移動(dòng)可穿戴醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用發(fā)展研究

夏平

摘 要：在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的時(shí)代大背景下，隨著個(gè)性化醫(yī)療觀念的普及，移動(dòng)可穿戴醫(yī)療設(shè)備迅速進(jìn)入公眾的視野中?？纱┐麽t(yī)療設(shè)備可通過(guò)與人體的無(wú)縫連接，獲取人體的生理健康數(shù)據(jù)，在慢性病管理、老齡化和特殊人群監(jiān)護(hù)、家庭康復(fù)、突發(fā)疾病的預(yù)防等應(yīng)用領(lǐng)域能起到至關(guān)重要的作用。文章論述了可穿戴醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀，以及未來(lái)發(fā)展面臨的問(wèn)題并提出了改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：個(gè)性化醫(yī)療；可穿戴醫(yī)療設(shè)備；應(yīng)用領(lǐng)域；問(wèn)題及建議

在人們逐漸關(guān)注自身健康的前提下，個(gè)性化、自主化、智能化的醫(yī)療監(jiān)測(cè)與分析受到越來(lái)越多的公眾關(guān)注。尤其是在我國(guó)醫(yī)療資源相對(duì)短缺的大形勢(shì)下，國(guó)家在政策上大力推動(dòng)“健康中國(guó)”國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，移動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”成了深化醫(yī)療改革，加快中國(guó)健康建設(shè)發(fā)展的重要手段。作為移動(dòng)醫(yī)療細(xì)分領(lǐng)域的可穿戴醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)擁有了炙手可熱的發(fā)展前景，不難想象，未來(lái)的數(shù)字化移動(dòng)醫(yī)療市場(chǎng)將會(huì)是可穿戴醫(yī)療設(shè)備的主場(chǎng)。另外，國(guó)家大力扶持養(yǎng)老服務(wù)行業(yè)，作為慢性病監(jiān)測(cè)與預(yù)防的可穿戴醫(yī)療設(shè)備將會(huì)迎來(lái)一片發(fā)展的春天。

1 可穿戴醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

可穿戴醫(yī)療設(shè)備指的是具備監(jiān)測(cè)與分析人體生理數(shù)據(jù)功能的便攜式電子產(chǎn)品。目前常見(jiàn)的可穿戴醫(yī)療設(shè)備主要有智能手表、智能腕帶、智能眼鏡、智能服飾或鞋子等，它通過(guò)各種傳感器、無(wú)線互聯(lián)、多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)與人的無(wú)縫連接，采集人體的生理健康數(shù)據(jù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并上傳到系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，經(jīng)過(guò)分析后將健康結(jié)果反饋給用戶，為用戶的醫(yī)療診斷提供有價(jià)值的參考和依據(jù)。

目前，可穿戴醫(yī)療設(shè)備在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展前景非常可觀。在國(guó)外，美國(guó)和歐盟斥巨資投入到可穿戴醫(yī)療行業(yè)中，各大發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼投入人力財(cái)力到該應(yīng)用領(lǐng)域中。在國(guó)際著名企業(yè)中，蘋(píng)果、索尼、谷歌、三星等公司紛紛強(qiáng)勢(shì)步入可穿戴醫(yī)療市場(chǎng)，致力于可穿戴醫(yī)療技術(shù)以及產(chǎn)品的研發(fā)。據(jù)研究報(bào)告分析指出，到2017年，中國(guó)可穿戴醫(yī)療市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到50億元，這無(wú)疑將形成可穿戴市場(chǎng)的空前繁榮?？纱┐麽t(yī)療設(shè)備屬是將傳統(tǒng)醫(yī)療與移動(dòng)化數(shù)字平臺(tái)結(jié)合的新興電子產(chǎn)品，雖然目前市場(chǎng)前景廣闊，但實(shí)際產(chǎn)品缺乏一定的實(shí)用價(jià)值，淪為雞肋，發(fā)展現(xiàn)狀也是不溫不火，雖有市場(chǎng)卻難有價(jià)值高的產(chǎn)品出現(xiàn)，因此真正的市場(chǎng)爆發(fā)還需要一定的時(shí)間和技術(shù)催化。

2 可穿戴醫(yī)療設(shè)備的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

可穿戴醫(yī)療設(shè)備的功能主要由3個(gè)基本模塊實(shí)現(xiàn)：（1）數(shù)據(jù)采集模塊：主要由各種傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體數(shù)據(jù)的采集，另外，需要集成對(duì)外部自然環(huán)境感知的傳感器。（2）無(wú)線通信模塊：目前常用于可穿戴醫(yī)療設(shè)備的無(wú)線通信技術(shù)主要有藍(lán)牙，紅外線，ZigBee，WiFi等，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芙K端和服務(wù)器云端。（3）數(shù)據(jù)處理模塊：對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步的大數(shù)據(jù)分析，云計(jì)算處理，能夠?qū)θ梭w狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，提供醫(yī)療建議和診斷。

在數(shù)據(jù)采集模塊，傳感器是核心部分，起到了決定性的作用。傳統(tǒng)的傳感器體型較大，功耗大，不能滿足可穿戴醫(yī)療設(shè)備的性能需求。目前的可穿戴產(chǎn)品采用的傳感器均采用微型集成電路，結(jié)合新型柔性材料技術(shù)，將傳感器與物品完美結(jié)合，將可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)得更加微型化、智能化，提高產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)度，舒適度。在用戶端，主要依靠各種傳感器芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)生理信號(hào)（如心率、體溫、脈搏、血壓等）的采集，同時(shí)，目前的產(chǎn)品也集成了常規(guī)環(huán)境采集的功能，能夠?qū)τ脩羯瞽h(huán)境進(jìn)行感知，具備對(duì)用戶生活出行提醒和指導(dǎo)的功能。

在無(wú)線通信模塊，可穿戴智能醫(yī)療設(shè)備主要與移動(dòng)終端設(shè)備（如智能手機(jī)、平板電腦）和服務(wù)器端進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析與顯示。主要技術(shù)可以采用藍(lán)牙傳輸構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙技術(shù)是一種低功耗、短距離的無(wú)線高速傳輸標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用非常廣泛，可用于移動(dòng)終端設(shè)備、固定設(shè)備以及樓宇網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換。另外，ZigBee技術(shù)是一種高效率、低功耗的無(wú)線傳輸協(xié)議，并具備結(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)功能，可以構(gòu)建ZigBee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)[1]。不過(guò)市面上支持ZigBee協(xié)議的移動(dòng)終端設(shè)備很少，難以服務(wù)于移動(dòng)終端設(shè)備，因此限制了該技術(shù)在可穿戴醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。

在數(shù)據(jù)處理模塊，由于是對(duì)用戶生理信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，導(dǎo)致上傳到服務(wù)器的用戶數(shù)據(jù)量是極其龐大的，并且要進(jìn)行進(jìn)一步的深度分析與計(jì)算。因此在服務(wù)器端應(yīng)采用云服務(wù)平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)采用基于云計(jì)算的大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。從海量數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵信息，為用戶醫(yī)療健康提供針對(duì)性、指導(dǎo)性的分析與建議。

3 可穿戴醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域

可穿戴設(shè)備目前主要分為兩大類：（1）運(yùn)動(dòng)健康類，代表產(chǎn)品有手環(huán)、手表以及體重秤等，主要用于對(duì)用戶的生理健康數(shù)據(jù)的獲取，能夠進(jìn)行計(jì)步、心率、卡路里、運(yùn)動(dòng)軌跡以及睡眠的監(jiān)測(cè)以及分析等功能。（2）針對(duì)疾病監(jiān)測(cè)類，代表產(chǎn)品有血壓計(jì)、血糖儀等，主要功能是對(duì)某類病人或特殊人群進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，分析病患的生理信號(hào)，如心電、脈搏、血壓、血氧、血糖、腦電等數(shù)據(jù)，為醫(yī)療診斷提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。目前，可穿戴醫(yī)療設(shè)備主要的應(yīng)用領(lǐng)域有慢性病管理，特殊人群監(jiān)護(hù)，疾病預(yù)防與治療以及家庭康復(fù)等，如圖1所示。

3.1 慢性病管理

由于目前社會(huì)生活環(huán)境的影響，人們工作生活壓力大，在我國(guó)，目前慢性病的發(fā)病率比較高，病患人數(shù)眾多[2]。常見(jiàn)病如高血壓、冠心病以及糖尿病等。傳統(tǒng)的血壓計(jì)、血糖儀是以往監(jiān)測(cè)高血壓，糖尿病人日常病情的重要手段，智能化的血壓計(jì)和血糖儀利用傳感技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和記錄流程，并能實(shí)現(xiàn)智能化，自動(dòng)化的云計(jì)算分析和處理，將結(jié)果反饋給患者和家人，讓慢性病監(jiān)測(cè)更加方便、快捷、高效。

3.2 特殊人群健康監(jiān)護(hù)

針對(duì)特殊人群如老人、小孩以及孕婦等，使用可穿戴醫(yī)療設(shè)備的健康監(jiān)控功能，為這類人群提供定制化、可視化、智能化的健康分析與指導(dǎo)建議。一旦有特殊情況發(fā)生，可實(shí)時(shí)預(yù)警給預(yù)設(shè)的手機(jī)和電腦，讓家人能夠及時(shí)了解，及時(shí)救助。如果情況危急，可穿戴設(shè)備直接開(kāi)啟自動(dòng)報(bào)警急救功能，尤其是老齡群體，需要特殊的關(guān)愛(ài)和照顧，可穿戴醫(yī)療設(shè)備能夠做到防患于未然。endprint

3.3 疾病預(yù)防與治療

在疾病防治領(lǐng)域，智能化的可穿戴醫(yī)療設(shè)備將形成一種潮流化的趨勢(shì)，滿足人們對(duì)醫(yī)療設(shè)備更實(shí)用、更智能、更廉價(jià)的需求。針對(duì)突發(fā)高危疾病的預(yù)防與治療是迫在眉睫的，尤其是心肌梗死、癲癇等疾病，在2014年，美國(guó)創(chuàng)業(yè)公司Empatica針對(duì)癲癇病人設(shè)計(jì)了一款Embrace智能腕帶，主要作用是通過(guò)與移動(dòng)設(shè)備的配合使用，預(yù)測(cè)癲癇病的發(fā)作，當(dāng)監(jiān)測(cè)到患者的身體數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)的臨界值，就會(huì)通知患者及其家人。MIT教授Rosilind Picard指出，癲癇或痙攣發(fā)生之前，皮膚會(huì)發(fā)生高水平的電傳導(dǎo)現(xiàn)象。Embrace智能腕帶正是通過(guò)設(shè)備內(nèi)部的集成電小板，加速計(jì)以及陀螺儀，根據(jù)特定的算法來(lái)計(jì)算與評(píng)估患者皮膚產(chǎn)生的電傳導(dǎo)，從而預(yù)測(cè)癲癇病的發(fā)作。

3.4 家庭康復(fù)

在現(xiàn)實(shí)生活中，殘疾人士的康復(fù)治療是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的難題。這類人群有的不僅是身體上的殘疾，心理上也受到了嚴(yán)重的創(chuàng)傷。因此，對(duì)于殘疾人士的日常家庭護(hù)理得從身體和心理兩個(gè)層面去鍛煉和恢復(fù)。目前應(yīng)用了VR技術(shù)的Google VR以及Gear VR眼鏡，能夠幫助人們體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活中體驗(yàn)不到的虛擬環(huán)境，這無(wú)疑將是殘疾人士的一大福音。結(jié)合了VR技術(shù)的可穿戴醫(yī)療設(shè)備能為身體有缺陷的人群提供虛擬環(huán)境下完整的數(shù)字身體，幫助他們?cè)谟螒蚝瓦\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中得到肌體的康復(fù)意識(shí)訓(xùn)練，減少殘疾人士心理上的痛苦和壓力，早日獲得心理乃至身體上的康復(fù)。

4 可穿戴醫(yī)療設(shè)備發(fā)展面臨的問(wèn)題及建議

4.1 技術(shù)上的改進(jìn)建議

4.1.1 低功耗設(shè)計(jì)、續(xù)航能力的提升

可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品需要用戶長(zhǎng)期佩戴，為了獲取更好的體驗(yàn)舒適度，產(chǎn)品的體積和重量都在減小，相對(duì)而言，這對(duì)于產(chǎn)品芯片的功能要求就更高了。市面上大多數(shù)可穿戴產(chǎn)品的實(shí)際功耗均高于無(wú)線人體局域網(wǎng)IEEE 802.15.6標(biāo)準(zhǔn)，因此設(shè)備的低功耗設(shè)計(jì)和續(xù)航能力的提升是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。目前新能源材料石墨烯的出現(xiàn)，給電子產(chǎn)品帶來(lái)了新的機(jī)遇，如果將它用于可穿戴醫(yī)療設(shè)備，這將會(huì)是對(duì)設(shè)備續(xù)航性能的重大提升。

4.1.2 提高設(shè)備靈敏度

可穿戴醫(yī)療設(shè)備采用無(wú)線傳感器感知人體身體健康數(shù)據(jù)，其產(chǎn)品的一個(gè)突出問(wèn)題是操作靈敏度不夠，尤其是在一些特殊情況下，如高溫低溫、汗水都會(huì)影響到傳感器的采集敏感度或者導(dǎo)致重新校驗(yàn)傳感，反應(yīng)速度較慢，這也是未來(lái)可穿戴醫(yī)療設(shè)備需要進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)點(diǎn)。Gietzelt等設(shè)計(jì)了一套能夠自主校正的算法應(yīng)用于三維加速度傳感器，更精準(zhǔn)的傳感采集技術(shù)需要進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。

4.1.3 提供良好的用戶體驗(yàn)

在智能醫(yī)療產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上，良好的用戶體驗(yàn)是至關(guān)重要的，體現(xiàn)了以人為本，以用戶為主的基本原則。用戶的需求是無(wú)需專業(yè)的知識(shí)就能進(jìn)行便捷的操作，界面友好，設(shè)置簡(jiǎn)單以及功能完善等[3]。真正實(shí)現(xiàn)“小設(shè)備，大功能”的原則，做到更貼心、更實(shí)用。

4.1.4 功能定位上的調(diào)整

目前市面上流行的可穿戴醫(yī)療設(shè)備提供的大多是基礎(chǔ)類的健康管理或運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)，并不能為用戶提供實(shí)時(shí)的醫(yī)療診斷與建議，滿足不了用戶的醫(yī)療需求，這需要在后期產(chǎn)品的功能定位作出巨大的調(diào)整，擺脫“雞肋”的角色定位，真正發(fā)揮智能醫(yī)療的作用。

4.2 安全性問(wèn)題及建議

4.2.1 設(shè)備安全性

由于設(shè)備的電子屬性，人體皮膚需要長(zhǎng)時(shí)間接觸可穿戴醫(yī)療設(shè)備，暴露在電子產(chǎn)品的輻射下，這難免會(huì)讓人對(duì)設(shè)備的物理安全性提出質(zhì)疑。目前市面上的可穿戴產(chǎn)品缺乏統(tǒng)一的醫(yī)療監(jiān)管，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體制未健全，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，這也不由讓人產(chǎn)生擔(dān)憂和疑慮。因此，行業(yè)產(chǎn)品規(guī)范和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定亟待解決，另外，可穿戴產(chǎn)品公司需要嚴(yán)控設(shè)備安全關(guān)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品硬件質(zhì)量。我國(guó)在2015年召開(kāi)了《中國(guó)可穿戴聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)》閉門(mén)工作會(huì)，研究討論了可穿戴設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)體系，旨在形成統(tǒng)一的、規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為可穿戴設(shè)備的發(fā)展提供有價(jià)值的參考建議。

4.2.2 隱私數(shù)據(jù)安全性

近幾年來(lái)，各大品牌可穿戴設(shè)備頻頻爆出數(shù)據(jù)泄露事件，遭到人們的詬病?？纱┐麽t(yī)療產(chǎn)品采集的是用戶的健康和行為數(shù)據(jù)，匯聚成了醫(yī)療健康領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)，如果這些隱私數(shù)據(jù)遭到泄露，將對(duì)用戶造成不可彌補(bǔ)的損失[4]。針對(duì)數(shù)據(jù)安全性方面，可以采用保密性更好的安全協(xié)議，通過(guò)采用用戶身份生物識(shí)別技術(shù)、隱私數(shù)據(jù)基于芯片層加密以及匿名通信技術(shù)等措施來(lái)保障。另外，用戶作為產(chǎn)品使用的主體，需要進(jìn)一步增強(qiáng)用戶的安全防范意識(shí)，國(guó)家也亟待出臺(tái)完善的信息安全保護(hù)法律，共同構(gòu)建更安全的網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)境。

4.3 醫(yī)療數(shù)據(jù)的互通互認(rèn)

作為具備醫(yī)療功能的可穿戴設(shè)備，其功能的大眾認(rèn)可度、可信度是阻礙其發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。如果沒(méi)有權(quán)威的醫(yī)療機(jī)構(gòu)的監(jiān)管，醫(yī)院、專家醫(yī)生的認(rèn)同，那可穿戴醫(yī)療設(shè)備提供的醫(yī)療建議是否還可信、可行呢？在實(shí)現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的互通互認(rèn)上，需要從兩個(gè)主要方面進(jìn)行改進(jìn)。

4.3.1 進(jìn)一步加強(qiáng)醫(yī)療監(jiān)管

可穿戴醫(yī)療設(shè)備通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)人體的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，形成大量的數(shù)據(jù)累積，進(jìn)一步為疾病的預(yù)防、診斷與治療提供科學(xué)的依據(jù)，其發(fā)展具備巨大的潛力。但目前可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品的功能大多數(shù)是浮于表面的健康管理，沒(méi)有深入到醫(yī)療領(lǐng)域。作為新生的智能產(chǎn)品，要想提高用戶的認(rèn)可度，還需要國(guó)家的統(tǒng)一監(jiān)管，醫(yī)療權(quán)威機(jī)構(gòu)的科學(xué)指導(dǎo)，形成專業(yè)化、精準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展鏈條。

4.3.2 加強(qiáng)與醫(yī)院的合作

醫(yī)院是提供醫(yī)療服務(wù)的核心機(jī)構(gòu)，可穿戴醫(yī)療設(shè)備要想進(jìn)一步開(kāi)拓臨床醫(yī)療市場(chǎng)，可以加強(qiáng)與醫(yī)院的合作，為醫(yī)院的診斷與治療提供原始的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合醫(yī)院專業(yè)化的數(shù)據(jù)分析與指導(dǎo)，讓可穿戴醫(yī)療設(shè)備滲透到疾病“監(jiān)測(cè)—治療—康復(fù)”的各個(gè)環(huán)節(jié)中，發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，解決醫(yī)療壓力，并在一定程度上減少醫(yī)患兩方的成本。

5 結(jié)語(yǔ)

可穿戴醫(yī)療設(shè)備作為一個(gè)新研究領(lǐng)域的電子產(chǎn)物，發(fā)展的前景是不可估量的。在未來(lái)，期待可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品的功能和性能更加的完善，能開(kāi)拓醫(yī)療領(lǐng)域的新市場(chǎng)，解決目前的醫(yī)療困境，形成精準(zhǔn)化醫(yī)療診斷，個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)，促進(jìn)整個(gè)醫(yī)療行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]謝凌欽，石萍，蔡文杰.可穿戴式智能設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].生物醫(yī)學(xué)工程與臨床，2015（6）：635-640.

[2]封順天.可穿戴設(shè)備在醫(yī)療健康領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用場(chǎng)景分析[J].物聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用，2016（5）：32-34.

[3]賈振宇，王維，王琛.可穿戴設(shè)備在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用發(fā)展[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2017（2）：96-99.

[4]何曉琳，錢(qián)慶，吳思竹.健康醫(yī)療可穿戴設(shè)備數(shù)據(jù)安全與隱私研究進(jìn)展[J].中華醫(yī)學(xué)圖書(shū)情報(bào)雜志，2016（10）：32-37.endprint