可穿戴医疗设备正在产生越来越重要的健康洞察力。麻省理工学院媒体艺术与科学教授、理学博士罗莎琳德-皮卡德(Rosalind Picard)在 5 月 20 日于宾夕法尼亚州匹兹堡举行的美国疼痛学会第36届年会上做了一场内容丰富的全体演讲,讨论了其中一种设备的应用,即测量皮肤电变化的可穿戴腕部传感器。
皮卡尔博士使用可佩戴的腕部传感器来检测皮肤电活动(EDA),也称为皮肤电反应。皮肤接受纯交感神经系统的神经支配,因此 EDA 可以代表该系统的活动。传感器以连续和无线的方式测量 EDA,使研究人员能够在实验室的人工环境之外评估交感神经系统的活动。"她解释说:"传感器能让我们看到'野外'的情况,然后在实验室里进行更仔细的测试。
在整个演讲过程中,皮卡尔博士戴上了两个手腕传感器,持续测量自己的自律神经压力水平,她描述了 EDA 如何量化那些无法表达压力和焦虑情绪的人的压力和焦虑。在不善言语的自闭症患者崩溃前几分钟,以及婴儿开始无缘无故哭闹前几分钟,EDA 通常会开始攀升。EDA 还能检测到镇静效果,例如自闭症患者可能出现的重复动作。
皮卡尔博士的一名学生为了更好地了解他患有自闭症的弟弟的情绪,将一套腕部传感器带回了家。在查看 EDA 数据时,皮卡尔博士注意到一个巨大的峰值,使她之前看到的所有反应都相形见绌。令人惊讶的是,这个峰值出现在癫痫大发作前几分钟。
皮卡尔博士和她的团队对90名癫痫患儿进行了跟踪调查,发现100%的癫痫大发作都会产生明显的EDA峰值,这种峰值通常发生在癫痫发作开始时,而且在很多情况下持续到癫痫发作似乎结束时。此外,他们还发现 EDA 可用来检测大脑深部(与疼痛、焦虑、压力和情绪相关的区域)与癫痫发作有关的神经元变化,而通常用于诊断癫痫发作的脑电图头皮记录会漏掉这些变化。
根据这些发现,皮卡尔博士与他人共同创办了一家名为 Empatica 的公司,该公司开发了一种名为Embrace Watch 的腕部传感器,该传感器可检测癫痫发作并自动通知指定的护理人员,已在欧洲获准用于医疗用途。她的团队还创造了E4腕带,这是一种测量EDA和其他生理体征的研究设备,目前已在数百项研究中使用。
在谈到疼痛领域时,Picard 博士解释说,二十多年来,EDA 一直被用来测量疼痛,但结果参差不齐,这表明还需要做更多的工作来改进疼痛检测。与心率或血压相比,EDA 能更灵敏、更具体地测量某些类型的疼痛,在某些情况下还能检测到疼痛事件发生前的疼痛预期,这可能有助于揭示恐惧/焦虑与疼痛之间的联系。她的实验室目前正在利用腕部传感器的多模态数据开发一种自动估计疼痛强度的方法,希望有一天能规避自我报告疼痛程度的许多局限性。
Picard 博士总结说,EDA 是一种强大的工具,可以不露痕迹地测量交感神经系统的活动。"虽然 EDA 信号非常复杂,但如果由专家根据上下文对其进行解读,就能客观地了解外部无法观察到的内部事件。