睡眠呼吸暂停筛查有了可解释的AI医生!复旦大学团队开发的AI诊断系统登上Nat Commun

多客科技

作者：微信文章
你昨晚睡得好吗？是神清气爽，还是在鼾声与莫名的窒息感中挣扎？全球有近10亿成年人，在睡眠中反复经历呼吸停止的困扰，他们中的大多数，对此一无所知。这就是睡眠呼吸暂停综合征，一个隐匿的健康杀手，与认知障碍、心脑血管疾病紧密相连。传统睡眠监测不仅费用昂贵（单次约1500美元），还需要身上贴满电极.在实验室度过整晚。

复旦大学科研团队在Nature Communications发表研究，开发Apnea Interact Xplainer透明化AI系统，适应从专业临床到便携家庭的多种监测场景，仅通过单通道血氧饱和度（SpO₂）信号即可实现高精度的睡眠呼吸暂停筛查与严重程度分级，为大规模早期诊断提供了突破性工具。





用双模型架构打造一个

“透明”的智能睡眠侦探





研究团队摒弃传统黑箱模式，设计出独特的双模型架构。细粒度预测模型负责细节，以30秒为一个时间窗口，判断这期间是否发生了呼吸暂停或低通气事件，为了更准确，模型会同时查看前后各120秒的信号，形成一个270秒的上下文片段。AHI回归模型则负责全局，整合整夜概率序列预测呼吸暂停低通气指数（AHI），并自动归类为正常、轻度、中度或重度。模型通过透明尺度扩散网络，不仅能给出“是”或“否”的概率，更能通过一种多层次的注意力可视化机制，告诉使用者做出判断的依据。



AIX系统能精准圈出气流下降≥90%的呼吸暂停和≥30%的低通气事件，其注意力热图与专家标注的重叠度（IoU）显著优于传统Grad-CAM方法，真正实现了“专家逻辑可视化”。系统还提出了睡眠呼吸暂停风险指数，综合考虑了事件发生的频率和持续时间，作为AHI的一个有益补充和易于理解的数字风险标记。



实力验证：

跨越种族与场景的稳健表现





任何医学AI工具，其价值必须经过严格、广泛的验证。团队分析了来自七个独立、多种族队列的共计15,807份多导睡眠图记录，总时长超过13万小时。这些队列包括美国国家睡眠研究资源中的大型社区研究，以及复旦大学附属华山医院收集的亚洲人群前瞻性与回顾性数据。

结果显示，当使用呼吸气流、胸廓运动和血氧饱和度三通道联合分析时，系统对AHI的预测与人工标注结果高度一致，决定系数高达0.92-0.96。在最重要的四分级严重程度分类任务中，准确率在0.738至0.810之间稳健表现。

仅凭单通道的血氧信号，系统依然保持了强大的诊断能力。在早期筛查场景中，系统能以高达0.970的灵敏度捕捉到需要关注的病例。在华山医院的真实世界前瞻性队列测试中，仅用血氧信号，系统在四分级诊断上达到了0.789的准确率，AHI预测的与人工的一致性也非常出色。这意味着，在家庭场景下，受试者可能只需要佩戴一个简单的指夹式血氧仪睡上一晚，就能获得一份可靠的初步风险评估报告。



研究还深入验证了系统在不同人口学特征群体中的公平性与稳定性。无论性别、年龄、体重指数如何，AIX的表现都保持稳健。在包含白人、黑人、西班牙裔和亚洲人的多样化测试中，系统没有表现出明显的性能偏差，这为其全球推广应用奠定了基石。



AI只是助教，还得医生做终审





透明，不仅是为了展示，更是为了协作。AIX系统不仅能高亮显示自己的判断依据，还能评估自己判断的置信度。系统可以自动筛选出这些“低置信度”的、可能存在疑问的片段，优先提交给临床医生进行复核。实验表明，当医生仅需对约20%系统存疑的案例进行复核后，整体诊断的准确率和灵敏度都能得到显著提升。

AI可以成为医生的超级助手，处理掉大量明确的案例，将人类专家的宝贵精力聚焦于最复杂、最关键的判断上。这种基于透明度的选择性复核，是建立临床信任、实现高效人机共诊的关键。







从“黑箱”到“透明AI”，我们能够更便捷、更清晰地突破传统诊断。从最简单的家庭血氧监测开始，进行大规模初筛；对高风险或结果存疑的个体，可以升级为多通道的家庭睡眠测试；若仍需明确，再进入实验室。这极大地优化了医疗资源配置，在扩大筛查覆盖面的同时，守住了诊断准确性的底线。

这项技术有望通过智能手机应用，结合可穿戴设备，将专业的睡眠呼吸评估带入千家万户。它不仅仅是在诊断一种疾病，更是在推动一种以预防和早期干预为核心的主动健康管理模式。早筛早诊，让每一次深夜睡眠，这占据我们生命三分之一的时间，都能成为身心的修复之旅。

参考链接：

Transparent artificial intelligence-enabled interpretable and interactive sleep apnea assessment across flexible monitoring scenarios

https://www.nature.com/articles/s41467-025-62864-x

撰文丨马德里的天空

推荐阅读

柳叶刀·肿瘤学：全球放射科大考，12国68位专家参与，顶级AI在胰腺癌CT检测中表现更优

你的CT报告，AI能正确翻译成人话吗？《Radiology》：从7分钟缩短至2分钟，理解度提升13倍

破解罕见病诊断难题！哈佛团队用AI揪出致病元凶，登上Nature子刊