Apple Watch 明明有睡眠监测，为什么还要做个监测？「呼吸暂停提示」

随着 Apple Watch Series 10 近年来，苹果在健康监测领域的另一次尝试正式公布。他们在新闻发布会上宣布 Apple Watch Series 9、Series 10 和 Apple Watch Ultra 2 顾客呼吸节律的病变可在睡眠监测中发现，并提醒用户有夜间呼吸暂停的嫌疑。尽管由于各地区卫生部门对医疗器械的限制，但这一功能并没有随之而来。 watchOS 11 全球推送，但仍受到不少关注。

Apple Watch 为何要发展这一功能？这和以前的睡眠监测有什么不同？

为何呼吸暂停？

谁不认识几个睡觉打呼噜的人？

你的家人和室友，浴室里的神叔，上课躺下的同桌，可能会在睡梦中发出很大的声音——我们曾经在《打呼噜:你熟悉的夜间雷声是什么？》 本文详细介绍了：打鼾表明人在睡觉时出现呼吸道阻塞，打鼾声是由于呼吸道狭窄时气流高速通过引起的振动所致。

我们关注打鼾是因为打鼾是一种现象，这可能会提示一种与呼吸障碍有关的睡眠-阻塞性呼吸暂停。（OSA, obstructive sleep apnea）。那是呼吸暂停（sleep apnea）最常见的类型。在睡眠过程中，呼吸暂停的患者会反复停止并开始呼吸。如果这个暂停是因为气道堵塞，比如超重，生理结构不好，喝酒导致肌肉过度松弛，那就是堵塞；如果这个暂停是因为大脑突然停止告诉呼吸肌需要运动，那就是中枢呼吸暂停。（CSA）。

无论什么样的原因，呼吸暂停都会导致患者血氧水平急剧下降。为了生存，大脑只能暂时叫醒患者，所以睡眠质量肯定会大大降低。随之而来的是一系列问题，如白天困倦、起床头痛，甚至继发心脑血管疾病。可以说，OSA，或与睡眠相关的呼吸障碍，已对人们的生活造成极大的健康危害。

那么这种疾病可以治愈吗？可以治愈。单是常见的 OSA 就治疗方法而言，早已成熟。

那么问题出在哪里？-诊断。

在诊断有病的前提下，合理看病。OSA 我们还详细介绍了上述文章中提到的一套相当健全的诊断方法，一个金标准，一个银标准。多导睡眠监测的黄金标准是（PSG），参数多，测量准确。缺点是要在医院过夜。患者可能睡不着，检查价格高，很多潜在患者望价却步。银标准家庭睡眠监测允许患者在不在医院的情况下完成诊断，但仍需捆绑一堆包括体育仪器在内的设备。敏感患者可能还是睡不着，数据要带回医院进行二次分析。

PSG 检查 By邱钰锋- Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=58305846

这就导致了睡眠呼吸障碍患者经常出现的两种状态:从来没有确诊过，但是根据别人的提示，他们得出了生病的结论，自我管理意识地使用了正压无创呼吸机；我的生活受到了严重的影响，甚至出现了明显的疾病，但我不知道这些问题都是呼吸暂停引起的。很难发现和诊断，这使得呼吸暂停的诊断率和患病率长期不成比例。

因此，目前我们对睡眠监测的研究集中在零/低负荷睡眠监测设备上，努力完成尽可能小的设备和尽可能少的睡眠影响。 OSA 确实是诊断。但是遗憾的是，到目前为止，这些设备都没有资格确诊，想要确诊，最后还是要去医院。

Apple Watch 做了什么？

因为智能手机和消费级智能可穿戴设备已经是各种传感器的组合，只要有一套合理的算法，即使达不到临床级别的准确性，也不是没有可能通过它们窥视用户的睡眠。

举例来说，现在 Apple Watch 睡眠监测是时代之前 app 基本上都走了同样的路：它会要求你把手机放在枕芯旁边， app 留到前台。此时，应用程序将收集陀螺仪、加速度计等传感器数据，收集用户在床上运动带来的振动，并根据开发算法判断被测人员在睡眠时的样子。一些应用程序也会在一定时间内抽取样本记录鼾声。

随着智能可穿戴设备的加入，这些监控可以更加准确，比如减少同床者的影响，更有效地监控呼吸节律、心率等数据。一些更适合生活的应用也应运而生。比如按照算法推断的智能闹钟，在睡眠时调整铃声或者振动时间，可以让用户更容易被吵醒，起床更少。

传感器和算法缺一不可。例如 Apple Watch 判断当前佩戴者睡眠时的方法是用内置的三轴加速度计捕捉人眼难以察觉的微小运动，然后将这些运动数据用于每一个。 30 根据算法判断秒一个周期的次数。这个算法的开发来源于一个包括一个 858 名参与者、1171 夜间多导睡眠监测（PSG）R&D数据实验，以及额外的数据 166 名参与者、299 夜间验证试验，最终得以让 Apple Watch 使用者不需要脑电也可以得到大致的睡眠分布。

类似地，你可能也注意到了。 watchOS 11 引进了 夜间生命体征 功能。包含呼吸频率(次/分)、血氧（%）、心率(次/分)、腕部温度(℃)、睡眠时长（min）等待数据，有些人更依赖新的传感器，比如 Apple Watch Series 8 刚刚引入的温度传感器；有些依靠自己开发的新算法，将传感器探索到的数据转换为某一指标的数值。

这次呼吸紊乱（breathing disturbances）后者属于数据和呼吸暂停通知功能。Apple Watch 该方案仍以内置三轴加速度计为基础。为找出呼吸紊乱指标(加速度计变化)与实际呼吸暂停的关系，Apple 进行了一次比以前更广泛的实验。包括算法开发阶段 2160 参与者，共 3936 夜间居家/实验室 PSG 资料；算法验证阶段涵盖了额外的 2542 参与者，共 7220 夜数据。受试者包括不同程度的呼吸暂停病人和正常人。这张图表可以代表最终的相关性：

可以看出，加速度计的读数变化（ABC）与常规 PSG 当中呼吸暂停事件发生时，腹部束带动作（D）、口鼻气流量（E）两者的变化之间有规律可循。Apple Watch 最终选择的算法，就是对符合这些规律的加速度变化进行检查，并给出呼吸紊乱的数据，在开始第一次测量之后。 30 每天做一次评估，如果期间至少有一次评估。 10 天有效数据，而且有 50% 当数据高于标准值时，向佩戴者发出提示，提醒他们可能会出现呼吸暂停。

这一功能的意义是什么？

大会后的普遍猜测与发布会没有太大区别，Apple 这个功能的设计比较保守。Apple Watch 设备本身不是医疗器械。一方面，传感器的监控精度和范围可能与临床医疗设备有一定差距；另一方面，它收集的数据水平相对有限，直接诊断不完整的数据是不严谨和不科学的。因此 Apple 本人对该功能的设计，限制在于「提醒尚未确诊呼吸暂停者的危险」，而非「帮助有潜在风险的人自行诊断呼吸暂停」。它在 FDA 批准也是如此「 非处方设备评估呼吸暂停风险 」（Over-The-Counter Device To Assess Risk Of Sleep Apnea）。

App 中使用了「呼吸紊乱」就是测量值。它不是呼吸暂停的直接指标。当研究这种疾病时，通常有一种叫做呼吸暂停低通气指数。（AHI, apnea-hypopnea index）该指标表示一小时内记录呼吸暂停或低通气次数的平均值，一般认为 5~15 次为轻微呼吸暂停，15~30 次为中度，30 次左右为重度。在这个概念中「低通气状态」这是一个明确的定义，它要求一次气流减少超过事件。 10 秒，而且出现了血氧 4% 以上减少。单纯由加速度变化计算出来的(疑似)呼吸紊乱显然不能满足这个要求。在 Apple 在给出的实验数据中，获得的呼吸紊乱数据是真实的。 AHI 值有 91.4% 这个值在可接受的误差范围内并不低，但毕竟不是 100%。

那么为什么要独立开发一套算法呢？Apple Watch 难道早就有呼吸检测和血氧检测吗？

确实有。但是很明显，Apple Watch 所以没有附带呼吸面罩， Apple Watch 呼吸系统本来就是一个间接值，它用于心率检测功能。 PPG 传感器是可以计算的。

它是一种非常常见的传感器，基于它的读数开发了大量的算法。手腕上的那个「心率检测」靠谱吗？智能手表可以帮助您了解哪些数据？》 在这篇文章中，我们简要介绍了它。 PPG 传感器的原理和用途。三星 Galaxy Watch 无绑带血压的测量功能就是依赖于 PPG 传感器。同理，血氧检测也是靠的。 PPG 传感器，只是使用红光。 LED。早在 去年十月 ，韩国食品药品安全部批准 Galaxy Watch 5 使用三星健康检测器代或以上表款。 app 发现呼吸暂停疾病的应用，其标准是血氧值变化，用户只需在十天内进行两次超过四小时的睡眠监测即可得到结果。

事实上，医院常用的血氧检测也是基于 PPG 的「间接」考验，毕竟不能隔几秒钟抽一次血跑一次血气分析。具体原理我们在《科普》中 | Apple Watch Series 6 血氧监测有什么用？》 中间有介绍。与专业的指尖血氧计相比，智能手表背部与手腕的贴合程度、贴合位置和固定方法比皮肤更薄、固定更稳定的夹子指尖更差。目前，所有类似穿戴设备的问题仍然存在。在未来，随着算法和手表固定方法的进化，血氧也可能整合到对呼吸暂停的判断中。

Apple Watch 选择方案当然会受到姿势、夜间活动和佩戴的影响。Apple 调节方案是尽可能降低假阳性率。算法临床验证研究中，算法发出的提醒对中重度患者的加权灵敏度(有病并收到提示)达到了加权灵敏度。 超过事先设计的66.3% 50%；对于轻度病人/正常人的加权特异性(正常且无提示/轻度疾病且有提示) 超过事先设计的98.5% 85%。

在报告中，Apple 强调正常受试者的特异性已达到 也就是说，100%， 1499 在著名参与者中，收到通知的受试者至少有轻度呼吸暂停。这意味着 Apple Watch 这个功能，优先保证的是收到提示都要看一看，但是不能保证没有收到提醒就没有问题。

那么，Apple Watch 开发这个功能的意义是显而易见的。与以前的房颤检测不同，这个功能最大的意义不在于「病况监测」，而在于「发现问题」。PSG 检测麻烦和价格的前提是否会在一段时间内改变。换句话说，大多数潜在患者意识到自己的病情，仍然需要依靠别人的提示和对自己白天状态的感知。Apple Watch 提醒，一方面可以帮助独居者发现自己没有被提醒的睡眠状态；另一方面，他们可以给知道自己有风险的病人敲响警钟，但由于各种原因没有做检查，也没有咨询医生的潜在患者，在事情发展到影响其他健康之前，他们会弥补。

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本文来自微信微信官方账号“少数派”（ID：sspaime），作者：北邈，36氪经授权发布。

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