科學

Google Pixel Watch免袖帶,揪出三分之二高血壓患者

Nadia Okonkwo
在 Google 中新增我們

Google 的一款智慧手錶,僅靠佩戴者手腕背面的脈搏光感測器與動作感測器,在一般佩戴一週後,便能從每三個人中約莫找出兩位高血壓患者。這項技術無需手臂袖帶,也無需校準;根據 Google Research 科學家與波士頓貝斯以色列女執事醫療中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)一位醫師共同發表於《自然》(Nature)期刊的研究,在與黃金標準測量法的正面對決中,它比醫師診間的一次性袖帶檢查揪出了更多患者。

這之所以重要,是因為高血壓極少主動發出警訊。全球超過十億人患有此症,而其中超過半數的成年患者並不知情,因此醫師稱之為「沉默殺手」。一款能促使人們接受正規檢查的手錶,或許能觸及那些從未就醫的族群;不過研究團隊清楚表明,他們打造的是篩檢提示,而非診斷工具。

這套系統,作者稱之為 AI-PPG-ACC-HTN,並非試圖讀出血壓數值。它反而是在 Pixel Watch 3 上,透過數天內收集的數千條脈搏波形的形狀,尋找高血壓的持續性特徵,然後為每位佩戴者提供一個單一機率值,判斷其血壓是否過高。

在一項針對美國五個地點、共 196 名成人進行的試驗中,該機率值標記出了 65.8% 最終確診為高血壓的患者,而標準的診間測量僅標出 55.3%。兩種方法對於沒有高血壓的人,正確率皆約為 90.0%。而當手錶發出警示時,其正確率為五分之四。

手錶如何在不擠壓手臂的情況下讀取血壓

任何具備心率功能的智慧手錶,都會向皮膚發出綠光並測量反射回來的量。這個稱為光體積變化描記圖(photoplethysmography)的訊號,會隨著每次心跳將血液推過手腕血管而起伏。其精確形狀承載了關於動脈僵硬程度以及脈搏波從身體其他部位反射回來的資訊。手錶的加速度計則提供了第二個訊號:在靜止時刻,它能捕捉到每次心臟將血液射入主動脈時身體的微小反衝,這種軌跡稱為心衝擊圖(ballistocardiogram)。該模型也使用了佩戴者的身高,作為脈搏需傳播距離的替代指標。

Google 團隊首先在來自 2,109 名參與過先前 Fitbit 研究的受試者、共計 492,347 小時的未標記感測器資料上,訓練了一個神經網路。該網路學會將每 15 秒的脈搏與動作資料片段,轉換成一個緊湊的數值指紋,過程中從未被告知任何人的血壓值。對於每個人,這些指紋會根據佩戴天數進行每日平均,然後輸入到一個簡單的分類器中。

平均化是關鍵所在。光學脈搏讀數很容易因皮膚冰冷、錶帶鬆脫、手腕角度或突然動作而失準,這正是早期無袖帶裝置必須針對袖帶重新校準,且只能追蹤與該基準線相比的變化之原因。將數天的資料匯集起來,能讓這些暫時性誤差相互抵消,就像 24 小時袖帶監測儀能平滑掉個別不良讀數一樣。效能隨著資料量增加而提升,並在每天約有一小時可用訊號後開始趨於平穩。

為了進行測試,研究人員招募了 296 名無已知心臟疾病、且未服用降血壓藥物的成人。每位受試者佩戴手錶一週,平均每天 14.7 小時,同時在對側手臂佩戴一個 24 小時內定時充氣的動態血壓監測儀。他們也早晚自行使用家用袖帶測量血壓,並在診所接受測量。高血壓的定義依據動態監測儀,以晝夜平均 130/80 mmHg 或更高為準;在擁有完整資料的 196 人中,有 38.8% 達到此標準。

當團隊檢視模型所反應的內容時,被評為高風險者的脈搏波形略微較窄且上升較慢,而從身體反射回來的波相對於第一個波也較小。這些都是動脈僵硬的已知標記。他們的心衝擊圖軌跡在週期中的某一點也顯示出更深的凹陷,這是一種與血管阻力相關的模式。

醫生的袖帶漏掉的人比你以為的更多

與診所的比較結果,對袖帶而言並不如多數病患想像中那麼有利。以 140/90 的常規診所閾值為標準,與 24 小時參考值相比,一次性的診間就診僅能捕捉到剛過半數的高血壓患者。醫師們明白原因:有些病患在診療室會緊張,產生白袍效應而使讀數升高;另一些則有隱匿性高血壓,僅在家中或夜間才會顯現。一個僅使用年齡、性別與身體質量指數的模型,則捕捉到 34.2%。

研究人員也測試了將手錶作為第二意見。在 48 名初次診間讀數偏高的參與者中,手錶確認了 78.4% 的案例確實患有高血壓,且其陽性預測的正確率達 96.7%。重複的診間就診在兩項指標上表現都較差。至少三天的居家袖帶讀數仍是最強的選項,能檢測出 89.2% 的案例。

最明顯的競爭對手是蘋果(Apple)的高血壓通知功能,該功能已獲得美國食品藥物管理局(FDA)核准,會監測一個月內的光學脈搏資料。其支持研究報告的靈敏度為 41.2%,特異度為 92.3%。該數據是在不同的受試者群體中,以居家袖帶讀數為基準測量所得,因此兩者並非公平競賽;Google 的作者僅表示他們的方法「或許能提供改善」,以捕捉那些原本會被遺漏的患者。

錯誤分析中有兩個細節值得注意。在手錶遺漏的 26 名高血壓患者中,有 17 人同時也被診間袖帶遺漏。而其 12 次假警報中,有 9 次發生在那些透過其他測量方式顯示血壓升高的人身上,且通常是在夜間。團隊發現模型的錯誤與年齡、性別、體重或膚色無關,這點至關重要,因為光學感測器過去在較深色皮膚上表現較差。在分析對象中,略超過三分之一的自願者在儀器測量尺度上屬於深色皮膚。

三分之二檢出率遺漏了什麼

這個頭條數字是一體兩面。一隻能找出三分之二高血壓患者的手錶,同時也遺漏了三分之一;因此,手錶保持沉默並不代表可以跳過檢查。這些遺漏集中在較輕微的一端:該系統捕捉到了 89.5% 24 小時平均血壓至少為 145/90 的人,但對於 125/75 的人僅捕捉到 52.8%。

相較於診間袖帶的優勢也並非表面上看起來那麼確定。兩者的信賴區間有所重疊:手錶為 54.0% 至 76.3%,袖帶為 43.4% 至 66.7%;因此這項研究顯示兩者相當,而非證明手錶更優。

測試群體也存在明顯限制。正在服用降血壓藥物或患有心臟疾病的人被刻意排除,因此這項研究無法說明手錶是否能追蹤治療效果。三分之一的招募自願者退出了分析,其中 75 人(共 100 人)是因為其動態監測儀資料遺失或不完整,通常是因為他們在睡覺時取下了袖帶。所有受試者均在美國,且僅測試了一款手錶型號。

這項研究由 Google 母公司 Alphabet 資助,16 位作者中有 15 位是 Alphabet 員工。作者們自己列出了下一個障礙:隨機對照試驗,以證明該警示能找到那些原本會被漏診的人,並且這能改善他們的健康狀況。Google Research 的 Paolo Di Achille 與 Ming-Zher Poh 在一篇關於該論文的公司部落格文章中寫道:「基於智慧手錶的高血壓篩檢,並非旨在取代標準的臨床手臂袖帶,或提供最終的獨立醫學診斷。」

關於智慧手錶血壓檢測的常見問題

智慧手錶能在沒有袖帶的情況下測量血壓嗎?

不能作為精確讀數。像這樣的系統是利用手錶的光學脈搏感測器與加速度計,來估計一個人的血壓是否在數天內持續偏高,而非給出收縮壓與舒張壓數值。陽性結果的目的是引導佩戴者去進行經過驗證的袖帶測量。

智慧手錶檢測高血壓的準確度如何?

在這項研究中,Google 系統以 24 小時動態監測為基準,捕捉到 65.8% 的高血壓患者,並正確排除 90.0% 的非患者。在其標記的人中,約有五分之四確實患有高血壓。

什麼是 24 小時動態血壓監測?

這是一種可佩戴在身上的袖帶,需全天候佩戴,會自動定時充氣。由於它平均了日常生活中(包括睡眠期間)的數十次讀數,醫師將其視為確認高血壓最可靠的方法。

什麼血壓值算高血壓?

閾值取決於測量方式。該研究根據國際指引,採用 24 小時平均 130/80 mmHg 或更高、單次診間讀數 140/90 或更高,以及居家平均 135/85 或更高作為標準。

該論文於 2026 年 11 月 5 日以加速預覽形式在《自然》期刊線上發表,此前已於 2025 年 12 月發布預印本。Google 表示這項工作有助於為其 Google Health 應用程式中的血壓趨勢功能提供資訊,同時將論文中的方法描述為探索性研究。作者們表示,接下來需要在更大且更具國際性的群體中進行驗證,隨後進行隨機對照試驗。在此之前,袖帶仍將留在手臂上,而手錶的任務是讓人們去使用它。

參考文獻:Di Achille et al., “Opportunistically Detecting Signs of Hypertension on a Consumer Smartwatch,” Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-11336-3

標籤: , , , , ,

在 Google 中新增我們

討論

共有 0 則留言。