喬若靜/編譯

移動(dòng)數(shù)據(jù)與定制測量

喬若靜/編譯

智能手機(jī)健身應(yīng)用程序可以從人群中收集大量健康數(shù)據(jù)

幾十年來，世界各地的醫(yī)生們一直在使用一種簡單的方法來測量患者的心血管健康程度，即讓人們?cè)趫?jiān)硬平坦的路面上行走，看在6分鐘里可以走多長距離。這種測試方法還一直被用來預(yù)測即將進(jìn)行肺移植患者的生存率、評(píng)估肌肉萎縮癥的患病程度，以及評(píng)估心血管總體健康程度等。

行走測試法被應(yīng)用于許多試驗(yàn)和研究中，但即使是最大規(guī)模的研究也很少有超過1 000人參與。然而，在尤安·阿什利（Euan Ashley）于2015年3月啟動(dòng)的一項(xiàng)心血管研究項(xiàng)目中，短短的兩周內(nèi)他就收集到6 000人的測試結(jié)果?！斑@是很不同尋常的?！彼固垢４髮W(xué)心血管疾病中心負(fù)責(zé)人、遺傳學(xué)家阿什利說道，“在過去，如果幸運(yùn)的話，參與數(shù)據(jù)測試的病人通常只有數(shù)幾百人而已?！?/p>

阿什利希望，如此規(guī)模的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，能夠告訴他關(guān)于身體活動(dòng)和心臟健康之間關(guān)系的很多信息。能夠?qū)崿F(xiàn)如此大規(guī)模數(shù)據(jù)研究的原因是因?yàn)椋喝缃駭?shù)以百萬計(jì)的人們都配備有智能手機(jī)和健身追蹤器或傳感器，可以記錄下人們的各種健身活動(dòng)數(shù)據(jù)資料。通過醫(yī)療衛(wèi)生保健研究人員的研究，試問從這類設(shè)備中可以得到哪些有收集價(jià)值的數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)的可靠性又如何？通過對(duì)成千上萬人在各種日?；顒?dòng)中所收集數(shù)據(jù)的分析，他們還可以學(xué)到些什么呢？以及如何運(yùn)用大數(shù)據(jù)算法來解讀這些追蹤器和傳感器上的讀數(shù)？

到7月份為止，美國已有超過40 000人報(bào)名參加了阿什利的研究，實(shí)驗(yàn)所用工具是一款針對(duì)心血管疾病而設(shè)計(jì)的iPhone應(yīng)用程序MyHeart Counts。阿什利預(yù)計(jì)，隨著這款應(yīng)用程序在全國各地的推廣和普及，參加人數(shù)還將繼續(xù)大幅增加。這項(xiàng)由科學(xué)家設(shè)計(jì)、由研究所審查委員會(huì)批準(zhǔn)、并要求知情同意的研究，要求參與者回答關(guān)于他們健康和風(fēng)險(xiǎn)因素的一些問題，并通過手機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)傳感器收集參加者七天內(nèi)活動(dòng)情況的數(shù)據(jù)信息。還要求他們做6分鐘步行試驗(yàn)，通過手機(jī)測量步行6分鐘通過的距離。如果參與者已做過血檢，可將相關(guān)數(shù)據(jù)信息輸入，如膽固醇和葡萄糖水平等。每隔三個(gè)月，應(yīng)用程序會(huì)重新測試并更新相關(guān)數(shù)據(jù)。

利用移動(dòng)數(shù)據(jù)做更多的事情

醫(yī)生們都知道，身體活動(dòng)是長期心臟健康的一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)測指標(biāo)，阿什利說道。但目前還不甚清楚的是，什么樣的運(yùn)動(dòng)才是最好的，還是不同的人群有著適合于自己的不同類型的鍛煉形式。My-Heart Counts應(yīng)用軟件也許打開了回答這個(gè)問題的窗戶?！拔覀兛梢酝ㄟ^分組實(shí)驗(yàn)來找到這種差異?！彼f，“數(shù)據(jù)也許很多很嘈雜，但如果我們有足夠多的數(shù)據(jù)，就可以從中發(fā)現(xiàn)相關(guān)蛛絲馬跡?！?/p>

龐大的數(shù)據(jù)量，使得這樣的研究成為可能。傳統(tǒng)的研究可能沒有足夠的數(shù)據(jù)量通過分組分群來獲得具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著意義的結(jié)果。比較罕見的事件可能不會(huì)發(fā)生在較小群體的樣本中，或可能只能產(chǎn)生一個(gè)微弱的信號(hào)，最終消失在雜亂的統(tǒng)計(jì)噪聲中。大數(shù)據(jù)可以克服這一不足，在足夠大的數(shù)據(jù)集中，一些小錯(cuò)誤可以輕易被消除掉。“你獲得的數(shù)據(jù)可能很嘈雜，但如果數(shù)據(jù)足夠多，你就可以找到代表某種意義的某個(gè)信號(hào)?！卑⑹怖f。

收集如此龐大的數(shù)據(jù)完全是有可能的，因?yàn)橛幸豢罘Q為研究工具箱（ResearchKit）的蘋果軟件可以用來開發(fā)用于這類研究的iPhone應(yīng)用軟件。My-Heart Counts就是ResearchKit開發(fā)并在同一天發(fā)布的5個(gè)應(yīng)用軟件之一，另幾款軟件正在試圖通過對(duì)大數(shù)據(jù)的開發(fā)利用，展開對(duì)帕金森病、乳腺癌、糖尿病和哮喘的研究。

帕金森病研究到7月共招募了約16 000名自愿者，這個(gè)實(shí)驗(yàn)用的也是行走測試，因?yàn)榕两鹕〉闹饕憩F(xiàn)為運(yùn)動(dòng)障礙。測試實(shí)驗(yàn)中，讓自愿者直線行走20步，通過手機(jī)的速度計(jì)和陀螺儀測量行走者的步態(tài)，評(píng)估他們的運(yùn)動(dòng)控制能力。同時(shí)要求他們每隔10秒鐘對(duì)著手機(jī)叫一聲“啊”，醫(yī)生通過對(duì)他們發(fā)聲震顫程度的測量，了解他們肌肉的緊張度。“使用移動(dòng)設(shè)備上的傳感器是一個(gè)很合適的辦法?！笨偛吭O(shè)在華盛頓西雅圖的一家非盈利生物醫(yī)學(xué)研究咨詢公司的數(shù)據(jù)開放倡導(dǎo)者約翰·威爾班克斯（John Wilbanks）說道。帕金森病應(yīng)用程序mPower就是這家公司與紐約羅徹斯特大學(xué)的醫(yī)生共同研發(fā)的，這個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)還使用調(diào)查問卷，通過與健身追蹤器的連接收集更多數(shù)據(jù)。

智能手機(jī)和智能手表的操作系統(tǒng)（如Windows系統(tǒng)和Android系統(tǒng)）編寫有類似的應(yīng)用程序。同樣裝有類似應(yīng)用程序的還有不同公司開發(fā)的包括Basis、Fitbit和Jawbone在內(nèi)的大量可穿戴健身設(shè)備。另外，研究人員還在開發(fā)可隨時(shí)收集數(shù)據(jù)的其他類型的可穿戴傳感器，包括臨時(shí)性紋身和通過淚水測量血糖水平的隱形眼鏡等。與此同時(shí)研究人員還加快了對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的改裝開發(fā)，如改造糖尿病患者使用的連續(xù)性葡萄糖監(jiān)測儀，并將獲得的數(shù)據(jù)添加到智能手機(jī)的綜合數(shù)據(jù)資料庫中。

智能手機(jī)不僅僅能測量身體健康指標(biāo)，研究人員如今正在嘗試?yán)盟鼇碜龈嗟氖虑?，例如，跟蹤人的心理狀態(tài)和情緒健康，通過傾聽某人的聲音來辨別壓力程度，或通過追蹤身體活動(dòng)確定其社會(huì)互動(dòng)情況，以發(fā)現(xiàn)是否有抑郁狀況出現(xiàn)。

當(dāng)今便攜式設(shè)備越來越多地用于測量一系列人類活動(dòng)，而如今的電腦計(jì)算機(jī)能力也強(qiáng)大到可輕松處理海量的數(shù)據(jù)，研究人員希望這些都將有助于對(duì)人類健康問題取得前所未有的深刻了解。

移動(dòng)數(shù)據(jù)的測量目的與標(biāo)準(zhǔn)化

面對(duì)越來越多令人眼花繚亂的各種各樣的測量設(shè)備，研究人員既興奮又發(fā)愁?！斑@是一種令人興奮的混亂狀況?！奔又荽髮W(xué)舊金山分校生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)系的系主任艾達(dá)·西姆（Ida Sim）說道。

西姆是開放型移動(dòng)醫(yī)療的創(chuàng)始人之一，移動(dòng)醫(yī)療是一個(gè)開發(fā)處理和存儲(chǔ)來自各種設(shè)備和應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)并研發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化軟件以解決目前測量設(shè)備和數(shù)據(jù)混亂現(xiàn)狀的非盈利的公司。“大家都討厭標(biāo)準(zhǔn)化，但如果沒有它，很難準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)整合在一起?！彼f。對(duì)于一個(gè)需要正確解讀一份葡萄糖水平檢測報(bào)告讀數(shù)的醫(yī)生來說，重要的是要知道患者是否已經(jīng)餓了很長時(shí)間。

任何標(biāo)準(zhǔn)的建立都必須解決兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是來自某些設(shè)備的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度有多高；二是測量目的是什么。如今的許多健康追蹤器是為了告訴用戶，他們今天走的步數(shù)是否比上周多一些，而不是為了收集符合實(shí)驗(yàn)室要求的測量數(shù)據(jù)?！斑@些健康追蹤器所記錄的只是一般性的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，然后轉(zhuǎn)換為步數(shù)計(jì)算，以了解今天行走的步數(shù)是否比昨天更多一些，如此而已?！辈ㄊ款D東北大學(xué)研究個(gè)人健康信息的斯蒂芬·因蒂勒（Stephen Intille）說道。

為更好地了解設(shè)備實(shí)際上的測量目的究竟是什么，因蒂勒帶著一些自愿者進(jìn)入他的實(shí)驗(yàn)室里，將各種各樣的傳感器連接到他們的雙臂和雙腿上，其中不僅有商業(yè)化的設(shè)備，還有其他實(shí)現(xiàn)室專用傳感器，來記錄他們的運(yùn)動(dòng)、心率、呼吸和其他數(shù)據(jù)。2至3小時(shí)之后，他讀取了這些志愿者們行走、做家務(wù)和騎自行車等類似活動(dòng)的測量數(shù)據(jù)。然后因蒂勒拿掉與自愿者連接的其中一些傳感器，讓他們回家，在之后的幾天里，他們身上戴著的其余一些設(shè)備繼續(xù)收集他們真實(shí)生活中的數(shù)據(jù)。在接下來的三個(gè)月里，他再次切斷了與其中一兩種設(shè)備的連接。

通過這種方式，因蒂勒可以精確地發(fā)現(xiàn)商業(yè)化設(shè)備在某個(gè)特定活動(dòng)中究竟記錄的是什么。例如，某人熨衣服時(shí)，F(xiàn)itbit監(jiān)測器會(huì)產(chǎn)生一系列數(shù)據(jù)，而實(shí)驗(yàn)室設(shè)備記錄的只是這人的心率和呼吸。如果計(jì)算機(jī)可以被訓(xùn)練用來在實(shí)驗(yàn)室里識(shí)別不同活動(dòng)產(chǎn)生的不同的Fitbit讀數(shù)，那么也可以用來識(shí)別人們?cè)谡鎸?shí)生活環(huán)境中的活動(dòng)，并分析這些活動(dòng)對(duì)人們身體健康的影響。

“就我個(gè)人而言，我不認(rèn)為如果沒有與用戶的交互活動(dòng)，會(huì)有更好的效果?！币虻倮照f道。他的想法是，是否可以通過某種通話裝置與健身跟蹤器取得聯(lián)系以獲得數(shù)據(jù)，例如，在了解了某人的習(xí)慣之后，可以向他提出一些問題，比如：“您現(xiàn)在正在遛狗嗎？”他還認(rèn)為，為了獲得更全面的數(shù)據(jù)，人們可能需要穿戴不止一種設(shè)備，也許一個(gè)戴在手腕上，另一個(gè)套在腳踝上。

研究人員要獲得對(duì)人們健康狀況更多的了解，就需要更詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。知道人們走了多少步，或行走速度的快慢，或在健身房里的活動(dòng)強(qiáng)度，了解這些可能很容易，但要理解這些日常活動(dòng)對(duì)人們健康的影響有多大，可能就不那么容易了，斯坦福大學(xué)長壽研究中心名譽(yù)教授、醫(yī)學(xué)生理學(xué)家威廉·哈斯卡爾（William Haskell）說道。他亦是和因蒂勒一起驗(yàn)證商業(yè)追蹤器測量的合作人。

“對(duì)于低強(qiáng)度范圍的活動(dòng)，從站立到隨意走動(dòng)，我們所知甚少?！惫箍栒f道，“一天坐在辦公桌前，只是隨便立起來走動(dòng)一下，或是繞著辦公室好好地走幾圈，哪個(gè)效果更好，我們并不知道。”

早在40年前，哈斯卡爾就開始使用速度計(jì)跟蹤運(yùn)動(dòng)，對(duì)于通過可穿戴設(shè)備獲得數(shù)據(jù)他感到非常興奮。“這樣的技術(shù)已經(jīng)來到我們面前，”他說，“我們要做的只是驗(yàn)證它，用它24小時(shí)觀察人們的活動(dòng)情況?！?/p>

移動(dòng)數(shù)據(jù)與個(gè)性化治療

大量數(shù)據(jù)的獲得可以提高對(duì)健康研究的力度，同時(shí)可穿戴技術(shù)的出現(xiàn)也拓展了數(shù)據(jù)收集的途徑，通過24小時(shí)長期不間斷地監(jiān)測人們的日?；顒?dòng)，可以收集到之前難以獲得的各種不同類型的數(shù)據(jù)。

“大數(shù)據(jù)的意義不僅僅在于我們能夠獲得大量的數(shù)據(jù)，而且還在于這些數(shù)據(jù)來自于許多不同的來源。”西姆說道。

病人來看病時(shí)，她可以和他們交流20分鐘左右。但是，“他們不可能一直呆在我這里，對(duì)于他們其余時(shí)間里的活動(dòng)情況，我一無所知?！彼f，“我不知道在他們的日常生活中發(fā)生了些什么?！倍婚g斷的數(shù)據(jù)收集可能最終改變這種狀況，幫助醫(yī)生更好地為患者定制個(gè)性化的治療方案。西姆說道，但現(xiàn)在還有一個(gè)至關(guān)重要的缺失環(huán)節(jié)：還沒有人設(shè)計(jì)出一種將有意義的數(shù)據(jù)從商業(yè)設(shè)備傳送給醫(yī)生的方法?！斑@類設(shè)備的設(shè)計(jì)完全不符合醫(yī)生們的工作流程?！彼f。

但這種普遍收集的健康信息可以產(chǎn)生更廣泛的社會(huì)效益。悄然出現(xiàn)且無處不在的各種新技術(shù)從成千上萬個(gè)人身上收集到的大量數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生對(duì)群體健康有重大意義的大量研究成果。阿什利已有了一個(gè)移動(dòng)健康版的長達(dá)數(shù)十年的心臟病研究計(jì)劃，以確定影響心臟病的各種危險(xiǎn)因素。目前他已經(jīng)開始對(duì)iphone收集到的數(shù)據(jù)和曾在斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)中心就醫(yī)的iphone用戶的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。

因蒂勒相信，隨著大數(shù)據(jù)集的創(chuàng)建，醫(yī)療衛(wèi)生保健研究人員將能夠回答一系列產(chǎn)生的新問題?！拔覀儫o法獲得個(gè)人層面上的任何信息，”他說，“在能夠檢測到人們移動(dòng)設(shè)備上的數(shù)據(jù)之前，這是根本不可能的，這是與我們以往處理醫(yī)療保健問題完全不同的一種方式?！?/p>

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：遙醒]