Apple Watchの健康機能に関する新たな研究が急速に発表されています。デューク大学とノースウェスタン大学を含む連合の研究者らが、Apple Watchを使って鎌状赤血球症患者の痛みを予測できるかどうかを検証する研究結果を発表しました。

研究者らの説明によると、鎌状赤血球症は遺伝性の赤血球疾患であり、多くの重篤な合併症を伴う。これには、慢性貧血、脳卒中、血管閉塞性クリーゼ（VOC）などが含まれる。特にVOCは「予測不可能で治療が困難であり、入院の主な原因となっている」。

この研究で研究者らは、Apple Watchのデータと機械学習を活用して「痛みの体験をより深く理解し、VOCによる痛みを予測する傾向を見つける」ことを目指した。

1. デューク大学 SCD デイ病院 (通称デイ病院) に入院している鎌状赤血球症患者の痛みスコアを Apple Watch を使用して予測できるかどうかを判断します。
2. Apple Watch を使用して VOC の痛みスコアを予測する機械学習アルゴリズムを構築および評価します。

研究のためのデータ収集のため、デューク大学デイ病院の研究者らは、VOC（原発性難聴）で入院していた鎌状赤血球症の患者に研究への参加希望を尋ねました。データ収集は2021年7月から9月の間に行われました。

研究への参加に同意した被験者には、Apple Watch Series 3が配布され、訪問中は装着していました。各Apple Watchは「心拍数、心拍変動（計算値）、カロリー」などのデータを収集しました。

電子カルテから疼痛スコアとバイタルサインを収集しました。研究者らはこれらのデータを統合し、複数の機械学習モデルを適用することで、これらの手法が患者と医師が疼痛体験をより深く理解し、VOCによる疼痛を予測するための傾向を見つけるのに役立つかどうかを分析しました。

疼痛スコアの精度を評価するため、3つの異なる機械学習モデル（多項式ロジスティック回帰、勾配ブースティング、ランダムフォレスト）と2つの帰無モデルを用いてデータを分析した。評価指標は、精度（F1スコア）、ROC曲線下面積、および二乗平均平方根誤差（RMSE）とした。

鎌状赤血球症患者20名を登録しました。全員が黒人またはアフリカ系アメリカ人で、女性が12名（60%）、男性が8名（40%）でした。ヘモグロビンSS型と診断された患者は14名（70%）でした。対象集団の平均年齢は35.5歳（IQR 30～41歳）でした。各人がApple Watchを装着していた時間の平均は2時間17分で、対象集団全体で合計15,683個のデータポイントが収集されました。すべてのモデルがヌルモデルよりも優れた性能を示し、最も優れたモデルはランダムフォレストモデルで、84.5%の精度、RMSE 0.84で疼痛スコアを予測することができました。

MyHealthyAppleが強調しているように、この研究はApple Watchが「患者と医師の両方にとって非常に有用である」ことを示しています。研究者らは、Apple Watchは「斬新かつ実現可能なアプローチであり、VOC治療において臨床医と鎌状赤血球症患者に有益な低コストの方法を提供する」と結論付けました。

「すべての指標におけるモデルの優れたパフォーマンスは、非侵襲性デバイスであるApple Watchから収集したデータを使用してVOC中の痛みのスコアを予測する実現可能性と能力を実証しています」と研究者らは説明しています。

この研究の詳細については、国立医学図書館のウェブサイトをご覧ください。

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