根據(jù)WHO數(shù)據(jù)顯示，截止2017年末年底全球約有5000萬癲癇患者。由于現(xiàn)有治療技術(shù)的不足，其中有三分之一的患者發(fā)作時間控制不佳。

針對癲癇預(yù)測的技術(shù)和相應(yīng)的防護設(shè)備卻在近期取得了可喜的成績，2017年12月5日，“柳葉刀”的EBioMedicine雜志發(fā)布了由IBMResearch-Australia和墨爾本大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項研究，用可以利用代人工智能癲癇系統(tǒng)對癲癇進行預(yù)測。

2018年2月5日，Empatica公司的Embrace成為世界上第一款由FDA批準(zhǔn)用于神經(jīng)病學(xué)的智能手表。這是一次里程碑式的勝利，為癲癇領(lǐng)域的發(fā)展開辟了新的空間。

借此機會，動脈網(wǎng)特意對癲癇領(lǐng)域以及該領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)及產(chǎn)品發(fā)展情況進行了梳理。

相關(guān)公司及其產(chǎn)品

Empatica與Embrace智能手表

Empatica公司是麻省理工學(xué)院媒體實驗室的衍生品，在馬薩諸塞州劍橋和意大利米蘭設(shè)有辦事處。該公司擁有45名員工，自行設(shè)計了內(nèi)部系統(tǒng)（硬件，軟件，數(shù)據(jù)科學(xué)）。

它還生產(chǎn)研究設(shè)備E4（傳感器），這一設(shè)備已出售給了數(shù)千家機構(gòu)，其中包括世界頂級醫(yī)院，研究機構(gòu)和制藥公司。其收集到的數(shù)據(jù)已被用于壓力，睡眠，偏頭痛，抑郁癥等多種疾病的研究。

Embrace是Empatica公司研發(fā)的一種智能手表，是唯一一款通過FDA批準(zhǔn)的癲癇發(fā)作監(jiān)測智能手表。它能持續(xù)捕獲普通健康生理數(shù)據(jù)，監(jiān)測睡眠，壓力和身體活動。

其核心元件包含EDA傳感器、陀螺儀、三軸加速度傳感器和外圍溫度傳感器。其頂層由陽極氧化鋁制成，內(nèi)核的電子板上包含CPU、內(nèi)存、藍牙天線、發(fā)光二極管、觸摸傳感器、加速度計和陀螺儀。

當(dāng)佩戴者癲癇發(fā)作時，Embrace可通過傳感器判定癲癇發(fā)作情況，并向佩戴者家人發(fā)出警報。

普通用戶也可以佩戴它來記錄自己的活動和壓力情況。在檢測出癲癇后，腕帶就會發(fā)出震動，如果用戶對震動做出響應(yīng)，那就說明這是一次誤報。

而如果用戶不回應(yīng)，Embrace就會與綁定的智能手機釋放信號，向醫(yī)生、其家庭成員發(fā)出警告。當(dāng)然癲癇病人也可以利用檢測到的壓力水平上升而提前通過呼吸練習(xí)或冥想來預(yù)防。

Embrace使用先進的機器學(xué)習(xí)來識別驚厥性癲癇發(fā)作，并向護理人員發(fā)送警報，并提供睡眠，休息和身體活動分析。

在一項多點臨床研究中，135名被診斷患有癲癇的患者被送入IV級癲癇監(jiān)測單位進行視頻腦電圖連續(xù)監(jiān)測，同時佩戴Empatica設(shè)備。

在272天的時間內(nèi)，Embrace記錄了6,530小時患者數(shù)據(jù)，其中包括40個全身性強直——陣攣性癲癇發(fā)作，而Embrace的算法檢測到的癲癇發(fā)作的概率達100％。

Embrace與其他緝獲檢測系統(tǒng)不同之處在于它可以測量多個癲癇發(fā)作指標(biāo)。其獨特性質(zhì)是使用了電刺激信號（EDA）進行監(jiān)測，這是一種由壓力研究人員用來量化與交感神經(jīng)系統(tǒng)活動有關(guān)的生理變化信號，也稱為“戰(zhàn)斗或飛行”反應(yīng)。

自從2017年4月以來，Embrace在歐洲已經(jīng)被批準(zhǔn)用作緝獲監(jiān)控和警報的醫(yī)療設(shè)備。

Smartmonitor與SmartWatch

數(shù)字健康公司SmartMonitor成立于2009年，總部位于美國硅谷，該公司將傳感器，移動和云技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析融合在一個無縫環(huán)境中。旨在為慢性病患者提供監(jiān)測和跟蹤解決方案。

其受專利保護的解決方案能夠為慢性病患者提供自主權(quán)并增強安全性，保障隱私，及時提供有意義的干預(yù)措施，為家人和護理人員提供極大的便利。

斯坦福大學(xué)神經(jīng)病學(xué)教授RobertS.Fisher博士說：“SmartMonitor的Inspyre對于癲癇發(fā)作患者家屬來說是一種寶貴的工具：“它可以提供及時的警報，保證和增加安全。”

SmartWatch是SmartMonitor的旗艦產(chǎn)品，它是一款智能、非侵入式手表，能夠持續(xù)監(jiān)控用戶，并在異常運動（如全身強直——陣攣癲癇）發(fā)作時立即向家人和護理人員發(fā)出警報。

當(dāng)SmartWatch檢測到重復(fù)晃動動作時，它會自動將用戶的藍牙連接的Android手機文本和電話呼叫警報發(fā)送給指定的警報收件人。

幾秒鐘之內(nèi)，家庭成員將收到SmartWatch警報，信息涵蓋日期，時間，GPS位置和活動持續(xù)時間。

SmartWatchInspyre?將收集的數(shù)據(jù)進行審查和分析，并儲存在HIPAA兼容云中。

SmartWatch有不少輔助功能可以幫助用戶改善安全和治療問題。其中藥物提醒功能允許用戶設(shè)置藥物提醒或其他有用的通知。

對于許多癲癇患者來說，堅持每天服藥是很困難的，藥物提就顯得很是有價值，隨時可能挽救一條生命。

另一個有用的功能是“獲取幫助”按鈕，該按鈕允許用戶立即通知家長或護理人員，并在必要時使用SmartWatch的GPS功能快速將他們引導(dǎo)到他們的確切位置。

借此功能，用戶在獲得SmartWatch無法檢測到的非GTC緝獲時也可以獲得幫助。

Apple與AppleWatch

Apple在可穿戴領(lǐng)域設(shè)備的研究一直屬于領(lǐng)先地位，Applewatch的銷量用事實證明它并不是雞肋產(chǎn)品。

新一代AppleWatchSeries3搭載了更加強大的健康狀態(tài)監(jiān)測功能，可全天候測量用戶心率，不論是休息、行走還是運動后的恢復(fù)階段。如果用戶已經(jīng)10分鐘未活動，而心率卻升高甚至超出某個臨界值，心率app會及時發(fā)出通知。

根據(jù)官方描述，AppleWatch中的心率傳感器使用了光電容積描記法。這項技術(shù)基于一個非常簡單的事實：血液是紅色的，因為它反射紅光并吸收綠光。

AppleWatch使用配有光敏光電二極管的綠色LED燈來檢測在任何特定時刻流過手腕的血液量。當(dāng)你的心臟跳動時，手腕上的血流量和綠光吸收量會更大。

在節(jié)拍之間，它更少。通過每秒閃爍數(shù)百次的LED燈，AppleWatch可以計算心跳每分鐘的次數(shù)--心率。心率傳感器支持每分鐘30-210次的范圍。

此外，心率傳感器設(shè)計用于通過增加LED亮度和采樣率來補償?shù)托盘栯娖健?/p>

Smartmonitor最近推出針對AppleWatch的SmartWatchInspyre?程序以兼容IOS系統(tǒng)。

這個新的應(yīng)用程序使用獨特的算法來識別佩帶者發(fā)出的重復(fù)性搖動動作，一旦檢測到相關(guān)行為，則表明患者遭遇驚厥性癲癇發(fā)作。

該應(yīng)用程序可以向家人和護理人員發(fā)送警報，以便他們可以即時幫助癲癇發(fā)作者，不少獨居的人士已經(jīng)從該項設(shè)備獲益。

ResearchKit是一種開源軟件工具，用于醫(yī)學(xué)研究人員，醫(yī)生和科學(xué)家用來幫助收集患有帕金森病和糖尿病等疾病的人的數(shù)據(jù)。

在2015年9月，Apple與ResearchKit以癲癇為研究核心展開合作，該合作于2017年結(jié)束。

在為期10個月的調(diào)查過程中，參與者通過為研究定制的應(yīng)用程序來追蹤他們的癲癇發(fā)作情況。

當(dāng)參與者感覺到癲癇發(fā)作的“光環(huán)”時打開應(yīng)用程序，然后命令A(yù)ppleWatch記錄10分鐘內(nèi)的心率傳感器和加速計數(shù)據(jù)，以及iPhone上的陀螺儀數(shù)據(jù)。在10分鐘內(nèi)，該應(yīng)用程序促使用戶響應(yīng)反射和意識測試。

在癲癇發(fā)作結(jié)束后，研究對象進行了關(guān)于癲癇發(fā)作類型“光環(huán)”、意識喪失和可能的癲癇發(fā)作的調(diào)查。測試過程總共記錄了近1500次緝獲數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)顯示，37％的癲癇發(fā)作與壓力的有關(guān)，失眠導(dǎo)致的占18％，月經(jīng)導(dǎo)致的占12％，過度勞累導(dǎo)致的占11％。其他顯著的觸發(fā)因素包括飲食、未按時服用藥物以及發(fā)燒或感染。

該應(yīng)用程序還提供有用的緝獲量，處方藥物使用和藥物副作用跟蹤功能，幫助人們更好的管理他們的狀況。

IBM

2017年12月5日，“柳葉刀”的EBioMedicine雜志發(fā)布了由IBMResearch-Australia和墨爾本大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項研究，用現(xiàn)代人工智能進行癲癇預(yù)測?？茖W(xué)家們在從癲癇患者收集的腦波數(shù)據(jù)中建立了這個系統(tǒng)。

該數(shù)據(jù)包括超過16年的持續(xù)腦電圖（EEG）記錄大腦活動，以及數(shù)千次癲癇發(fā)作，研究人員用手術(shù)的方式將芯片植入他們的大腦。

該項研究結(jié)果發(fā)布于論文《EpilepticSeizurePredictionusingBigDataandDeepLearning:TowardaMobileSyste》，研究方式主要為在大腦部署包含啟發(fā)式深度學(xué)習(xí)算法的移動處理器，以測量癲癇發(fā)作過程中測量中的數(shù)據(jù)結(jié)果。

IBM的科學(xué)家使用上述數(shù)據(jù)集來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)算法，學(xué)習(xí)識別與癲癇發(fā)作相關(guān)的大腦活動模式。IBM在其超低功耗神經(jīng)形態(tài)計算芯片TrueNorth上運行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該芯片僅郵票大小，可用于癲癇患者的可穿戴設(shè)備，或連接至移動設(shè)備。

在整個實驗過程中，該項算法預(yù)測患者癲癇發(fā)作的成功率為69％。由于數(shù)據(jù)量較小，該領(lǐng)域的研究一直受到限制。

墨爾本大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系主任DavidGrayden教授利用從患者顱骨內(nèi)電極采集的世界上最全面的癲癇患者腦電圖數(shù)據(jù)集，并表示此項技術(shù)能夠適應(yīng)患者個體的需求。

“通過從患者顱骨內(nèi)收集數(shù)據(jù)并將其與深度學(xué)習(xí)和人工智能相結(jié)合，我們能夠開發(fā)一種可以自我訓(xùn)練的系統(tǒng)，基于學(xué)習(xí)大腦狀態(tài)和預(yù)先征服個人特有的癲癇發(fā)作的征兆。Grayden教授說：“我們的算法還可以實現(xiàn)即時和簡單的調(diào)整，讓患者能夠靈活地控制警報的敏感程度和提前發(fā)生的情況。”

IBM的系統(tǒng)仍處于概念驗證階段，尚未通過人類測試。“這證明了建立可驗證的扣押預(yù)測系統(tǒng)的可行性”，Harrer表示。他的小組在一項模擬研究中測試了該芯片，使用之前收集的大腦活動數(shù)據(jù)。

過去的癲癇預(yù)測研究只能在高性能計算機上實現(xiàn)，而IBM最新研發(fā)的大腦啟發(fā)式計算芯片可以植入可穿戴設(shè)備，實現(xiàn)了癲癇的實時預(yù)警。

只是現(xiàn)在該項技術(shù)的預(yù)測成功率仍然有待提高，主要源于癲癇癥在每位患者中表現(xiàn)出的癥狀具有獨特性以及腦信號的個體在長期中會發(fā)生明顯變化。

在設(shè)計癲癇發(fā)作預(yù)測設(shè)備時，設(shè)計師還必須考慮患者對如何以及何時希望發(fā)出警報的偏好。

例如，在睡覺時，患者可能希望“調(diào)低表盤”的位置，這樣系統(tǒng)只會在他們處于非常高的癲癇發(fā)作風(fēng)險時提醒他們（如果有的話）。

同樣，當(dāng)駕駛汽車或社交時，出于安全考慮，患者可能更喜歡敏感的警報系統(tǒng)。

“這一直是我們系統(tǒng)的一個重要考慮因素，可以根據(jù)個人喜好調(diào)整咨詢系統(tǒng)。”

IBM希望通過探索其他神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括其他因素和生物標(biāo)志物來進一步提高算法的性能。同時，還希望找到一種方法來訓(xùn)練顱外收集數(shù)據(jù)的算法，而不是通過植入大腦的電極。

Graphnet

GraphnetHealth是英國領(lǐng)先的NHS和護理服務(wù)共享護理記錄軟件供應(yīng)商，于2016年與癲癇護理聯(lián)盟的其他成員合作開發(fā)了myCarecentric應(yīng)用程序。

MicrosoftBand2搭載了該軟件但銷量不佳，2017年也沒有什么突出的新動作，但Graphnet的研究水平毋庸置疑，更有微軟這樣的實力公司作為合作對象，在未來的可穿戴設(shè)備市場還是有機會的。

缺陷與機遇并存

癲癇發(fā)作的預(yù)警功能已經(jīng)使大量癲癇患者受益，但仍存在誤報現(xiàn)象。如果能提升癲癇發(fā)作時的監(jiān)測準(zhǔn)確度，排除誤報，可穿戴設(shè)備將更好地服務(wù)于患者家人和醫(yī)護人員。

人們存在對可穿戴設(shè)備的刻板印象，無論是智能手環(huán)、手表還是眼鏡。雖然公司對其功能定位非常寬泛，但消費者群體常常拘泥于刻板印象，如手表的主要功能就應(yīng)該是看時間。這導(dǎo)致消費者易于忽視或不愿意嘗試一些優(yōu)秀的創(chuàng)新功能。

部分產(chǎn)品功能需要消費者和產(chǎn)品進行“互動”才能完成生效，例如：Embrace在手動測量心率時，就需要人為使手環(huán)緊貼皮膚?；蛟S可穿戴設(shè)備需要這樣一些“操作空間”，來滿足消費者對有用性的心理需求。

此外，消費者從“科技時尚”轉(zhuǎn)向“健康監(jiān)控”的消費心理變化是一個循序漸進的過程。

推動心理變化的關(guān)鍵在于與患者深入溝通，讓患者理解設(shè)備，患者作為理性人，自然會肯定有效的設(shè)備。因此，若設(shè)備供應(yīng)商能取得醫(yī)院的信任，設(shè)備普及的過程將極大加快，沒有什么比醫(yī)生給的建議更為讓人銘記于心。

GraphnetHealth是普爾醫(yī)院的合作對象，普爾醫(yī)院在服務(wù)的同時向患者傳遞可穿戴設(shè)備的理念，但GraphnetHealth的產(chǎn)品不夠優(yōu)秀（MicrosoftBand系列）。

今天，新一代的產(chǎn)品更為個性、智能，功能更為貼近生活。這些實質(zhì)的提升為設(shè)備供應(yīng)商——醫(yī)院的合作打下堅實的基礎(chǔ)。

癲癇發(fā)作預(yù)警系統(tǒng)證實了可穿戴設(shè)備的實用性，而關(guān)于其他疾病的監(jiān)控算法也在不斷的調(diào)試之中。

未來可能發(fā)展出具有多種監(jiān)控功能的手環(huán)、眼鏡，或是佩戴于其他部位的便攜設(shè)備，在保障患者安全的同時也協(xié)助公司收集患者身體數(shù)據(jù)，以便于研究人員探索相關(guān)數(shù)據(jù)與疾病之間的聯(lián)系。