Uno studio pubblicato su Nature ha sviluppato un metodo per rilevare automaticamente la perdita del polso attraverso smartwatch commerciali, con l’obiettivo di identificare arresti cardiaci non assistiti e attivare tempestivamente i soccorsi. L’arresto cardiaco improvviso rappresenta una delle principali cause di morte improvvisa e richiede un intervento immediato per aumentare le possibilità di sopravvivenza.
Un algoritmo di machine learning per il rilevamento del polso
Il sistema sviluppato da Google Research utilizza un algoritmo di machine learning in grado di rilevare la perdita improvvisa del polso con un’elevata specificità del 99,99% e una sensibilità moderata del 67,23%. Se viene identificata un’assenza di polso, il sistema attiva automaticamente una chiamata di emergenza, anche nel caso in cui l’utente non risponda.
L’arresto cardiaco extraospedaliero (OHCA) costituisce una delle principali cause di morte improvvisa e, secondo i dati, tra il 50 e il 75% di questi eventi non viene testimoniato, riducendo le probabilità di un intervento immediato. I ricercatori hanno sviluppato e testato il sistema per verificare se uno smartwatch possa rilevare l’assenza di polso e avvisare i soccorsi limitando i falsi allarmi.
I test di validazione e i risultati dello studio
Il modello è stato addestrato utilizzando dati provenienti dalla fotopletismografia (PPG) e dai sensori di movimento, convalidandolo in sei ambienti distinti, tra cui test clinici controllati e situazioni di vita quotidiana.
- In un laboratorio di elettrofisiologia, 100 pazienti sottoposti a test con defibrillatore hanno sperimentato fibrillazione ventricolare indotta, fornendo dati sullo stato di assenza di polso.
- Un altro gruppo di 99 partecipanti ha sperimentato la perdita di polso attraverso un modello di occlusione arteriosa indotta da laccio emostatico.
- Una coorte più ampia di 948 utenti ha fornito dati in un ambiente di vita quotidiana, senza eventi di assenza di polso.
- 220 partecipanti hanno indossato passivamente lo smartwatch nella vita quotidiana per valutare la frequenza dei falsi positivi.
- 135 partecipanti sono stati testati sia in ambienti liberi per la valutazione della specificità, sia in un ambiente controllato con occlusione arteriosa per misurare la sensibilità del sistema.
- 21 stuntman professionisti hanno simulato collassi improvvisi per riprodurre situazioni di arresto cardiaco extraospedaliero in condizioni di movimento intenso.
Lo studio ha confermato l’assenza di differenze statistiche nei segnali PPG tra fibrillazione ventricolare e pulselessness indotta da occlusione arteriosa. La sensibilità per eventi senza movimento è risultata del 72%, mentre per i collassi simulati è scesa al 53%. Il sistema ha raggiunto una specificità del 99,99%, con un solo falso allarme ogni 21,67 anni di utilizzo. In media, l’algoritmo ha identificato la perdita di polso in 57 secondi, avviando poi un conto alla rovescia di 20 secondi prima di effettuare la chiamata ai soccorsi.
L’integrazione della tecnologia nel Pixel Watch 3
Questa tecnologia si inserisce in un contesto in cui i dispositivi indossabili acquisiscono un ruolo sempre più rilevante nel monitoraggio della salute. Google ha introdotto la funzione “Loss of Pulse Detection” nel Pixel Watch 3, permettendo il rilevamento della perdita del polso e l’attivazione automatica dei soccorsi. Dopo aver ottenuto l’approvazione della Food and Drug Administration (FDA), Google ha annunciato che la funzionalità verrà attivata negli Stati Uniti da marzo, dopo essere già disponibile in 14 paesi europei, tra cui Italia, Francia, Germania e Regno Unito.
Il Pixel Watch 3 non utilizza nuovi sensori, ma sfrutta quelli esistenti in modo innovativo. Il dispositivo impiega un sensore cardiaco multi-path, capace di rilevare il battito ogni secondo. Quando il polso non viene rilevato, il sistema utilizza l’accelerometro e il sensore di temperatura corporea per escludere che il problema sia dovuto alla rimozione dell’orologio. Se l’assenza di polso persiste, lo smartwatch avvia un allarme con un conto alla rovescia di 20 secondi. Se l’utente non reagisce o non si muove, il Pixel Watch 3 chiama automaticamente i soccorsi, inviando un messaggio preimpostato.
Implicazioni e limiti della tecnologia
I dispositivi indossabili in grado di rilevare un arresto cardiaco improvviso potrebbero migliorare significativamente le possibilità di sopravvivenza, soprattutto nei casi di arresto non testimoniato. Tuttavia, è essenziale ridurre il numero di falsi positivi per evitare chiamate di emergenza inutili. Google ha precisato che Loss of Pulse Detection non è destinato a persone con condizioni cardiache preesistenti, in quanto non rappresenta un sostituto per il monitoraggio medico continuo. Pur avendo ricevuto l’approvazione della FDA, il sistema non garantisce il riconoscimento infallibile di tutti gli arresti cardiaci.
L’algoritmo è stato addestrato attraverso eventi di perdita di polso simulati in ambiente controllato, quindi potrebbe non essere perfettamente accurato in situazioni reali. La raccolta di dati da utenti reali aiuterà a migliorare l’accuratezza del sistema, rendendolo più efficace in contesti diversi. Questa ricerca rappresenta un importante progresso nella medicina preventiva e nell’integrazione tra intelligenza artificiale e dispositivi indossabili, aprendo nuove prospettive per il monitoraggio della salute e la gestione delle emergenze mediche.
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