脉搏血氧仪是一种无创测试，可测量患者血液中的氧饱和度水平，它已成为监测许多患者(包括 Covid-19 患者)的重要工具。但新的研究将脉搏血氧仪的错误读数与健康结果的种族差异联系起来，这可能导致皮肤较深的患者死亡率和器官功能障碍等并发症的发生率更高。
众所周知，非白人重症监护病房 (ICU) 患者使用脉搏血氧仪(夹在患者手指上的常用设备)获得的氧气水平读数不太准确。现在，由麻省理工学院科学家合着的一篇论文揭示，脉搏血氧仪读数不准确会导致有色人种危重患者在 ICU 住院期间接受的补充氧气减少。
发表在《医学会杂志》内科杂志上的论文“评估重症监护病房患者氧气补充的种族和民族差异” ，重点探讨了不同种族和民族患者在补充氧气管理方面是否存在差异的问题。与脉搏血氧仪性能差异相关。
研究结果表明，亚裔、黑人和西班牙裔患者的不准确读数导致他们接受的补充氧气少于白人患者。研究人员表示，这些结果提供了对脉搏血氧仪等健康技术如何导致护理中的种族和民族差异的深入了解。
该研究的资深作者、麻省理工学院计算生理学实验室的临床研究主任和首席研究科学家、麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES) 的首席研究科学家Leo Anthony Celi表示，挑战在于医疗保健技术通常是围绕大多数人口设计的。
“医疗设备通常是在富裕国家开发的，以白人、健康的人作为测试对象，”他解释说。“药物是通过不成比例地招募白人的临床试验来评估的。基因组学数据绝大多数来自欧洲血统的人。”
“因此，我们观察到不同人口统计结果的差异并不奇怪，那些未被纳入医疗保健设计的人的结果较差，”Celi 补充道。
虽然脉搏血氧仪由于易于使用而被广泛使用，但测量血氧饱和度 (SaO 2 ) 水平的最准确方法是采集患者的动脉血样本。正常脉搏血氧饱和度 (SpO 2 ) 的错误读数会导致隐性低氧血症。血液中胆红素升高以及在 ICU 中使用某些称为血管加压药的药物也会影响脉搏血氧饱和度读数。
该研究包括 3,000 多名参与者，其中 2,667 名白人、207 名黑人、112 名西班牙裔和 83 名亚洲人——使用来自重症监护医学信息集市第 4 版或 MIMIC-IV 数据集的数据。该数据集由贝斯以色列女执事医疗中心 ICU 收治的 50,000 多名患者组成，包括脉搏血氧计读数和血样中检测到的氧饱和度水平。MIMIC-IV 还包括补充氧气的施用率。
当研究人员将脉搏血氧仪测得的 SpO 2水平与血样中的氧饱和度进行比较时，他们发现在血样中测量的给定血氧饱和度水平下，黑人、西班牙裔和亚洲患者的 SpO 2读数高于白人患者。动脉血气分析的周转时间可能需要几分钟到一个小时。因此，临床医生通常根据脉搏血氧饱和度读数做出决定，而不知道其在某些患者人口统计数据中的次优表现。
该研究的主要作者、肾病学家、麻省理工学院讲师、哈佛医学院布莱根妇女医院研究员 Eric Gottlieb 呼吁进行更多研究，以更好地了解“脉搏血氧仪性能差异如何导致更糟结果;应探讨通气管理、液体复苏、分类决定和其他护理方面的可能差异。然后，我们需要重新设计这些设备并对其进行适当的评估，以确保它们对所有患者的表现都一样好。”
Celi 强调，理解现实世界数据中存在的偏见对于更好地开发算法和人工智能以帮助临床医生做出决策至关重要。“在我们投入更多资金使用电子健康记录开发用于医疗保健的人工智能之前，我们必须确定结果差异的所有驱动因素，包括那些因使用设计欠佳的技术而产生的驱动因素，”他争辩道。“否则，我们可能会冒着让人工智能长期存在和扩大健康不平等的风险。”
Celi 将该项目和研究描述为 MIMIC 项目核心的数据共享价值的证明。“没有一个团队拥有专业知识和视角来理解现实世界数据中存在的所有偏见，以防止人工智能使健康不公平现象长期存在，”他说。“我们为这个项目分析的数据库拥有 30,000 多名有资质的用户，这些用户由包括数据科学家、临床医生和社会科学家在内的团队组成。”
Celi 说，研究该主题的许多研究人员共同组成了一个社区，该社区共享代码和查询并执行质量检查，促进结果的可重复性，并众包数据的管理。“不共享健康数据是有害的，”他说。“限制数据访问意味着限制分析和解释数据的视角。我们已经看到了许多模型错误规范和有缺陷的假设导致模型最终伤害患者的例子。”