蘋果的醫(yī)學(xué)研究平臺(tái)ResearchKit發(fā)展?fàn)顩r詳解

2015年3月，蘋果繼推出智能家居平臺(tái)HomeKit和健康應(yīng)用平臺(tái)HealthKit之后，又發(fā)布了醫(yī)學(xué)研究平臺(tái)ResearchKit。

該平臺(tái)的推出將全球數(shù)以億計(jì)的iPhone轉(zhuǎn)化為了強(qiáng)大的醫(yī)學(xué)研究工具，旨在幫助醫(yī)學(xué)研究人員大規(guī)模收集健康數(shù)據(jù)。蘋果的雄心壯志是想以改變醫(yī)學(xué)研究的方式，再一次改變世界。

發(fā)布兩年以來(lái)，ResearchKit究竟有了什么樣的建樹，又遇到怎樣的挑戰(zhàn)?筆者編譯整理了STAT以及pocket-lint的最新報(bào)道，以饗讀者。

蘋果公司高級(jí)副總裁Jeff Williams于舊金山發(fā)布ResearchKit

ResearchKit到底什么來(lái)頭?

基于iPhone和Apple Watch，ResearchKit提供了一個(gè)免費(fèi)且開源的應(yīng)用開發(fā)構(gòu)架，醫(yī)學(xué)探索者可以在此之上開發(fā)具體的研究型APP。隨著該平臺(tái)的發(fā)布，蘋果還同時(shí)發(fā)布了5款與權(quán)威醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)合作研發(fā)的APP，針對(duì)的病癥包括糖尿病、帕金森癥、乳腺癌、哮喘病和心血管疾病。

針對(duì)糖尿病的APP是由馬薩諸塞州總醫(yī)院開發(fā)的GlucoSuccess，它會(huì)提醒糖尿病患者進(jìn)行每日例行的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，比如測(cè)量體重。另外，還會(huì)對(duì)用戶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)追蹤和食物監(jiān)測(cè)，旨在從多種角度探尋生活方式對(duì)血糖水平的影響。

Sage生物網(wǎng)絡(luò)與羅徹斯特大學(xué)合作推出的Parkinson mPower致力于推動(dòng)帕金森癥的研究。該APP通過(guò)記憶游戲、手指敲擊測(cè)試、說(shuō)話和行走方式來(lái)跟蹤患者的病情發(fā)展情況。

針對(duì)乳腺癌的Share the Journey，是由Dana-Farber癌癥研究所與Penn醫(yī)藥、Sage生物網(wǎng)絡(luò)和UCLA的瓊斯綜合癌癥中心合作開發(fā)的，其主要研究目的是，探究為什么乳腺癌幸存者有著更強(qiáng)的恢復(fù)力等問(wèn)題。

專攻心血管疾病的APP名為MyHeart Counts，由斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)中心開發(fā)。它可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)用戶的心臟活動(dòng)進(jìn)行評(píng)估，從而幫助研究人員探究生活方式與心血管健康之間的關(guān)系。

ResearchKit發(fā)布幾日，注冊(cè)用戶便數(shù)以萬(wàn)計(jì)。隨后的兩年，又誕生了一批優(yōu)秀的研究應(yīng)用，比如其中一個(gè)應(yīng)用是用于用戶記錄皮膚上的痣并追蹤它們的變化，還有一個(gè)團(tuán)隊(duì)正致力于開發(fā)自閉癥篩查的應(yīng)用，不一而足。

得益于蘋果龐大的用戶群，這類應(yīng)用一經(jīng)上架，很快就能獲得五位數(shù)以上的下載量。蘋果公司業(yè)務(wù)高級(jí)副總裁Jeff Williams在去年3月份的一次活動(dòng)中表示：“幾乎一夜之間，我們靠ResearchKit發(fā)起的一些研究就達(dá)到了研究史上罕見的規(guī)模。”

ResearchKit的數(shù)據(jù)還能與蘋果HealthKit實(shí)現(xiàn)共享，加上龐大數(shù)量級(jí)的用戶群，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式一對(duì)比，高下立判。

但在一開始，很多研究學(xué)者認(rèn)為，就ResearchKit本質(zhì)而言，并不能算作是臨床性數(shù)據(jù)收集，而更像是對(duì)移動(dòng)端APP收集健康數(shù)據(jù)的可行性研究。然而時(shí)至今日，ResearchKit似乎已經(jīng)更進(jìn)一步，在醫(yī)學(xué)研究可用性上有了更多突破。

最近幾個(gè)月，研究人員們發(fā)表了關(guān)于癲癇、哮喘和心臟病的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)的來(lái)源正是ResearchKit平臺(tái)。研究學(xué)者們已經(jīng)開始展望未來(lái)，他們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)的下一個(gè)里程碑將是：將人手一個(gè)的移動(dòng)設(shè)備變成醫(yī)療救生監(jiān)測(cè)器。

即將問(wèn)世的癲癇管理及監(jiān)測(cè)方案

對(duì)于癲癇病患及其醫(yī)生而言，診治過(guò)程中有很多標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題，比如上個(gè)月癲癇發(fā)作了多少次，漏服了多少劑量的藥物等。對(duì)這些問(wèn)題，患者們很難給出精準(zhǔn)的回答，有些病人選擇用腦子記憶，另外還有些則把這些數(shù)據(jù)記在日志或者圖表里。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，約翰霍普金斯大學(xué)的一項(xiàng)最新研究率先依靠ResearchKit平臺(tái)給出了解決方案。Gregory Krauss博士和他的同事開發(fā)了一款名為EpiWatch的APP，不僅可以解決令患者頭痛的病情記錄問(wèn)題，還能將患者數(shù)據(jù)反饋給研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行癲癇病研究。

EpiWatch用戶界面展示

在過(guò)去的兩年中，Krauss博士依靠該技術(shù)實(shí)時(shí)收集了大量癲癇病患者的數(shù)據(jù)，不論他們是在發(fā)病前、發(fā)病中或是發(fā)病之后。如果用戶感覺到自己可能要癲癇發(fā)作，他們可以立即打開Apple Watch上的APP，隨即開始測(cè)試評(píng)估患者的記憶力和意識(shí)清醒程度。

一旦患者停止回答測(cè)試，程序會(huì)判定其已經(jīng)失去意識(shí)，直到患者再次回應(yīng)APP，才判定為癲癇發(fā)作結(jié)束。該APP數(shù)據(jù)采集還結(jié)合了心率數(shù)據(jù)和加速度計(jì)數(shù)據(jù)。

Krauss博士的團(tuán)隊(duì)做到了在癲癇病發(fā)作前后就拿到第一手?jǐn)?shù)據(jù)的創(chuàng)舉，這在以前的研究工作中著實(shí)難以實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)美國(guó)科學(xué)院神經(jīng)病學(xué)會(huì)在4月27日年會(huì)上提供的數(shù)據(jù)，睡眠不足、用藥次數(shù)減少以及壓力過(guò)大，均可能導(dǎo)致癲癇發(fā)作次數(shù)增多。該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃盡快將已收集的數(shù)據(jù)提交給同行評(píng)議刊物，并結(jié)合另外一些ResearchKit研究團(tuán)隊(duì)已發(fā)布的成果。

現(xiàn)在，Krauss博士及其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)雄心勃勃地著手進(jìn)行下一階段的研究。他們分析了已收集的數(shù)據(jù)，基于此開發(fā)一個(gè)癲癇發(fā)作監(jiān)測(cè)器，在癲癇發(fā)作之前警示用戶，并使患者知悉發(fā)病的潛在危險(xiǎn)。

EpiWatch的監(jiān)測(cè)功能將基于Apple Watch收集的生理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)癲癇預(yù)兆并警告用戶。正如Shaina Mims在蘋果官方宣傳視頻中所言，對(duì)于癲癇病患們而言，這將會(huì)是一個(gè)絕佳的解決方案。

Mims坦言，作為癲癇病患者，她時(shí)常會(huì)擔(dān)心在開車時(shí)發(fā)病，但是如果有這樣的癲癇發(fā)作監(jiān)測(cè)手段，那么她和其親人們就能確保其在發(fā)病前，她就已經(jīng)將車開到了安全地帶。

Krauss博士表示，癲癇監(jiān)測(cè)功能將在今年秋季之前向用戶發(fā)布，在未來(lái)他們的應(yīng)用可能還會(huì)提供追蹤癲癇藥物療效和副作用等功能。

用數(shù)據(jù)和結(jié)果說(shuō)話

不爭(zhēng)的事實(shí)是，越來(lái)越多使用ResearchKit的研究結(jié)果得以發(fā)表，或者被科學(xué)文獻(xiàn)所引用。

作為與平臺(tái)同時(shí)發(fā)布的5個(gè)APP之一的MyHeart Counts就是一個(gè)鮮活的例證。該應(yīng)用旨在研究體育活動(dòng)對(duì)心臟健康的影響，他們已于今年1月份在JAMA上發(fā)表了初步研究結(jié)果。

借由該APP，逾20000名參與者向研究人員發(fā)送了他們的運(yùn)動(dòng)模式數(shù)據(jù)，另外約有4900人完成了6分鐘的步行測(cè)試，這是一項(xiàng)很常見的健康測(cè)試手段。數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，近三分之二的參與者每天有約一半的時(shí)間都沒(méi)有身體活動(dòng)，而那些對(duì)運(yùn)動(dòng)活躍度最低的參與者們，顯示出了較高的心血管疾病發(fā)病率。

另一個(gè)西奈山醫(yī)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)，將他們針對(duì)哮喘病的APP所收集的數(shù)據(jù)，于三月份發(fā)表在了Nature Biotechnology上。他們的研究結(jié)果證實(shí)，夏季哮喘病發(fā)作幾率高于春季，而且空氣質(zhì)量對(duì)哮喘病有著重要影響。

在上述的這些案例中，他們的樣本容量和數(shù)據(jù)采集時(shí)間都有了質(zhì)的飛躍。癲癇病專家Krauss博士表示，如果沒(méi)有ResearchKit的話，他們的研究真的難以開展，“我們現(xiàn)在可以極其迅速地研究大跨度年齡區(qū)間的患者，以及豐富的癲癇病種類，而且樣本來(lái)源可以橫跨全美。”迄今為止，他們的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)分析了近千名患者的數(shù)據(jù)。

再次回到西奈山的哮喘研究，其一個(gè)研究項(xiàng)目就采集了超過(guò)兩千名哮喘患者數(shù)據(jù)，而在CDC(美國(guó)疾控中心)2015年的國(guó)民健康普查中，大約也就找到了這么多的成年哮喘患者。西奈山醫(yī)學(xué)院教授Pei Wang指出，過(guò)去他們從一個(gè)哮喘病患身上獲取數(shù)據(jù)可能花幾天時(shí)間，而且CDC的普查中，每個(gè)病患只采集了一次數(shù)據(jù)。

迎面追趕的Android

盡管優(yōu)勢(shì)突出，但是ResearchKit仍舊面臨著兩大障礙，其中一個(gè)在其發(fā)布之日就已經(jīng)顯現(xiàn)，而另外一個(gè)則是在各種數(shù)據(jù)得以收集之后才初現(xiàn)端倪。

首當(dāng)其沖的是，研究參與者們都需要用自己個(gè)人的蘋果設(shè)備來(lái)注冊(cè)，那么他們首先要能買得起一臺(tái)iPhone或Apple Watch。

根據(jù)美國(guó)皮尤(Pew)研究中心的一篇報(bào)道顯示，在年收入30000美元及以下的家庭中，只有約一半能在2015年買得起智能手機(jī)。當(dāng)然，這個(gè)調(diào)研并沒(méi)有根據(jù)手機(jī)品牌再進(jìn)一步細(xì)分結(jié)果。所以，我們可以默認(rèn)的是，還有很多低收入家庭沒(méi)有機(jī)會(huì)參與到ResearchKit的醫(yī)學(xué)研究中。

移動(dòng)端的用戶粘度也是一個(gè)問(wèn)題，比如在哮喘調(diào)查中只有30%的用戶持續(xù)參與了6個(gè)月以上，這種情形將使得很多數(shù)據(jù)的完整性存在問(wèn)題。

其次，基于ResearchKit的研究工作還面臨著很嚴(yán)峻的樣本多樣性問(wèn)題。接受STAT采訪的團(tuán)隊(duì)們都表示，ResearchKit所提供的龐大樣本容量讓他們十分滿意，但同時(shí)，在一些“果粉”云集的城市或地區(qū)，比如舊金山，參與用戶數(shù)量顯著更為集中。

盡管前文提及的哮喘研究與CDC普查的樣本地理分布比較一致，但是西奈山哮喘研究樣本中男性、較年輕、富裕和教育程度較高的患者比例更大。另外樣本的種族差異也更小，僅有5%的參與者是黑人，但是根據(jù)CDC的普查數(shù)據(jù)顯示，成年哮喘患者中約有14%是黑人。

針對(duì)抽樣問(wèn)題，目前有如下幾個(gè)可能的解決方案。第一，移動(dòng)設(shè)備的價(jià)格可能會(huì)越來(lái)越低;其二，可能會(huì)有越來(lái)越多的研究團(tuán)隊(duì)愿意捐贈(zèng)蘋果設(shè)備，以增加樣本多樣性;最后，開發(fā)者可以開發(fā)其他平臺(tái)的APP，使其在多類型設(shè)備上得以運(yùn)行。

為了踐行最后一個(gè)方案，一批程序員正奮力開發(fā)Android設(shè)備上類似ResearchKit的平臺(tái)—ResearchStack。理論而言，那些已經(jīng)在ResearchKit上開發(fā)了APP的研究團(tuán)隊(duì)，同樣也可以在Android設(shè)備上推出同樣功能的APP。但實(shí)際上，問(wèn)題并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。

牛津大學(xué)博士后Dario Salvi為了開發(fā)Android端的MyHeart Counts APP花了很多時(shí)間，有很大一部分原因是，ResearchStack軟件的用戶友好度還仍上不了臺(tái)面。

Android擁有海量用戶群，將研究APP擴(kuò)展到Android平臺(tái)不僅擴(kuò)大了參與研究的樣本人群，也將豐富研究人員能收集到的數(shù)據(jù)類型。Sage Bionetworks總裁Lara Mangravite表示：“Android系統(tǒng)比iOS更為開放，研究人員可以輕松收集用戶的手機(jī)使用信息，比如在用戶允許的條件下，可以收集用戶呼叫記錄和互聯(lián)網(wǎng)使用數(shù)據(jù)。”

Android平臺(tái)的潛力可以說(shuō)是很驚人的。Mangravite又舉了個(gè)例子，很多人都有在如廁時(shí)用手機(jī)閱讀的習(xí)慣，那么將互聯(lián)網(wǎng)使用數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，可以開發(fā)一種預(yù)測(cè)用戶是否患有腸道易激綜合征的算法。

對(duì)Krauss博士而言，他不愿意等待ResearchStack再來(lái)開展研究。他表示，要等Android提供研究系統(tǒng)恐怕還得好幾年，另外很重要的一點(diǎn)是，他的研究需要用到智能手表形式的可穿戴設(shè)備。Krauss博士說(shuō)：“ResearchKit的一個(gè)很大優(yōu)勢(shì)在于，它已經(jīng)現(xiàn)成可用了，而且我認(rèn)為Apple Watch比起市面上其他智能手表，更智能精細(xì)。”

“當(dāng)然，我覺得最終所有的智能手表都能夠做到生物傳感器數(shù)據(jù)采集，并且有著良好使用感的用戶界面，還能支持醫(yī)學(xué)研究工作。但是Apple Watch，我們現(xiàn)在就能馬上用。”