某些疾病或健康状况的迹象有时会显现在人们的脸上：眼睑苍白可能意味着贫血，皮肤泛黄可能是黄疸的信号，嘴唇干裂则可能是糖尿病的警示迹象。
如今，MIT媒体实验室衍生企业Cardiio开发了一款移动应用，可利用智能手机摄像头检测面部的心律失常迹象，这类心律失常与中风有关。该应用通过测量并分析脉搏作用下皮肤反射光线的细微变化来实现这一功能。
Cardiio是这款同名热门健身应用背后的初创公司。该应用于2012年推出，根据面部反射的光线计算心率。它之所以有效，是因为每次心跳都会增加用户血管中的血容量。血液中的血红蛋白会吸收光线，从而减少皮肤反射的光线。Cardiio应用会追踪这些肉眼看不见的微小反射光变化，以准确计算心跳。
不过，最近这家初创公司开始利用这些反射光数据开发一款新应用，以检测心房颤动（AF）的心跳不规律模式。心房颤动是一种常见的心律失常，可能导致中风。
这款名为Cardiio Rhythm的临床应用目前仅用于研究，并已得到数篇学术论文验证。Cardiio希望不久后向消费者开放该应用，用于早期心律失常筛查。
“我们的目标是开发算法，从智能手机和可穿戴设备等常见设备收集的[生物特征]数据中提取临床洞见，”Cardiio联合创始人兼首席执行官Ming-Zher Poh博士（2011届）说。他曾是媒体实验室的研究附属人员，并参与开发了这款应用。“这能让人们更了解自己的健康状况……并更好地掌控自己的健康。”
Cardiio Rhythm仅用于心房颤动的早期筛查，例如供更易患该病的老年人使用。任何心律失常的正式诊断仍须由医疗专业人员作出。
及早应对心房颤动
据美国疾病控制与预防中心估计，美国有270万至600万人患有心房颤动。当心脏上腔室跳动不规律时，就会发生心房颤动，导致血液无法顺畅流入下腔室。这可能造成血栓，血栓可能流向大脑并引发中风。
心房颤动每年导致约75万例住院，估计造成13万人死亡。这种病症还与约15%至20%的缺血性中风有关；缺血性中风是由脑部血栓引起的中风。“心房颤动的风险会随年龄增长而上升，而美国人口正在老龄化，因此这是一个日益严重的问题，”Poh说。
Poh说，如果及早诊断，通过药物治疗可以预防约三分之二与心房颤动有关的中风。但这种病症往往症状模糊或没有症状，因此有时难以发现。
此外，一种称为阵发性心房颤动的类型会导致自发性心跳不规律，可能无法确诊。标准的心房颤动检测设备是心电图（ECG），需要将电极贴在患者胸部，以测量心跳的电脉冲并检测异常。
“但如果你在诊所常规检查时心律没有异常，心电图就有可能检测不到[心房颤动]，”Poh说。“有时，人们直到中风后才发现自己有这种心律不齐。”
Cardiio Rhythm可以将智能手机摄像头对准某人的面部，或让其将手指放在摄像头上，以检测心跳异常。当患者心跳时，应用会捕捉血容量数据并形成脉搏波形。机器学习算法会分析这些波形，以识别心房颤动特有的脉搏模式。
“我们并不打算取代心电图，而是希望帮助人们及早采取行动，”Poh说。
2016年，由香港中文大学副教授Bryan Yan牵头的一项研究在美国心脏协会科学年会上发表。研究让85名住院患者在完成心电图检查后立即面对iPhone摄像头，使用Cardiio Rhythm筛查心房颤动，并与心电图结果比较。该应用检测心房颤动的准确度达到心电图的95%。香港大学心脏病学教授Chung-Wah Siu牵头的一项规模更大的研究，则使用该应用筛查了1,013名有心房颤动发病风险的患者；相似结果发表在《美国心脏协会杂志》上。
“我们未来还会发表更多论文，因为验证非常重要，”Poh说。之后，这家初创公司将着手争取监管部门批准。
从消费级走向临床应用
Poh在哈佛—麻省理工学院健康科学与技术项目攻读博士期间，以一款腕戴设备为论文研究课题。该设备可监测皮肤电导，以检测可能致命的癫痫发作。这款设备由他与媒体实验室教授Rosalind Picard共同开发，目前正通过Empatica进行商业化。
不过，作为媒体实验室的一个副项目，Poh开发了Cardiocam，这项技术可通过网络摄像头捕捉心率和呼吸频率。他与实验室伙伴Daniel McDuff博士（2014届）改进了一种称为光电容积描记法的技术。这种技术通过向患者指尖照射红光和红外光，并测量含氧及非含氧血红蛋白吸收的光线，来测量脉搏和血氧。团队运用先进的信号处理方法开发出软件，只需利用环境光从一定距离测量皮肤反射光线，就能提取相同的脉搏信息。
这项技术的首个应用并非一款应用，而是一套名为Medical Mirror的完整系统。系统配有内置网络摄像头的液晶显示器，以及运行相关软件的连接笔记本电脑。系统正面装有一面双向镜，人们可以看到自己的倒影，同时网络摄像头仍能检测用户的心率、呼吸频率和逐次心跳间的变化。随后，液晶显示器会将这些信息投射到镜面上。
这面镜子引起了一些媒体关注，Poh随后与当时在布里格姆妇女医院从事博士后研究的Yukkee Poh，以及当时的实验室同事Chia-Hsun Lee博士（2011届）共同创立了一家初创公司，准备将该技术的一个版本商业化。但对于一家预算有限的年轻公司来说，制造并销售能够读取心率的镜子在经济上并不可行。
“当时看来，从一款可以在全球发行、任何人点击一下按钮就能下载的应用起步，是合情合理的选择，”Poh说。他还补充道：“我至今仍希望能造出那面镜子。”
2012年1月，这家当时名为Cardiio的初创公司入驻旧金山的Rock Health数字健康孵化器，并推出了应用；这类应用当时还不多见。此后，该应用在全球的下载量已达数百万次。
应用发布后不久，Cardiio便回到剑桥，希望与大型医院建立联系，推进临床应用。如今，这家初创公司已与马萨诸塞州总医院及香港两家医院建立合作。
随着Cardiio Rhythm逐渐发展，Poh表示，他的初创公司希望成为消费者的一种中间选择，连接广泛可用的健身应用与传统疾病筛查医疗设备。传统设备价格昂贵，而且使用时往往需要处方。
“一方面，智能手机健康应用、智能手表或健身追踪器能够生成大量生物特征数据，但提供的洞见相对有限。另一方面，传统的、获得美国食品药品监督管理局（FDA）许可的医疗设备可以帮助医生诊断，但消费者不容易接触到，”Poh说。“要改善健康结果，就需要从面向健身的设备过渡到更多医疗应用。我们认为自己可以提供促成这一转变的工具。”
