智能手環(huán)的研發(fā)與臨床和睡眠監(jiān)護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

劉牧軍　吳蒙　李振南　王建莉　徐碩陽

摘要 現(xiàn)代人對健康狀況愈發(fā)關(guān)注，伴隨著微型化智能技術(shù)發(fā)展和智能時(shí)代的到來，智能手環(huán)亦隨之日新月異。本文立足于智能手環(huán)在醫(yī)療領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)與分析，介紹了智能手環(huán)產(chǎn)生背景、主要功能、優(yōu)點(diǎn)和不足等，為相關(guān)研究提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞 智能手環(huán);醫(yī)療領(lǐng)域;睡眠;研究進(jìn)展

Development?of?Smart?Bracelet?and?Its?Application?in?Clinical?and?Sleep?Monitoring

LIU?Mujun，WU?Meng，LI?Zhennan，WANG?Jianli，XU?Shuoyang

（Guangzhou?University?of?Chinese?Medicine?Shenzhen?Hospital，Shenzhen?518034，China）

Abstract Modern?people?are?paying?more?and?more?attention?to?health?status.With?the?development?of?miniaturized?intelligent?technology?and?the?arrival?of?the?intelligent?era，the?smart?bracelet?is?also?changing?with?each?passing?day.Based?on?the?research?and?development?and?application?of?the?smart?bracelet?in?the?medical?field，this?paper?introduces?the?background，main?functions，advantages?and?disadvantages?of?the?smart?bracelet，and?provides?reference?and?reference?for?related?research.

Keywords Smart?bracelet;?Medical?field;?Sleep;?Research?progress

中圖分類號：R338.63文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.3969/j.issn.2095-7130.2020.02.078

當(dāng)今社會是智能化社會，智能生產(chǎn)、智能生活將是未來社會的必然趨勢，智能化將會成為未來社會的一種主流，筆者查閱近10年智能手環(huán)在醫(yī)療領(lǐng)域研發(fā)與應(yīng)用的相關(guān)文獻(xiàn)，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 分類綜述

1.1 智能手環(huán)產(chǎn)生背景 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)醫(yī)療水平也在不斷的提高，人們的健康意識也發(fā)生很大變化，人們關(guān)注的不只是停留在當(dāng)身體不適或者已經(jīng)發(fā)生了疾病才會引起注意，越來越多的人開始注意對自己的身體健康指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測與控制，通過對血壓、心率、睡眠等這些基本信息的反饋來督促并幫助人們進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，這就對一些智能設(shè)備提出更高的要求，智能手環(huán)由此誕生。智能手環(huán)作為新一代智能可穿戴設(shè)備，順應(yīng)了社會的發(fā)展，它更好的結(jié)合了個(gè)人的生活習(xí)慣，貼身實(shí)時(shí)監(jiān)測到人們健康的基本信息，給人們帶來很多便利的同時(shí)，也迎合了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域健康促進(jìn)的需求?；谶@一背景，許多電信商戶抓住時(shí)機(jī)，研發(fā)了款式不同的智能手環(huán)。我們在市場上常見的幾大品牌有：小米手環(huán)、華為手環(huán)或是iWatch，它們都有監(jiān)測心率、脈搏等健康指標(biāo)的功能，為人們進(jìn)行健康管理提供便利性支持[1-4]。

1.2 智能手環(huán)的主要功能 智能手環(huán)根據(jù)使用者的日常生理情況或一些活動情況實(shí)時(shí)跟蹤，可以通過移動終端監(jiān)控跟蹤用戶的血壓、步行距離、心率、熱量消耗等指標(biāo)，為人們提供人體健康狀況的反饋[5-6]。此外，睡眠作為人體健康的重要內(nèi)容，智能手環(huán)還能夠監(jiān)控睡眠，記錄深睡眠、淺睡眠時(shí)間和睡眠節(jié)律[7-8]。

1.3 智能手環(huán)的優(yōu)點(diǎn)

1.3.1 設(shè)計(jì)合理，方便實(shí)用 智能手環(huán)穿戴方面，可以隨身攜帶;可像手表一樣顯示時(shí)間;腕帶設(shè)計(jì)合理，很貼合人體皮膚，舒適無負(fù)擔(dān)。研究表明[10]：智能手環(huán)和多導(dǎo)睡眠監(jiān)測（Polysomnography，PSG）進(jìn)行了簡單的比較觀察。智能手環(huán)與PSG在入睡時(shí)間及清晨覺醒時(shí)間上有較好的一致性，可以監(jiān)測到睡眠期間的大部分運(yùn)動，對失眠、睡眠呼吸障礙、周期性肢動障礙（Periodic?Limb?Movement?Disorder，PLMD）、晝夜節(jié)律失調(diào)性睡眠障礙等睡眠障礙的評估具有很好的實(shí)用性。

1.3.2 外觀時(shí)尚，防水耐磨 現(xiàn)市場上的智能手環(huán)多采用質(zhì)地柔軟的防過敏材料，即講究佩戴時(shí)的舒適感，有要求顏色多樣，款式精美。手環(huán)的功能模塊的切換通過輕觸手環(huán)，一指觸摸切換時(shí)間、心率、計(jì)步、距離、卡路里、血壓等數(shù)據(jù)。此外很多智能手環(huán)具有防水功能，佩戴者可在游泳時(shí)佩戴手環(huán)，克服了鍛煉項(xiàng)目的局限。

1.3.3 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，具有非侵入性 由于智能手環(huán)能在自然情況下可以連續(xù)監(jiān)測人們的健康信息，相比于其他監(jiān)測設(shè)備具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和非侵入性等優(yōu)點(diǎn)，除用于睡眠健康狀況的監(jiān)測之外，也可用于某些睡眠相關(guān)疾病治療效果的跟蹤與反饋。智能手環(huán)對睡眠的監(jiān)測相比于睡眠日記[9]具有更加客觀、方便，容易被使用者接受。同時(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)可做到數(shù)據(jù)與手機(jī)同步，為許多大樣本的相關(guān)臨床研究的數(shù)據(jù)采集提供很多便利。

1.4 智能手環(huán)的應(yīng)用存在的問題

智能手環(huán)發(fā)展迅速，為人們生活帶來便利的同時(shí)，也存在著很多需要進(jìn)一步探討的問題[10-11]。

1.4.1 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性需進(jìn)一步驗(yàn)證 智能手環(huán)搜集到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性問題一直存在爭議，因?yàn)?，它只是收集到了佩戴者手環(huán)接觸處的信息，接觸面積的大小等問題直接導(dǎo)致收集到的信息是否準(zhǔn)確可靠。亦有研究顯示[12-13]智能手環(huán)收集的數(shù)據(jù)可供參考，但是更加精細(xì)的研究尚需對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)一步考量。

1.4.2 判定規(guī)則需進(jìn)一步完善 據(jù)文獻(xiàn)[14-15]報(bào)道：睡眠的判讀規(guī)則相對復(fù)雜，需要對多導(dǎo)睡眠監(jiān)測、腦電、心電、眼電、體動等幾種或多種信號來源進(jìn)行處理和運(yùn)算，在這方面的研究不斷受到重視。目前收集上述信號來源的裝置主要有加速傳感器和光學(xué)傳感器等。睡眠的判定規(guī)則是智能手環(huán)收集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要標(biāo)尺，然而目前智能手環(huán)對于判定規(guī)則沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有研究[16]提出過2種判讀方式（15MR和3/5MR），與傳統(tǒng)的睡眠監(jiān)測方式相比，手環(huán)獲取的數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確表達(dá)夜間的睡眠狀況以及判讀方式的統(tǒng)一仍是需要進(jìn)一步研究的課題。

1.4.3 佩戴方式需進(jìn)一步規(guī)范 對于不同的睡眠障礙評估可能需要不同的佩戴方式，我們需明確評估主體和佩戴部位是否具有差異性，找到其內(nèi)在的監(jiān)測規(guī)律[17]。因此，若想收集到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息則需要對手環(huán)的佩戴方式進(jìn)一步研究。

1.5 智能手環(huán)的應(yīng)用前景

隨著智能手環(huán)傳感器的不斷升級和核心算法的不斷完善，對人體睡眠情況監(jiān)測的準(zhǔn)確率也逐漸上升，進(jìn)而帶來廣闊的推廣與應(yīng)用前景[18-19]。

1.5.1 在睡眠監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用 智能手環(huán)通過光學(xué)傳感器將人體的睡眠信息自動分類，處理算法也在不斷升級，這使得智能手環(huán)監(jiān)測睡眠質(zhì)量變得十分方便。雖然目前對手環(huán)判讀分期的標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，且不同品牌的傳感器存在一定差異，但其分析出來的結(jié)果僅用于判讀大致睡眠的狀態(tài)，在便利性和患者接受度等方面優(yōu)于傳統(tǒng)檢測設(shè)備，因此，智能手環(huán)在睡眠檢測領(lǐng)域具有較強(qiáng)應(yīng)用前景[10]。

1.5.2 高血壓預(yù)測及防治 血壓是衡量人們健康水平的重要指標(biāo)，在智能手環(huán)可檢測的眾多指標(biāo)中，血壓情況是需要進(jìn)一步研究的。運(yùn)用現(xiàn)代化的方法去解決預(yù)測和防治高血壓的問題是智能手環(huán)面臨的挑戰(zhàn)。

1.5.3 中醫(yī)智能診斷 隨著中醫(yī)智能理念的深入，部分專家致力于脈診客觀化研究，在智能手環(huán)模塊中導(dǎo)入脈診信息數(shù)據(jù)。如湖南中醫(yī)藥大學(xué)王利等[20]進(jìn)行了基于脈診疾病預(yù)警定位智能手環(huán)的研制;哈爾濱師范大學(xué)陳炫慧等[21]開展了基于中醫(yī)診斷技術(shù)的智能手環(huán)的研制，在互聯(lián)網(wǎng)的支持下，將中醫(yī)脈診信息數(shù)字化，跨專業(yè)合作，實(shí)現(xiàn)智能手環(huán)的多領(lǐng)域創(chuàng)新。

1.5.4 參與智慧醫(yī)療的建設(shè) 如今，“看病難”仍是需要關(guān)注的社會問題，老百姓到醫(yī)院看病會遇到各種看病難題，需要提前早起排隊(duì)掛號，繳費(fèi)、就醫(yī)、檢查、取藥等一系列程序使得折返次數(shù)頻繁，耗時(shí)耗力。智能手環(huán)還可以將監(jiān)控信息發(fā)送到醫(yī)院的醫(yī)療終端系統(tǒng)，健康信息實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新，智能手環(huán)可以跟蹤整個(gè)過程，節(jié)省時(shí)間，讓智能手環(huán)切實(shí)參與到智慧醫(yī)院的建設(shè)中去。

2 小結(jié)

在醫(yī)療領(lǐng)域方面，智能手環(huán)作為一個(gè)載體，給佩戴者提供部分健康相關(guān)數(shù)據(jù)和信息反饋，佩戴者通過數(shù)據(jù)反饋了解自己的健康狀況。雖然在使用的過程中尚缺少其使用范圍、條件、方法等方面的研究，但智能手環(huán)在高血壓預(yù)測和防治、中醫(yī)智能診斷和智慧醫(yī)療的建設(shè)等方面具有較廣闊的發(fā)展前景。

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