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可穿戴設(shè)備在衛(wèi)生健康領(lǐng)域生命體征監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用及展望

發(fā)布時(shí)間:2025-06-25 來(lái)源:AI智醫(yī)網(wǎng) 瀏覽量: 字號(hào):【加大】【減小】 手機(jī)上觀看

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在早期,普通公眾想要了解自身健康狀況,只有通過(guò)醫(yī)院檢查,由訓(xùn)練有素的專(zhuān)業(yè)醫(yī)療人員分析數(shù)據(jù),得出報(bào)告。然而這類(lèi)檢查可能會(huì)由于侵入性操作或者患者本人患有傳染性疾病而存在風(fēng)險(xiǎn)。

隨著健康中國(guó)時(shí)期的到來(lái),人們?cè)絹?lái)越注重自身健康狀態(tài)科技推動(dòng)下的醫(yī)療衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)也隨之將關(guān)注焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到借助輔助便捷設(shè)備捕捉人類(lèi)身體健康信息,可反映身體健康狀況的客觀數(shù)據(jù),是幫助醫(yī)務(wù)人員做出精準(zhǔn)判斷的重要依據(jù)。

至此可穿戴設(shè)備便在衛(wèi)生健康領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用與探討一項(xiàng)針對(duì)佩戴可穿戴設(shè)備的意向研究表明,80%美國(guó)人愿意運(yùn)用此類(lèi)設(shè)備監(jiān)測(cè)自身健康,并且由于GoogleFit和AppleHealthkit等移動(dòng)集成平臺(tái)的日益成熟,可以預(yù)測(cè)未來(lái)幾年內(nèi)可穿戴設(shè)備將會(huì)大量增加。

特別是過(guò)去3年間新型冠狀病毒COVID-19在全球肆虐可穿戴設(shè)備在人類(lèi)抗疫的歷史上突顯出其優(yōu)勢(shì)與價(jià)值,因此筆者將從可穿戴設(shè)備的特征及在衛(wèi)生健康領(lǐng)域中不同疾病、不同環(huán)境、不同使用目的等方面進(jìn)行梳理與匯總。旨在幫助醫(yī)務(wù)人員或研究者在今后積極探索可穿戴設(shè)備的臨床病患管理或者健康監(jiān)測(cè)等方面給予啟發(fā)提供思路

可穿戴設(shè)備的概念及特征

可穿戴設(shè)備是指佩戴在身體不同部位或內(nèi)置在衣服或配飾中的電子設(shè)備其基本運(yùn)作機(jī)制是利用連接網(wǎng)絡(luò)的小型傳感器和預(yù)測(cè)分析自動(dòng)地捕捉傳輸和分析生物識(shí)別信息??纱┐髟O(shè)備通常是由傳感器輸出設(shè)備供電裝置和嵌入式計(jì)算機(jī)組成根據(jù)傳感器的特點(diǎn)和傳感目標(biāo)。

它可以通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和/或無(wú)線局域網(wǎng),使用互聯(lián)網(wǎng)連接到外部系統(tǒng)之后,由人工智能技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析,并向設(shè)備用戶(hù)提供反饋,因其智能化、易用性、非侵入性而被廣泛運(yùn)用在日常生活中。

市場(chǎng)上供消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)的可穿戴傳感設(shè)備,可以分為健身娛樂(lè)、安全寵物用途,或醫(yī)療保健用途。

文章所涉及的可穿戴設(shè)備均應(yīng)用于衛(wèi)生健康領(lǐng)域,自2000年至2022年以來(lái)有關(guān)可穿戴設(shè)備的論文從616篇增長(zhǎng)到5.2萬(wàn)多篇并且每一年與前一年相比都呈現(xiàn)了正向的增長(zhǎng)這足以表明該領(lǐng)域的流行和可穿戴技術(shù)的不斷進(jìn)步。

2013年至2020年研究參與者數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng),在這期間北美實(shí)施了一項(xiàng)樣本量巨大的研究。參與者甚至超過(guò)800萬(wàn)人。目前世界各國(guó)正逐漸聚焦于可穿戴設(shè)備在健康領(lǐng)域的研究尤其是歐美國(guó)家。而中國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于可穿戴設(shè)備在醫(yī)療領(lǐng)域的研究熱度也高速增長(zhǎng),從2011年總計(jì)1篇發(fā)文量增長(zhǎng)至2021年85篇,在亞洲地區(qū)排名第二僅次于發(fā)文量占亞洲總額27%的印度

品牌特征

在對(duì)可穿戴設(shè)備品牌流行的調(diào)研中,HuhnS等對(duì)183種可穿戴設(shè)備調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)有74%研究參與者佩戴使用Fitbit品牌緊隨其后的是華為占比7.4%,withings占比7.0%和Apple占比3.7%。

但是關(guān)于中國(guó)品牌可穿戴設(shè)備的相關(guān)獨(dú)立研究數(shù)量較少,例如小米與華為分別占總研究數(shù)的2.65%與1.06%,這可能與該文章只調(diào)查了英文文獻(xiàn),而排除中文文獻(xiàn)有關(guān)。

在可穿戴設(shè)備市場(chǎng)中中國(guó)銷(xiāo)售了亞洲份額中29%,領(lǐng)先于占亞洲銷(xiāo)售總額3%的日本,落后于占亞洲銷(xiāo)售總額68%的韓國(guó)。盡管中國(guó)在亞洲市場(chǎng)中只能排于第二位,但在NatarajanA等綜述中所提及的共86種可穿戴設(shè)備有23種都由中國(guó)制造。

佩戴部位特征

可穿戴設(shè)備大致佩戴在人體的三個(gè)部位,分別是頭部軀干和肢體。常見(jiàn)的佩戴在頭部的可穿戴設(shè)備有眼鏡、頭盔、頭帶助聽(tīng)器、耳環(huán)、耳機(jī)和耳罩。其中谷歌眼鏡是最具有代表性的頭部可穿戴設(shè)備,不僅具備基本的通信功能,并且還有適用于醫(yī)療行業(yè)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療。同樣是眼鏡類(lèi)可穿戴設(shè)備MooreJ等,運(yùn)用智能眼鏡來(lái)評(píng)估跌倒風(fēng)險(xiǎn)。

JanssenS等用智能眼鏡提供的三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視覺(jué)提示,來(lái)減少帕金森病患者步態(tài)凍結(jié)。

SalihAE等通過(guò)將金納米粒子整合到隱形眼鏡材料中幫助色覺(jué)缺陷患者增強(qiáng)色覺(jué)穿戴在軀干的可穿戴設(shè)備多位于人體的胸部HuhnS等針對(duì)共計(jì)11224872名佩戴者的研究表明有4.9%(332/500)參與者將設(shè)備佩戴在胸部,該研究還發(fā)現(xiàn)手腕部可穿戴設(shè)備受眾最廣,占研究人數(shù)的95.2%(共10,702,843人)。

這與Escobar-lineroE等的發(fā)現(xiàn)一致,在其對(duì)68篇可穿戴設(shè)備文獻(xiàn)的匯總分析中,絕大多數(shù)用于監(jiān)測(cè)健康并且商業(yè)化的可穿戴設(shè)備,都佩戴在腕部.如手表類(lèi)占其分析設(shè)備總數(shù)的66%,這可能與佩戴在腕部的功能有關(guān).一些基礎(chǔ)的生理參數(shù),如體溫,心率,紫外線照射水平和日?;顒?dòng),都能通過(guò)腕部可穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)。

可穿戴設(shè)備佩戴位置的多樣化不僅考慮了舒適性與隱秘性更重要的是不同的佩戴位置影響所測(cè)得生理數(shù)據(jù)的精確度。由于手腕部容易受運(yùn)動(dòng)偽影和環(huán)境光干擾的影響,腋下和胸部的皮膚溫度監(jiān)測(cè)受周?chē)h(huán)境的影響較小,更能準(zhǔn)確地反映人體溫度。腰部和胸部等位于人體中部的位置是加速度計(jì)和陀螺儀傳感器放置的理想位置。心電傳感器是測(cè)量心率失常的黃金標(biāo)準(zhǔn)通常放置在胸部。

可穿戴設(shè)備的臨床應(yīng)用

呼吸系統(tǒng)慢病管理

血氧飽和度和呼吸頻率是反映慢性阻塞性肺疾病患者病情的主要指標(biāo)。通過(guò)可穿戴設(shè)備對(duì)SpO2和RR進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)COPD患者病情的變化安全地進(jìn)行康復(fù)指導(dǎo)。GuberA等通過(guò)測(cè)量8例COPD患者在坐姿站姿和6min步行測(cè)試后的SpO2和脈搏頻率發(fā)現(xiàn),可穿戴式脈搏血氧儀和傳統(tǒng)指尖血氧計(jì)無(wú)顯著差異佩戴起來(lái)更加舒適。

BuekersJ等同樣使用可穿戴式手指脈搏血氧儀,對(duì)20例COPD患者連續(xù)1周測(cè)量日常家庭活動(dòng)中的SpO2,并評(píng)估SpO2的自然波動(dòng)發(fā)現(xiàn)除了中度至劇烈的身體活動(dòng)外可以獲得高比例的有效SpO2數(shù)據(jù)。這兩項(xiàng)研究證實(shí)了可穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)SpO2的可行性Naranjo-HernandezD等。

開(kāi)發(fā)了一款可以監(jiān)測(cè)COPD患者RR的智能背心在接受呼吸康復(fù)訓(xùn)練的9例COPD患者中使用后發(fā)現(xiàn)該背心可以準(zhǔn)確測(cè)量出患者的RR而且患者佩戴及體驗(yàn)感較好多倫多大學(xué)進(jìn)行了一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究,以評(píng)估可穿戴智能手表在早期發(fā)現(xiàn)COPD惡化的效能其結(jié)果也確實(shí)表明可穿戴智能手表監(jiān)控COPD患者疾病進(jìn)展的可行性。

ColantonioS等開(kāi)發(fā)的可穿戴設(shè)備使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)患者的RR呼吸聲SpO2和心電圖以評(píng)估COPD治療效果RahmanMJ等設(shè)計(jì)了一款基于加速度計(jì)心電圖和呼吸傳感器的多模態(tài)可穿戴胸帶評(píng)估COPD患者的早期嚴(yán)重程度。

研究結(jié)果表明在自然行走期間收集的可穿戴傳感器數(shù)據(jù)可用于肺部患者的早期評(píng)估RubioN等報(bào)道采用可穿戴設(shè)備進(jìn)行COPD患者急性加重的監(jiān)測(cè)其效果并不理想這在一定程度上是由于監(jiān)測(cè)參數(shù)如癥狀脈搏SpO2等不能作為預(yù)測(cè)病情惡化的可靠指標(biāo)對(duì)于COPD患者來(lái)說(shuō)持續(xù)監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展和身體健康狀況是控制其發(fā)展的關(guān)鍵醫(yī)務(wù)工作者,仍需在可穿戴設(shè)備的使用中,個(gè)體環(huán)境暴露生理結(jié)構(gòu)及佩戴不良反應(yīng)等因素綜合考慮。


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