可穿戴移動心電監(jiān)測設(shè)備自助模式的應(yīng)用與進展

王紅宇

可穿戴移動心電監(jiān)測設(shè)備屬于醫(yī)療保健類產(chǎn)品，該類產(chǎn)品市場份額占可穿戴電子設(shè)備市場的第1名(約占27%)，第2名是測量走路步數(shù)等的運動健康類可穿戴產(chǎn)品(約占23%)[1]。2012年為消費級可穿戴設(shè)備元年，2017年為醫(yī)用可穿戴設(shè)備元年。在前景廣闊的、改變?nèi)藗兩罘绞降幕ヂ?lián)網(wǎng)移動醫(yī)療背景下，遠程心電監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，大型醫(yī)院成立了遠程心電診斷中心，為周邊醫(yī)療機構(gòu)和社區(qū)衛(wèi)生健康中心及站點提供心電圖診斷、咨詢、監(jiān)護和急救工作，取得了很大成績。個人可穿戴心電監(jiān)測及家庭健康保健需求正在逐漸得到滿足，必將為院外人群醫(yī)療保健和運動康復發(fā)揮重要的作用。

1 可穿戴設(shè)備的特點

可穿戴設(shè)備是指輕巧、便攜、舒適、無擾的手環(huán)、手表、眼鏡、耳機、胸帶、背心等電子傳感器設(shè)備。尤其是柔性、可伸展、可印刷傳感技術(shù)的發(fā)展，促進了高精度、無感、便利的可穿戴醫(yī)療保健產(chǎn)品的問世?？纱┐髟O(shè)備是人們在自然狀態(tài)下，通過直接穿在身上，或是整合到衣服或配件上的一種便攜式設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)生命基本信息的獲取，對疾病預測、預警和預防起到積極作用。

目前廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健和運動康復的可穿戴設(shè)備分為2類： 一類是自我量化、具有人體生理信號(如心率、脈搏、血壓、血氧、體溫等)采集功能的手表、手環(huán)/腕帶等，可以監(jiān)測人體的健康水平；另一類是體外量化、具有增強或感知自身原本無法感知的信息(如氣壓、海拔、消耗的卡路里、潛水深度等參數(shù))功能的手表、手環(huán)/腕帶等，可以實現(xiàn)感覺外部信息的功能。

相比之下，可穿戴心電圖儀比較特殊，心電圖圖形多變，自動判別、自我量化比較困難。應(yīng)用比較多的手環(huán)、手機計步器，能夠記錄行走步數(shù)；患者可以根據(jù)前一天的步數(shù)計劃，控制結(jié)果，并得到驗證。用手環(huán)、手機測量血壓、心率，記錄的數(shù)值患者自己可以確定高低，自助調(diào)整生活方式。而可穿戴心電圖儀記錄下來的復雜心電信息需要專業(yè)解讀，患者不能掌控結(jié)果?，F(xiàn)在推廣的遠程心電監(jiān)測技術(shù)，必須在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下實現(xiàn)實時傳輸，并由遠程心電監(jiān)測中心的專業(yè)醫(yī)師解讀，可以實時發(fā)送回報告給患者和主管醫(yī)師。這樣的流程是醫(yī)療級別的設(shè)計，對于廣大院外健康人群、亞健康人群以及慢性病人群都需要更方便簡潔的產(chǎn)品。

可穿戴心電圖儀的實用性、適應(yīng)性、使用方便性是其廣泛應(yīng)用的條件之一。目前除了手環(huán)、手表，新近又出現(xiàn)了“創(chuàng)可貼”式樣的心電采集儀，可以利用日光充電的心電儀，還有不怕水洗的內(nèi)衣心電儀。

2 可穿戴心電監(jiān)測設(shè)備的自助模式

為了應(yīng)用方便，研究者設(shè)計了各種方法幫助患者理解心電圖含義。

2.1 笑臉和哭臉圖標

日本學者設(shè)計了卡通的笑臉和哭臉圖標，幫助患者理解心電圖正常還是異常；在心電圖記錄后，出現(xiàn)心率、心律失常、ST-T 3個分類，出現(xiàn)3個笑臉表明心電圖正常。哪個分類出現(xiàn)哭臉，表明這個分類心電圖異常。這類設(shè)備可用于重復測量、連續(xù)觀測，簡單明了，一目了然，非常適合老年人使用。

2.2 心電圖結(jié)果自動分級標注

依據(jù)心電圖異常的程度，按照輕重及風險高低分級，幫助患者理解心電圖的異常程度，以及是否需要馬上看醫(yī)生。1級代表正常；2級代表輕度異常，自己決定看醫(yī)生；3級代表中度異常，建議看醫(yī)生；4級代表高度異常，建議馬上看醫(yī)生或住院診療；5級代表記錄不良，無法出具報告。

2.3 散點圖圖標

依據(jù)心電圖測量RR間期獲取Lorenze散點圖，可以篩查出典型的室性早搏二聯(lián)律、房性早搏二聯(lián)律，特別是心房顫動有特殊直觀圖形，有助于篩查出陣發(fā)性心房顫動。

2.4 焦慮程度彩圖

依據(jù)心率變異理論設(shè)計出反映交感神經(jīng)興奮程度、估計疲勞程度的彩色條圖，測量心電圖后標注在彩色條圖的一定位置，幫助使用者理解工作或生活壓力對自己身體造成的損害嚴重程度，有助于改善熬夜等不良生活方式。

2.5 心電圖智能軟件識別自動診斷

可穿戴設(shè)備不僅僅是一種硬件設(shè)備，更可以通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互、云端交互來實現(xiàn)強大的功能。該方式通過各種科學算法，對采集到的心電信息進行智能識別、機器軟件判讀，給出計算機輔助診斷，協(xié)助人工專業(yè)判讀。

2.6 遠程人工診斷

通過醫(yī)院遠程診斷中心或第三方專業(yè)服務(wù)，為患者提供專家診斷及指導。醫(yī)院復診回放儲存的心電圖也可以提供給主治醫(yī)師，供其對比分析治療效果。

3 可穿戴移動心電監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用進展

大多數(shù)可穿戴醫(yī)療設(shè)備都面向消費者銷售，可以測量運動、心率和血壓，檢測和監(jiān)測心律不齊，支持運動訓練和康復。近幾年，可穿戴移動心電監(jiān)測在醫(yī)療保健和運動康復中的進展主要是預防腦卒中、需早治療的心房顫動的篩查，以及與健康狀態(tài)相關(guān)的心率變異性測定與分析。

最新發(fā)表在《新英格蘭醫(yī)學雜志》上的研究顯示，可穿戴設(shè)備上的光學傳感器可以檢測不規(guī)則脈沖，智能手機、智能手表應(yīng)用程序(App)在日常使用過程中可以識別房顫[2]。該項研究在8個月內(nèi)招募了419 297名參與者，在平均117 d的監(jiān)測中，有2161位參與者(0.52%)收到了不規(guī)則脈搏的信息；之后又有450名參與者進行了心電圖監(jiān)測。最終，心房顫動的總體發(fā)生率為34%，觀察到心電圖上的心房顫動并同時出現(xiàn)不規(guī)則脈搏信息的陽性預測值為0.84，說明光學傳感器可以檢測不規(guī)則脈沖，有初篩房顫功能[3]。

與其他類型可穿戴設(shè)備相比，基于家用的可穿戴式連續(xù)心電監(jiān)護儀對未診斷的心房顫動的檢測效果更好。mSToPS隨機臨床試驗[4]是應(yīng)用的可穿戴心電圖貼片設(shè)備，自我應(yīng)用連續(xù)心電圖監(jiān)測貼片，長達4周。2659名患者隨機分配到立即開始的家庭監(jiān)測組(n=1364)或延遲4個月開始的家庭監(jiān)測組(n=1291)。新發(fā)房顫在即刻組中占3.9%(53/1364)，而在延遲組中占0.9%(12/1291)，說明在房顫高危人群中，與延遲監(jiān)測相比，使用家庭可穿戴式心電圖傳感器貼片進行即時監(jiān)測比4個月后的房顫診斷率更高。與未監(jiān)測的對照組相比，接受監(jiān)測的個體在1年時房顫的診斷率更高，抗凝劑的起始率更高，而且醫(yī)療資源的利用率也有所提高。

可穿戴心電設(shè)備對于經(jīng)典心電圖計算的心率變異性(HRV)指數(shù)相關(guān)性如何？通過使用可穿戴式光電容積描記術(shù)(PPG)和/或心電圖描記器的18項研究的匯總結(jié)論是：其中16項集成了ECG-HRV技術(shù)，2項集成了PPG-PRV技術(shù)。所有研究項目都在休息期間檢查了可穿戴設(shè)備在HRV檢測中的準確性，僅有8個項目在運動期間進行了檢測。在休息期間，經(jīng)典心電圖得出的HRV與可穿戴HRV之間的相關(guān)性非常好，但是隨著運動水平的提高，相關(guān)性逐漸下降[5]。

4 可穿戴移動心電監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

可穿戴設(shè)備正在朝著微型化、智能化、個性化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、多模化、標準化的“七化”方向發(fā)展。

使用多模式數(shù)字貼片聽診器的可穿戴心肺監(jiān)護[6]研發(fā)是使用55 mm單導聯(lián)心電圖和心動圖估算左心室射血時間(LVET)和呼吸：多峰貼片聽診器，從一條55 mm心電圖導線中估算了Einthoven心電圖Ⅰ和Ⅱ?qū)?lián)。使用聽診器和心電圖子系統(tǒng)，可以估算出射血前期(PEP)和LVET。心電圖派生的呼吸技術(shù)與一種新穎的心音圖派生的呼吸方法結(jié)合使用，可用以提取呼吸參數(shù)。在10名健康受試者仰臥、側(cè)臥和俯臥位的研究中，Einthoven Ⅰ和Ⅱ?qū)?lián)估計得出的相關(guān)性超過0.97。LVET和PEP估計誤差分別為10%和21%。估計呼吸頻率的平均絕對誤差低于1.2 次/min，呼吸信號的相關(guān)性為0.66。這證明使用可穿戴的多模態(tài)采集設(shè)備估算心電圖、PEP、LVET和呼吸參數(shù)是可行的。也有針對心力衰竭患者的可穿戴設(shè)備，包括心電圖監(jiān)測記錄器，帶有內(nèi)置傳感器的紡織品背心，可以改善心衰患者預后和早期發(fā)現(xiàn)急性代償失調(diào)[7]。

機器學習和人工智能可以幫助處理多方面的數(shù)據(jù)集[8]。共129名患者使用配備可穿戴式心電圖和加速度計的6 min步行測試(6MWT)，基于6MWT距離(6MWD)評估功能能力，探索了線性和非線性可解釋模型來預測6MWD，獲得的3D地圖可視化了傳感器衍生的生物標志物與功能能力之間的關(guān)系，從而可以動態(tài)跟蹤患者的整個過程。在算法開發(fā)領(lǐng)域，越來越多的研究將原始生理參數(shù)收集和處理成有重要意義的健康信息，為患者提供感興趣的與健身或健康相關(guān)的結(jié)果[9]。

2019年第一季度，中國可穿戴設(shè)備市場出貨量為1950萬臺，同比增長34.7%。相對于不斷下滑的智能手機市場，中國可穿戴設(shè)備市場保持著高速增長的趨勢[10]。可穿戴移動心電監(jiān)測技術(shù)必將隨著5G的推進有一個大的發(fā)展。可穿戴設(shè)備的大量運用引發(fā)人們對數(shù)據(jù)安全性和有效性的關(guān)注，涉及監(jiān)管、報銷問題以及法律責任等。將可穿戴設(shè)備中的數(shù)據(jù)集成到臨床決策中并盡可能支持患者和醫(yī)療保健專業(yè)人員決策是未來方向。