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Apple WatchのECG機能がリリースされた、家庭で心電図を計測し不整脈を検知できる

Apple WatchでECG機能がリリースされた。これは心電図を計測する機能で、スマートウォッチで心臓の健康状態をモニターできるようになった。ECGは心臓の不整脈を検知し、もし異常があれば病院で診断を受けることになる。病気の早期発見につながり、多く人命を救うことができると期待されている。

出典: Apple

ECG機能を公開

Appleは四世代目のスマートウィッチ「Apple Watch Series 4」を投入したが、ハードウェア機構が一新され、健康管理に重点を置くウエアラブルとなった。Apple Watch Series 4はECG (Electrocardiography、心電図)機構を搭載し、心臓の健康状態をモニターする(上の写真)。2018年12月、最新の基本ソフト (watchOS 5.1.2とiOS 12.1.1)がリリースされ、ECGを使えるようになった。

ECG測定方法

ECGとは心臓の鼓動を電気シグナルとして測定するもので、病院で心臓の状態を検査するために使われている。この機能がApple Watch Series 4に搭載され、家庭で心臓疾患を検知できるようになった。ECGを測定するにはApple Watchでアプリ「ECG」を起動し、指をクラウンにあてる(下の写真)。これで心臓を含む電気回路が作られ、心臓の鼓動の電気シグナルを計測する。測定に要する時間は30秒で、ディスプレイにECGの波形が示され、残り時間が表示される。

出典: Apple

測定結果

測定結果は問題が無ければ「Sinus Rhythm(洞調律)」と表示される。もし、不整脈の一種である心房細動が検知されると「Atrial Fibrillation」と表示される。アルゴリズムはECGの波形から心房(Atrium)と心室(Ventricle)の動きを解析する。心臓が一定のリズムで鼓動している時はSinus Rhythmと示される。一方、心臓の鼓動が不規則な状態であればAtrial Fibrillationと示され心房細動が発生していることを意味する。

Healthアプリ

測定結果はAppleの健康管理アプリ「Health」に格納される。ここには心拍数(Heart Rate)と心電図(ECG)の情報が格納される(下の写真、左側)。また、ECGのタブを開くと検査結果について、判定(Classifications)と心電図の波形(Waveform)が示される(下の写真、右側)。測定時に症状を入力することができ、その情報も表示される。(Apple Watch Series 4でECGを使い始めたが、健康管理には必須な機能だと感じる。検査結果を見るのは少し怖いが、心臓の健康状態がすぐに分かり、本当に役に立つウエアラブルだ。)

医師の診断を仰ぐ

万が一、異常が検知されると病院に行き医師に相談することになる。その際には、ECG検査結果をPDFに変換する機能があり、それを医師に提示して診断を仰ぐ。医師はECGの波形から心臓の状態を把握し、原因を検査していく手順となる。なお、ECGアプリは心房細動しか検知できないので、Apple Watchで心臓発作の兆候は把握できないことを留意する必要がある。

通知機能

上述のECG機能の他に、Apple Watchのソフトウェアがバックグランドで稼働し、心臓の健康状態をモニターする。心拍数から心房細動を検知するアルゴリズムが搭載され、アプリはそれを検知するとアラートを表示する。心拍シグナルをニューラルネットワークで解析し、心房細動を検知するものと思われる。Apple Watchを着装している時は連続して心臓の状態をモニターする。

出典: VentureClef

病院のECGとは異なる

Apple Watch Series 4のECGは病院で使われているECG(心電計)とは構造や機能が異なり、家庭向けの簡易版ECGという位置付けとなる。病院の心電計は12の電極を持ち、心臓の電気信号を異なる方向から捉える。このため、心房細動だけでなく、心臓発作の予兆(心臓のどの部分が壊死しているか)を検知する。これに対し、Apple Watch Series 4のECGの電極は一つで、心房細動だけを検知でき、心臓発作の予兆などそれ以外の症状は把握できない。

アメリカ食品医薬品局の認可

このため、Apple Watch Series 4はアメリカ食品医薬品局(FDA)から限定的な認可を受けている。Apple Watch Series 4は消費者向けに医療情報を提供することは認められているが、これを病気の診断で使うことはできない。つまり、Apple Watch Series 4は消費者が病状をスクリーニングするために使われ、病気判定は医師が下す必要がある。

Appleへの期待

限定的な機能であるが、Apple Watch Series 4のECGへの期待は大きい。これはApple Watchで心房細動をリアルタイムに把握できるためで、病気治療に大きく寄与すると考えられている。アメリカ心臓協会(American Heart Association)はApple WatchのECGを使うと、治療方法が劇的に変わり、多くの患者を救えると期待を寄せている。因みに、Apple Watch Series 4の心房細動の判定精度は高く、98%(Sensitivity、病気であることの判定)と99.6%(Specificity、病気でないことの判定)をマークしている。

ヘルスケア市場に進出

Apple Watch Series 4にECGを搭載したことで、Appleがヘルスケア市場に本格的に参入する流れが鮮明になった。AppleがiPodで音楽市場に進出したように、Apple Watchが医療機器に進化し、ヘルスケア市場進出への第一歩となる。Apple Watchはバイオセンサーとして、身体情報をモニターする医療機器としての役割が明確になり、次は、血圧や血糖値を測定する機構を投入するとのうわさが絶えない。

Apple Watchが医療機器に進化、スマートウォッチで心臓疾患を検知

Appleは2018年9月12日、特別イベント「Apple Special Event」で、iPhone XとApple Watchの新製品を発表した。第四世代となる「Apple Watch Series 4」は、ハードウェア機構が一新され、健康管理に重点を置くウエアラブルとなった。Apple Watch Series 4はECG (Electrocardiography、心電図) を計測するセンサーを搭載し、心臓の健康状態をモニターする。

出典: Apple

ECGとは

ECGとは心臓の鼓動を電気シグナルとして測定するもので、病院で心臓疾患を検査するために使われる。この機能がApple Watch Series 4に搭載され、家庭で心臓疾患を検知できるようになった。使い方はシンプルで、指をクラウン(Digital Crown)にあてると(下の写真)、アプリ「ECG」が起動し(上の写真、左側)、30秒で心電図を測定する(上の写真、右側)。測定結果は問題が無ければ「Sinus Rhythm」と表示される。もし、心房細動(不整脈の一種)が検知されると「Atrial Fibrillation」と示される。

出典: Apple

Apple Healthに記録される

測定結果はAppleの健康管理アプリ「Health」に格納される(下の写真)。検査結果の判定(Classifications)だけでなく、心電図の波形(Waveform)も記録される。更に、利用者はその時の症状を入力することができる。万が一、異常が検知されると、医師に相談することになるが、その際に、Healthに格納しているECG検査結果を示し、治療判断に役立てる。

出典: Apple

ECG計測のメカニズム

Apple Watch Series 4はECGを測定するために新しいハードウェア機構を搭載した。二つのモジュールから成り、ウォッチ背後に円形電極が付加され(下の写真、外側の円)、更に、クラウンがもう一つの電極として機能する(下の写真、左側の突起)。円形電極が皮膚に触れ、指をクラウンにあてることで、心臓を含む電気回路が作られる。この回路で心臓の鼓動の電気シグナルを計測する仕組みとなる。既にFDA(アメリカ食品医薬品局)の認可を受けており、Apple Watch Series 4を医療機器として使うことができる。

出典: Apple

心拍数の計測と心臓疾患検知

Apple Watchは発売当初から心拍数を測定する機能を提供しているが(下の写真、左側)、Series 4ではセンサーが一新され(上の写真、中央部緑色の部分)、新たな機能が加わった。Apple Watch Series 4は心拍数が異常に高い時、また低い時に、警告メッセージを表示する(下の写真、右側)。更に、上記ECGに加え、心拍数から心房細動を検知するアルゴリズムが搭載され、バックグランドで心臓の健康状態をモニターする。(詳細な説明はないが、心拍シグナルをニューラルネットワークで解析し、心房細動を検知すると思われる。ECGに比べ判定精度は低いが、Apple Watch Series 4を着装している時は、連続して心臓の状態をモニターできる。) センサーは緑色のLEDライトを皮膚に照射し、血管の伸縮や容積の変化を測定する。このデータを解析することで心拍数を把握する。エクササイズ時には心拍数から消費カロリー量を算定する。

出典: Apple

転倒検知機能

Apple Watch Series 4に利用者が転倒したことを検知する機能が付加された。転倒を検知するとディスプレイに緊急SOS(Emergency SOS)画面が表示され(下の写真、左側)、ボタンをスワイプすると電話が発信される(下の写真、右側)。転倒を検知して60秒間アクションが無い時は、利用者が危機的な状態にあると判断し、アプリが自動で電話を発信する。SOS電話の相手として、両親や配偶者などを事前に登録しておく。スノーボードで激しく転倒したときに、救助を求めるために使われる。また、一人暮らしの高齢者が転倒した時に、助けを求める機能としても使えそうだ。

出典: Apple

AliveCor

Apple Watch Series 4がECGを搭載したが、市場には既に多くの製品が販売されている。AliveCorというベンチャー企業は「Kardia Band」というECGモジュールを開発した。これをApple Watchに着装すると(下の写真、バンドの四角のデバイス)ECGを測定できる。このデバイスに指をあててECGを測定し、結果はApple Watchのディスプレイに表示される。Kardia BandがApple WatchでECGを測定できる最初のデバイスとなり、既にFDAの認可を取得し、医療機器として使われている。

出典: AliveCor

Cardiogram

Cardiogramというベンチャー企業は、Apple Watchで心臓疾患を検知するAIを開発した。カリフォルニア大学サンフランシスコ校との共同研究の成果で、Apple Watchで収集した心拍データをAIで解析し、不整脈の一種である心房細動を検知する。Apple Watch Series 4もこれと同じ方式で、心拍シグナルをAIで解析し、心房細動を検知するものと思われる。

健康管理プラットフォーム

Apple Watch Series 4に先立ち、ベンチャー企業で心臓疾患を検知する高度な技術が開発された。Appleはこれら先進技法を取り込み、消費者に使いやすいデザインで提供していることに特徴がある。更に、管理アプリHealthで健康管理をプラットフォームとして設計しており、病院など他のシステムとの連携が期待される。

Apple Watchは医療機器に Apple Watchは、コミュニケーション(通信機能)、エクササイズ(運動量把握)、ヘルスケア(健康管理)の三つの基軸機能を持っている。Apple Watch Series 4でECG機能が搭載され、ヘルスケア機能が大幅にに向上した。Apple Watchはバイオセンサーとして、身体情報をモニターする医療機器としての役割が鮮明になった。Apple Watchは血圧や血糖値を測定する機構を搭載するとのうわさが絶えず、次は何が登場するのか、スマートウォッチが大きく進化している。