患者走路的方式透露脑肿瘤的进展

胶质母细胞瘤是成人中最常见的脑肿瘤，即使经过手术、放疗和化疗，中位生存期也只有约15个月。与其他高级别胶质瘤一样，它会导致功能逐渐丧失，病情通常在确诊后四到六个月出现进展。进展需要通过增强磁共振来确认——这种检查费用高昂、令人有幽闭感，装有心脏起搏器的人往往无法接受，而且每两到三个月才做一次，只有在病情已经发展之后才能显示出来。

可穿戴传感器或许能填补两次检查之间的空白。但每位患者的活动方式都不一样，而变化又取决于肿瘤的位置及其扩散方式。最简单的概括指标——步数——可能会漏掉关键信息：一个人怎样走路，而不仅仅是走了多少。

每天佩戴的传感器

伦敦帝国理工学院的Rishit Das、Barbora Barancikova和Matt Williams使用了BrainWear研究的数据。在这项研究中，高级别胶质瘤患者在手腕上佩戴加速度计，每次门诊复诊都被标注为稳定或进展。完整数据集涵盖78名患者和114次已标注的复诊。

一种为英国生物银行（UK Biobank）开发的分类工具，从原始信号中挑出了走路的时段。这些数据经过滤波，被切成15秒的片段，并简化为一条运动强度随时间变化的曲线。

解读走路的形态

为了比较不同的走路数据，团队从数学中一个名为粗糙路径理论的分支借来了一个工具：路径签名（path signatures）。签名通过一系列嵌套积分，概括一个随时间展开的信号的“形态”，而且无需事先训练模型。签名此前已被用于识别手写汉字和人体动作。一个与之相关的度量——SigMMD——用来量化两组信号之间的差异有多大：数值越大，差异越大。

作为合理性检验，签名能够清楚地把走路与睡觉、坐着、站立或乘车区分开来。

每位患者都以自己为参照

在两次门诊复诊之间的每个时段，最初约两周的走路数据作为该患者的基线。之后的每一天都用SigMMD与基线进行比较，再把每天的数值平均为每次复诊对应的一个数值。

单看这些数值，几乎无法区分稳定和进展的复诊：患者之间走路的差异实在太大了。于是，作者把每个数值除以同一患者在稳定复诊时的平均值。比值大于1，意味着这一次患者的走路方式偏离基线的程度，超过了病情稳定时的通常水平。

数据说明了什么

有11名患者、26次复诊（11次进展，15次稳定）具备足够的数据，且至少有一次稳定复诊，共计3030小时的走路数据。个体化比值在进展复诊时更高（在每位患者内部随机打乱标签的检验中，p = 0.016；也就是说，如果标签毫无意义，出现这么大差距的概率约为1.6%）。

把这一比值用作单一预警阈值，并且每次都在未参与调参的患者身上进行测试，其曲线下面积——衡量它能否把进展复诊排在稳定复诊之前的评分，从0.5（随机水平）到1（完美）——达到0.85（95%区间为0.66至0.99）。它识别出了11次进展复诊中的8次，并把80%的稳定复诊正确判定为稳定。相比之下，步数的表现并不比随机好：采用同样的个体化方法时为0.44，采用以每次复诊前60天数据为基础的常规模型时为0.42。

迈出第一步，但还不是检测手段

作者强调了研究的局限性。队列规模很小。而且每位患者的稳定参照可能包括进展之后的稳定复诊，因此这一比值目前还无法实时计算。这项研究表明，走路方式在稳定期和进展期有所不同；但它还没有证明腕戴传感器能够早于影像检查发现进展。要做到这一点，参照只能依赖更早的稳定复诊，而且需要在一个规模大得多、长期跟踪的群体中进行。

他们提出的下一步，是连续跟踪每天的数值，而不是每次复诊只取一个值，看看患者走路方式的变化能否标志病情恶化的最初起点。在那之前，这条腕带仍只是一个研究设想，目标是有朝一日成为影像检查和临床检查的补充，而非替代。