社论新冠病毒

今日快乐8开奖大流行的持续人体感应:差距和机遇

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科学进步  2020年9月2日:
卷6号36,eabd4794
DOI:10.1126 / sciadv.abd4794
载入中
郑孝英
约翰·罗杰斯
徐帅

介绍

截至2020年6月20日,疾病控制中心的列表显示,在美国记录的2019年冠状病毒病病例超过220万(今日快乐8开奖),在美国有近12万例死亡(1)。从完全无症状到迅速进行性肺炎导致死亡,被感染的患者表现出广泛的症状。严格而广泛的测试仍然是控制这一大流行策略的重要组成部分。分子诊断的有限可用性将这些技术的使用限制为那些患有疾病的人。当前的黄金标准依赖于病毒RNA的检测,通常通过逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)进行,但是通常采用的这些方法具有明显的缺点。首先,鼻咽拭子不舒服,并且并非所有患者,尤其是儿童或老人都可以很好地耐受。其次,假阴性测试结果仍然是一个重要问题,一些RT-PCR测试显示假阴性率高达29%( 2)。第三,拭子样品必须由训练有素的工作人员收集,以免出现假阴性或不确定的测试(3, 4)。第四,样品必须通过病毒培养基运输到集中的实验室设施,在那里从农村或偏远地区的运输延误可能长达48小时或更长时间(5)。基于抗体的替代测试提供了一些希望,但是抗体[免疫球蛋白M(IgM)和IgG]的出现可能会在初次暴露后几周到几个月不等(6)。此外,与保护性免疫相反,阳性抗体滴度可能仅反映先前的暴露。越来越多的证据表明,地方性冠状病毒再感染并非非典型,因此增加了后续分子检测方案的复杂性(6, 7)。最终结果是广泛的人口水平测试与测试可用性之间的持续差距,在可预见的未来可能会持续存在(811)。这些情况激发了诊断和监测今日快乐8开奖感染的辅助技术的发展(2, 12, 13)。

消费者可穿戴设备的营收

不仅在医院而且在家庭环境中对无创且连续地诊断和跟踪今日快乐8开奖感染的系统的需求激起了人们对消费级可穿戴设备的浓厚兴趣。例如,欧拉环(Oura Ring)(芬兰奥卢)与加利福尼亚大学旧金山分校(TemPREDICT研究)和西弗吉尼亚大学之间的最新合作关系涉及对处于危险中的卫生保健工作者的生理参数进行数字跟踪。 AppleWatch和FitBit与加州大学圣地亚哥分校有着相似的关系。基本前提是,基本生命体征的细微变化(对于个人而言并不容易看出),与那些与自我报告症状相关的生命体征相比,将提供更早的感染体征。除早期诊断外,在确认性分子诊断后跟踪生理状态的能力还可能使人们对恢复过程有所了解或警告即将恶化。

消费级可穿戴设备具有广泛可用性,与广泛使用的智能手机的互操作性以及用于远程数据管理的系统的优势,但它们在测量方式和准确性方面受到了极大的限制。众所周知,今日快乐8开奖感染的早期症状是:发烧(98%),咳嗽(65%)和呼吸急促(55%)(1416)。自我报告的症状,例如嗅觉和味觉丧失,也似乎具有预后价值(17)。沉默的低氧血症是感染的另一个迹象,并且有证据表明会恶化(18)。最受欢迎的可穿戴设备(AppleWatch,FitBit和Oura Ring)可提供连续的心率和体力活动测量。但是,它们不提供脉搏血氧饱和度,体温或呼吸频率的高保真度测量。此外,尚未通过美国食品药品监督管理局(FDA)的批准,对流行的FitBit传感器和Oura环进行远程监控。 Apple Watch Series 4已通过FDA批准,适用于22岁以上的成年人,适用于发作性心电图检查和不规则心律通知,但其规格不旨在代替黄金标准临床诊断工具。这些缺点可能会削弱这些技术预测,监视和跟踪今日快乐8开奖的潜力。

人体皮肤集成式传感器系统

在腕部和手指以外的位置与皮肤紧密耦合的软电子系统在评估今日快乐8开奖症状和恢复能力方面具有重要优势。由于今日快乐8开奖主要是呼吸系统疾病,因此直接从胸腔捕获的呼吸生物标志物(例如咳嗽频率/强度/声音,呼吸频率和呼吸强度)的测量结果可能具有很高的信息产生率。同样,通过脉搏血氧饱和度测量血氧含量(已通过临床等级标准验证)也至关重要。 VitalConnect(加利福尼亚州圣何塞)已与美国卫生与公共服务部的生物医学高级研究与开发(BARDA)合作,将其一次性使用的胸贴式贴片部署在养老院中,以追踪易受伤害的老年患者。这些设备的重点是连续心率监测,具有基本的呼吸率测量功能。独立的常规脉搏血氧仪以间歇模式从手指捕获数据。由于长期护理机构(LTC)表现出今日快乐8开奖感染和死亡的风险最高,因此此类努力特别及时。1921)。此外,老年患者通常不太可能报告他们的症状,而长期护理中心的护理人员常常负担太重,无法提供可靠的跟踪。

我们的研究小组还与BARDA和商业实体Sonica 他 alth合作,部署了先进的可穿戴技术,这些技术经配置可直接满足今日快乐8开奖监测的需要,专门针对关键症状进行定制。在这里,一个薄而柔软的传感器,带有一个高带宽的加速度计和一个精密的温度传感器,与位于胸骨上切口的皮肤直接机械连通( Fig. 1)(22)。颈部底部的身体小区域为胸腔提供了极佳的界面,可高保真地记录呼吸活动,包括咳嗽的频率,强度和持续时间,呼吸频率和力度,以及与呼吸相关的高频呼吸特征喘息和打喷嚏。相同的数据流包括有关心率,心音和心脏振幅的信息。温度传感器周围的隔热袋可以测量皮肤温度,并且与芯体值的稳固相关性在很大程度上与环境条件无关。这些传感器的顺应性力学支持舒适的界面,与颈部的所有自然运动兼容。 图1 显示了从今日快乐8开奖的患者那里收集的设备和一些代表性数据。这些系统以及由Sibel 他 alth开发的,用于对包括脉搏血氧饱和度在内的完整生命体征进行无线ICU级监测的相关平台,目前已在Shirley Ryan AbilityLab以及医院的患者,医生,护士和呼吸康复专家中大规模部署。芝加哥西北纪念医院(23)。最初,过去2个月中对约50个受试者进行的正在进行的初步研究表明,该疾病及其发展过程具有许多有趣的特征,这些特征是从数TB的原始数据中提取的,包括从释放给家庭的患者身上收集的数据。从这些设备到数据分析工具,云服务器和医生仪表板的整体数据流显示在 Fig. 2。鉴于预计在2020年秋季将出现第二次今日快乐8开奖感染激增,这些研究的结果将在不久的将来发布,有可能促进大规模部署的扩展。

Fig. 1 无线,柔软,可与皮肤连接的传感器平台,设计用于安装在胸骨上切口。

(A)图像突出显示了该设备适应颈部自然运动的能力,而没有机械限制,以此作为舒适界面进行呼吸活动和核心生命体征测量的基础。 (B)严重扭曲变形下的设备图像。 (C)持续的可穿戴监测:与心脏和呼吸有关的信号,咳嗽,体温以及从今日快乐8开奖患者那里收集的活动模式。图片来源:(A和B)西北大学的李坤赫。图片来源:(A和B)西北大学的李坤赫。

Fig. 2 自动数据管理系统,用于个人数据采集,安全数据上传以及用于评估今日快乐8开奖症状和恢复的机器学习算法。

从今日快乐8开奖患者收集的代表性数据。心率,心率(每分钟心跳数); RR,呼吸频率(每分钟呼吸次数); a.u.,任意单位。图片来源:西北大学尹锡公园。

数据管理,机器学习以及预测算法的希望

鉴于每个设备生成的健康信息量非常大且种类繁多,使用这些技术进行连续监视不仅在数据分析和数据管理中带来了机遇,还带来了挑战。因此,这些传感器系统必须包括可扩展的数据后端,以符合HIPAA要求的方式安全地传输,存储,处理和提供患者信息(Fig. 2)。此外,需要将这些数据链接到其他不同的来源(例如电子病历)以增强信息内容,这激发了互操作性设计的发展。挑战在于,数字健康数据涉及专有格式和不兼容的系统,从而导致孤岛(24)。数据共享协议必须扩展到消费者可穿戴设备和医疗级系统中,以组合这些不同的数据流。美国国立卫生研究院(National Institutes of 他 alth)最近启动了国家COVID队列协作组织,以建立集中的国家数据资源。虽然最初的重点是增加临床数据的广泛可用性以加速治疗方法的开发,但该框架可以用作连续传感器和生理输出的数据库(25)。将这些生理数据与临床结果,实验疗法的效果以及分子检测的结果联系起来,将为开发机器学习技术创造宝贵的全球资源,以检测无症状的今日快乐8开奖感染,并建立预期恢复特异性的数字生物群落改善患者的健康状况,并为工人安全返回工作岗位提供指导。

结论

当部署在非重症监护环境中时,连续的生理监测在各种医疗应用中具有公认的临床益处(26)。对于今日快乐8开奖,从医院到家庭的连续监控的扩展提供了希望。正在进行的临床研究将证明使用技术可准确检测与感染直接相关的参数的技术的益处。对数据互操作性和共享的关注将加速可在不同人群中推广的预测算法的开发。在全球范围内努力开发有效的疫苗和药物来预防和治疗今日快乐8开奖的同时,将连续的皮肤集成传感器放置在解剖结构的最佳位置,将满足对客观,连续和敏感工具进行检测的持续和关键需求在普通人群中,今日快乐8开奖症状可用于早期人群,以指导有限的分子检测,认识到需要升级治疗并追踪恢复曲线。

这项研究是根据西北大学机构审查委员会根据协议STU00212522批准的指南进行的。这项工作得到了生物医学高级研究与开发的DRIVe行动,控制和治疗计划的早期通知(75A50119C00043)的支持。

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