。
图2. 机器深度学习流程
研究前期纳入三个中心的134名ACS患者，对比实验室有创检测肌钙蛋白I水平和Transdermal-ISS设备检测数据，进行深度机器学习，以获得Transdermal-ISS设备判断肌钙蛋白I升高的标准（图2）。随后在这134名患者中进行内部5折交叉验证（internal 5-fold cross validation），获得ROC曲线、检测灵敏度、特异度（图3-5）。结果显示，Transdermal-ISS设备判断肌钙蛋白I升高的灵敏度达到了0.86 [0.80-0.91]，特异度达到了0.82 [0.72-0.92]，阳性预测值为0.95 [0.91 - 0.98]，阴性预测值为0.60 [0.48 - 0.75]。为了进一步检测基于Transdermal-ISS设备联合深度机器学习的检测能力，团队继续纳入了其它两个中心的45名ACS患者进行外部交叉验证（图3-5）。结果显示，Transdermal-ISS设备判断肌钙蛋白I升高的灵敏度达到了0.94 [0.87 - 1.0]，特异度达到了0.64[0.40 - 0.84]，阳性预测值为0.85 [0.74 - 0.94]，阴性预测值为0.82 [0.61 - 1.0]。以上结果表明，Transdermal-ISS设备联合深度机器学习，判断肌钙蛋白I升高表现出极好的灵敏度和特异度，有较好的检测能力。
图3. 入组ACS患者基本资料
图4. 入组ACS患者心血管相关指标
图5. 内、外部交叉验证ROC曲线
图6. Transdermal-ISS检测结果与造影结果、心脏超声结果关联分析
最后，为了检测Transdermal-ISS设备对于急性心肌梗死的诊断价值，研究者对88名ACS患者检测结果分别和造影结果、心脏超声结果进行了关联分析，结果显示其优势比（odd ratio）分别达到了4.69（P=0.019）和3.37（P=0.046）（图六）。
专家点评
胡朗博士：继可穿戴心电监测设备之后，集成了深度机器学习技术的腕带式钙蛋白I传感器为急性心肌梗死的快速诊断和及早治疗提供了另一种无创手段。其优点在于保证了检测效能的同时，实现了无创和实时监测。该研究在临床前研究的基础上，为Transdermal-ISS设备的实际应用提供了进一步的实验依据。当然，研究所获得的相关结果和结论还需要大样本临床研究的进一步验证。另外，Transdermal-ISS设备的应用场景不应仅仅局限于研究设定的住院ACS患者监测中，其应用场景还可拓展到门诊患者、心脏康复患者甚至是冠心病高危人群的日常监测中。
李妍教授：近年来，可穿戴技术和可穿戴智能健康监测设备发展十分迅猛。其优点十分突出，具有低负荷、可移动操作、使用简便、支持长时连续工作和无线数据传输等特点，充分体现了智能-生物-技术的融合。随着我国人口老龄化，心血管疾病的发病率逐年升高。如何有效对心血管疾病高危人群尤其是老年人群进行早期监测、及时治疗和长期管理，是医患共同面临的难题。借助于物联网、人工智能和可穿戴技术等新兴技术，医生得以远程监护患者健康情况，及时做出反应，患者本人也得以获得更大出行自由，不必时常到医院就诊。尽管可穿戴医疗领域已经获得快速发展，其发展程度还远远不能满足患者需求。我国的广大心血管疾病患病人群，对可穿戴设备的多样性、丰富性、功能性提出了更高要求。可以预见，在不久的将来，冠心病、高血压、糖尿病等慢性疾病的患者将不仅接受药物治疗，还接受包括远程监测、远程治疗方案调整、生活方式管理和可穿戴式给药在内的整体疾病管理方案。
专家简介
李妍
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胡朗
空军军医大学唐都医院
空军军医大学唐都医院心血管内科主治医师、讲师，医学博士。担任团队基础-转化研究组长，主要从事细胞能量代谢、线粒体功能与心血管疾病相关基础和转化研究工作。以第一作者发表SCI论文6篇，总影响因子52.7，其中IF≥10分3篇。参与国家自然科学基金面上项目5项。2020年获全军优秀硕士论文奖，2019年获中国医师协会心血管内科分会“步长杯”青年研究者大赛二等奖。