一夜辗转难眠次日常感疲惫,更可能是远期健康问题的信号。斯坦福医学院科学家开发出AI系统SleepFM,可通过单晚睡眠的身体信号,预测100余种疾病风险。

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SleepFM基于6.5万人的近60万小时睡眠记录训练,数据来自多导睡眠监测(实验室深度睡眠测试,追踪脑电、心电、呼吸、眼动等多维度信号)。研究指出,多导睡眠监测虽为睡眠障碍诊断金标准,但大量生理信息此前未被充分分析——“睡眠研究8小时捕获的生理数据极其丰富,相当于对受试者进行了全面生理观测。”(Emmanual Mignot教授,睡眠医学资深作者)

AI解锁睡眠数据的隐藏价值

团队构建基础模型(类似ChatGPT的大模型思路,但训练数据为生物信号而非文本):将睡眠记录分割为5秒片段(类比语言模型的“单词”),通过留一对比学习训练模型理解多模态信号关联(每次移除一种信号,让模型用剩余信号重建)。“我们的技术突破是统一不同数据模态,让它们‘说同一种语言’。”(James Zou教授,生物医学数据科学资深作者)

从睡眠预测130种疾病

训练后,SleepFM在睡眠分期、睡眠呼吸暂停评估中性能超越现有模型;更重要的是,结合25年医疗记录,它能从睡眠数据中预测130种疾病,其中癌症、妊娠并发症、循环系统疾病、精神疾病的预测C-index(一致性指数)超0.8(即80%概率正确预测两人中谁先患病)。

表现突出的疾病包括帕金森(0.89)、痴呆(0.85)、高血压心脏病(0.84)、心梗(0.81)、前列腺癌(0.89)、乳腺癌(0.87)及死亡风险(0.84)。“即便C-index 0.7的模型已用于临床(如癌症治疗反应预测),SleepFM的精度远超这一标准。”

解读AI的“睡眠语言”

团队发现,心血管疾病预测中心电信号更关键,精神疾病预测中脑电信号主导,但最精准结果来自多信号协同——信号不同步(如脑波显示睡眠但心电呈清醒状态)是风险标志。未来版本将整合可穿戴设备数据,进一步提升预测能力。