麻玉梅,馬黎娜,郭海云,勞 寧,聶 煌*
(1.空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院麻醉與圍術(shù)期醫(yī)學(xué)科,西安 710032;2.西安電力中心醫(yī)院麻醉科,西安 710043)
智能可穿戴設(shè)備是指可以連接到衣服上或作為配件佩戴的便攜式傳感設(shè)備,通過跟蹤健康或醫(yī)療信息改善醫(yī)療保健結(jié)果,其特點主要有微型、無線傳輸、不影響用戶活動,主要用于健康和安全監(jiān)護、慢性病管理、疾病診斷治療及康復(fù)[1-2]。近年來,智能可穿戴設(shè)備逐步進入了臨床診療領(lǐng)域,其市場規(guī)模快速增長,預(yù)計從2022 年到2030 年的復(fù)合年增長率為28.1%[3]。相比于普通用戶僅需測量一兩個參數(shù)實現(xiàn)自我健康監(jiān)護,醫(yī)療場景中使用的可穿戴設(shè)備則能監(jiān)測更多針對醫(yī)療需求的生理參數(shù)指標(biāo),通常由信息采集組件、信號處理組件、數(shù)據(jù)通信組件等構(gòu)成,采用生物醫(yī)學(xué)傳感器配合處理器芯片及通信組件采集人體相關(guān)數(shù)據(jù)后進行分析、處理及傳輸,以四肢、軀干穿戴類多見[4-5]。伴隨著加速康復(fù)外科(enhanced recovery after surgery,ERAS)理念的興起和推廣,智能可穿戴設(shè)備進入外科病房,應(yīng)用于手術(shù)患者的術(shù)前及術(shù)后階段,在提高圍術(shù)期患者安全、減少術(shù)后并發(fā)癥等方面展現(xiàn)出極為重要的應(yīng)用前景。以下將綜述智能可穿戴設(shè)備應(yīng)用于ERAS 的現(xiàn)狀和前景。
圍術(shù)期醫(yī)療安全與質(zhì)量一直是麻醉科醫(yī)師和外科醫(yī)師共同關(guān)注和探討的重點,更是ERAS 理念中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。智能可穿戴設(shè)備可連續(xù)監(jiān)測患者活動及生命體征,且因無線、微型等優(yōu)點不影響患者活動與治療,在外科患者中有著較高的依從性和實用性,在ERAS 措施執(zhí)行中也顯示出重要的應(yīng)用價值,如用于術(shù)前風(fēng)險評估及活動指導(dǎo)、術(shù)后生命體征連續(xù)監(jiān)護、術(shù)后功能評估及動員激勵等。
術(shù)前對患者的心肺功能、活動狀態(tài)等進行準(zhǔn)確的風(fēng)險評估,有助于評估最佳手術(shù)時機,促進以患者個性化決策為中心的圍術(shù)期照護。臨床中存在多種圍術(shù)期風(fēng)險評估指標(biāo),術(shù)前活動水平也是其中的一種[6]。ERAS 臨床路徑中建議術(shù)前評估患者的活動耐量,以便于制訂術(shù)前鍛煉計劃,提高患者功能儲備[7]。智能可穿戴設(shè)備的活動追蹤功能多采用三軸加速計實現(xiàn),所以其評估能力足夠客觀準(zhǔn)確[8],可應(yīng)用于患者術(shù)前風(fēng)險評估及活動指導(dǎo)。
既往有研究表明,術(shù)前對體能較差的患者給予預(yù)康復(fù)治療是促進患者術(shù)后身心恢復(fù)的重要手段[9-10]。而術(shù)前利用可穿戴設(shè)備的活動監(jiān)測功能客觀評估患者活動水平,一方面可為術(shù)后康復(fù)訓(xùn)練提供基線目標(biāo),另一方面有助于識別出基礎(chǔ)活動較差的患者,以便提前進行預(yù)康復(fù)干預(yù),預(yù)防深靜脈血栓等術(shù)后并發(fā)癥[11-12]。Richards 等[13]將Garmin vívofit?3 計步器[如圖1(a)所示[14]]用于結(jié)直腸手術(shù)患者進行術(shù)前14 d 持續(xù)步數(shù)監(jiān)測,客觀衡量患者的基礎(chǔ)活動水平以預(yù)測手術(shù)風(fēng)險,結(jié)果提示術(shù)前活動步數(shù)較少可能增加老年患者結(jié)直腸手術(shù)后嚴(yán)重并發(fā)癥發(fā)病率及術(shù)后住院時間,這一研究驗證了可穿戴設(shè)備用于術(shù)前風(fēng)險評估的可行性,為將可穿戴設(shè)備納入術(shù)前風(fēng)險評估實踐提供了依據(jù)。Steffens 等[15]的關(guān)于腹部大手術(shù)患者的試驗則驗證了在患者術(shù)前2~6 周應(yīng)用Fitbit Charge加速計[如圖1(b)所示[16]]監(jiān)督鍛煉的可行性和依從性。Feeney 等[12]使用RT3 加速計對食管癌患者進行術(shù)前4 d 連續(xù)步數(shù)監(jiān)測以評估其術(shù)前活動水平,結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者在術(shù)前針對性增加體育鍛煉可減少術(shù)后肺部并發(fā)癥。在Billé 等[17]的一項研究中,對擬行肺葉切除術(shù)的患者使用3D TriSport 計步器[如圖1(c)所示[18]]在術(shù)前14 d 進行活動水平連續(xù)監(jiān)測,并將患者按術(shù)前活動水平分為4 個等級,分析患者術(shù)前活動水平與術(shù)后并發(fā)癥間的關(guān)系,結(jié)果提示術(shù)前較高的活動水平是術(shù)后并發(fā)癥的獨立保護因素,表明術(shù)前使用計步工具評估活動水平可幫助醫(yī)生對術(shù)后并發(fā)癥風(fēng)險進行分層,以預(yù)測術(shù)后死亡風(fēng)險較高的患者并進行早干預(yù)和治療。在Richards 等[13]的多中心隨機對照試驗中,結(jié)直腸癌患者在可穿戴設(shè)備的活動監(jiān)測及指導(dǎo)下進行術(shù)前預(yù)康復(fù)鍛煉,結(jié)果顯示術(shù)前多模式預(yù)康復(fù)訓(xùn)練可能增強患者功能恢復(fù)能力并減少術(shù)后并發(fā)癥,這也提示了智能可穿戴設(shè)備在外科患者術(shù)前預(yù)康復(fù)訓(xùn)練指導(dǎo)方面具有應(yīng)用價值,是實現(xiàn)ERAS 目標(biāo)的得力工具。
圖1 幾種用于術(shù)前風(fēng)險評估及活動指導(dǎo)的智能可穿戴設(shè)備
很多手術(shù)患者在術(shù)后都會發(fā)生不良事件,而術(shù)后早期識別并處理患者病情異常情況有利于術(shù)后轉(zhuǎn)歸[19-20]。盡管早期預(yù)警評分系統(tǒng)基于易得的生命體征和簡單便捷的計算規(guī)則能及時識別出病情惡化的高危風(fēng)險患者,促進早期干預(yù)從而改善臨床結(jié)果[21],但是普通外科病房通常以間歇監(jiān)測模式為主[22-23],較低的時間分辨力使得早期預(yù)警系統(tǒng)2 次測量之間的急劇惡化很容易被忽略[24]。Sun 等[25]的研究納入了833名術(shù)后連續(xù)監(jiān)測12 h 以上血氧飽和度(SpO2)的非心臟手術(shù)患者,發(fā)現(xiàn)在低氧血癥持續(xù)1 h 的時間里常規(guī)護理間歇監(jiān)測漏記了90%的低血氧事件。另外,包括薈萃分析在內(nèi)的研究也有相同的結(jié)論,即連續(xù)監(jiān)測比標(biāo)準(zhǔn)化間歇監(jiān)測更易監(jiān)測到生命體征的異常變化,使普通病房里的醫(yī)護人員也能更早發(fā)現(xiàn)術(shù)后患者的臨床病情惡化,以盡早干預(yù)治療,甚至可以縮短患者的住院時間[26-28]。因此,對患者進行術(shù)后生命體征連續(xù)監(jiān)測是早期識別和處理病情變化的必要及可行手段,尤其對于術(shù)后鎮(zhèn)痛以及高齡、肥胖等高?;颊?。
傳統(tǒng)的患者術(shù)后監(jiān)測模式以床旁有線監(jiān)測居多,在這種監(jiān)測模式下的連續(xù)監(jiān)測意味著患者被傳輸電纜“拴”在床上而無法早期下床活動,而術(shù)后早期下床活動卻是ERAS 的重要臨床措施。要同時實現(xiàn)術(shù)后連續(xù)監(jiān)護與早期下床活動監(jiān)測,監(jiān)護儀則需具備微型、便攜的傳感器和信號無線傳輸技術(shù)。荷蘭一項對食管癌術(shù)后病房醫(yī)護人員的調(diào)查結(jié)果顯示,大多數(shù)護士都希望使用無線傳輸技術(shù)對術(shù)后患者實施持續(xù)監(jiān)測,以期提早發(fā)現(xiàn)術(shù)后并發(fā)癥征兆[29]。2004年,首個多參數(shù)一體式腕戴遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護儀AMON的出現(xiàn)使患者移動監(jiān)護成為現(xiàn)實[30]。之后,國內(nèi)外相繼研發(fā)的智能可穿戴設(shè)備層出不窮并逐步應(yīng)用于術(shù)后患者,無線連續(xù)監(jiān)測患者的術(shù)后心率、呼吸頻率、SpO2等重要生命體征,在及時發(fā)現(xiàn)術(shù)后不良事件方面了發(fā)揮重要作用[31]。因無線、輕便等優(yōu)勢,智能可穿戴設(shè)備不妨礙患者正?;顒雍退?,具有較強的臨床實用性和應(yīng)用前景,深受患者和醫(yī)護人員的歡迎。Cheng 等[32]在婦科手術(shù)患者中開展了一項前瞻性隊列研究,患者術(shù)后自控鎮(zhèn)痛期間使用Aingeal 無線監(jiān)護儀[如圖2(a)所示]監(jiān)測呼吸頻率等生命體征,結(jié)果顯示Aingeal 監(jiān)護與標(biāo)準(zhǔn)間歇監(jiān)護一致性令人滿意,用戶體驗良好。Posthuma 等[33]進行的一項前瞻性隊列研究利用SensiumVitals 無線監(jiān)護系統(tǒng)[如圖2(b)所示[34]]在外科病房對術(shù)后患者的呼吸頻率進行了連續(xù)4 d 監(jiān)測,結(jié)果證明術(shù)后采用該無線監(jiān)護系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)生命體征監(jiān)測可行,不僅解除了傳統(tǒng)監(jiān)護儀線路對患者的束縛和睡眠干擾,而且彌補了常規(guī)間歇監(jiān)測方式對呼吸抑制事件的遺漏。另外,該無線監(jiān)護貼片的患者耐受度在Leenen 等[35]的隊列研究中也表現(xiàn)良好。Downey 等[36]將SensiumVitals 無線監(jiān)護系統(tǒng)與早期預(yù)警評分系統(tǒng)進行了一項隨機對照研究,結(jié)果表明相比于傳統(tǒng)間歇監(jiān)測,對外科病房患者行術(shù)后持續(xù)監(jiān)測有助于病情惡化信號的早期識別,以幫助膿毒癥患者更快接受抗生素治療,患者住院時間更短且30 d 再入院率更低。陳宏如等[37]將ViSi Mobile無線監(jiān)護儀[如圖2(c)所示[38]]應(yīng)用于高齡髖部骨折患者術(shù)后監(jiān)測,研究結(jié)果表明無線可穿戴設(shè)備用于術(shù)后連續(xù)生命體征監(jiān)測可有效減少術(shù)后眩暈、惡心嘔吐、胸悶氣喘等不良事件發(fā)生率。Breteler 等[34]利用4 種國外臨床常見的可穿戴設(shè)備SensiumVitals、Masimo Radius-7、Health Patch、Early Sense system 等[如圖2(b)、(d)、(e)、(f)所示]進行了一項關(guān)于術(shù)后患者遠(yuǎn)程無線監(jiān)護的小型觀察性研究,結(jié)果顯示35.5%的患者發(fā)生了心房顫動、呼吸功能不全等不良事件,表明這4 種可穿戴設(shè)備在術(shù)后無線監(jiān)測方面均具有實用價值,可為護理人員提供高?;颊卟∏閻夯脑缙陬A(yù)警,具備提高患者安全性的潛力。而國內(nèi)Mindray 公司研發(fā)的ePM/eP pod 系列無線監(jiān)護儀[如圖2(g)所示]在消化道手術(shù)患者中可實現(xiàn)術(shù)后2 d 連續(xù)監(jiān)護,在早期識別呼吸循環(huán)不良事件方面表現(xiàn)良好[39]。
圖2 幾種用于術(shù)后連續(xù)監(jiān)護的智能可穿戴設(shè)備
總之,智能可穿戴設(shè)備應(yīng)用于外科病房可實現(xiàn)患者在無線連續(xù)監(jiān)測下的安全早期動員,醫(yī)護人員則可在護士中央站、醫(yī)生辦公室等非患者的活動區(qū)域遠(yuǎn)程實時掌握患者的生命體征變化,有利于第一時間做出臨床決策。使用智能可穿戴設(shè)備行術(shù)后連續(xù)監(jiān)測具有必要性及可行性,尤其是對及時監(jiān)測高?;颊卟∏閻夯赡芎苡袃r值[40-41]。關(guān)于智能可穿戴設(shè)備連續(xù)監(jiān)測的結(jié)構(gòu)化訪談結(jié)果顯示,患者的接受度和舒適度都很高,但無線監(jiān)測的信號偽影仍需進一步改善[38]。
手術(shù)患者術(shù)后通常需要評估其恢復(fù)質(zhì)量,尤其是骨關(guān)節(jié)手術(shù)等影響活動功能的患者,術(shù)后功能評估對其早期康復(fù)及干預(yù)至關(guān)重要。然而,傳統(tǒng)的生活質(zhì)量評分和主觀患者報告等評估方法并不客觀[42]。將智能可穿戴設(shè)備應(yīng)用于多種類型手術(shù)后患者的活動持續(xù)監(jiān)測,可幫助醫(yī)護人員對患者恢復(fù)情況進行評估、分類并及時干預(yù)[43-46]。Thijs 等[47]利用Fitbit Charge計步器[如圖1(b)所示[16]]監(jiān)測不同類型的冠狀動脈旁路移植術(shù)患者的術(shù)后活動水平,發(fā)現(xiàn)機器人輔助微創(chuàng)手術(shù)后的患者體力恢復(fù)明顯早于非體外循環(huán)開胸手術(shù)。類似的,Kim 等[48]首次將Fitbit Charge 計步器應(yīng)用于腰椎手術(shù)患者,對其術(shù)后活動進行連續(xù)一周監(jiān)測,結(jié)果表明在腰椎手術(shù)患者中使用該類可穿戴設(shè)備監(jiān)測活動水平是可行的,且監(jiān)測的客觀活動數(shù)據(jù)有可能對評估患者疼痛和預(yù)后情況有幫助。Iida等[49]使用LifecorderTM加速計[如圖3(a)所示[50]]監(jiān)測肝切除術(shù)患者的術(shù)后體力活動程度,發(fā)現(xiàn)術(shù)后活動水平可能與術(shù)后并發(fā)癥密切相關(guān)。Agostini 等[51]使用SenseWear?Pro3 臂帶計步器[如圖3(b)所示[52]]記錄開胸肺切除術(shù)后患者的活動情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)大型胸外科手術(shù)患者術(shù)后動員嚴(yán)重受限,并且活動量較少的患者其術(shù)后住院時長顯著延長。Matsuo 等[53]采用Active style Pro[如圖3(c)所示[54]]計步器監(jiān)測下肢血管搭橋患者的術(shù)后活動水平,結(jié)果表明較高的活動水平與患者更好的遠(yuǎn)期預(yù)后相關(guān)。Takahashi 等[55]也采用該計步器追蹤心臟手術(shù)后患者的院內(nèi)每日活動步數(shù),Cox 分析結(jié)果顯示術(shù)后每日活動步數(shù)少于1 308是術(shù)后1 a 再住院的危險因素。Wu 等[56]則利用計步器追蹤胃癌術(shù)后患者的活動情況,結(jié)果顯示術(shù)后較多的活動步數(shù)與術(shù)后早期出院有關(guān)。此外,多項前瞻性研究采用可穿戴設(shè)備記錄患者術(shù)后每日活動步數(shù)或時長,結(jié)果均發(fā)現(xiàn)術(shù)后較低的活動水平與較長的術(shù)后住院時間及增加的術(shù)后不良結(jié)果相關(guān)[7,57]。
圖3 幾種用于術(shù)后活動跟蹤及激勵的智能可穿戴設(shè)備
圍術(shù)期體力活動減少是導(dǎo)致術(shù)后不良預(yù)后的獨立危險因素,ERAS 臨床路徑中提倡患者術(shù)后早期下床活動,并建議為患者制訂術(shù)后每日活動目標(biāo)。然而,2016 年Wolk 等[58]觀察了腹部大手術(shù)后患者的活動情況,發(fā)現(xiàn)高達50%的患者因缺乏加強活動的內(nèi)在動力而未達到ERAS 每日活動目標(biāo)。隨后,該研究團隊設(shè)計了一項隨機對照試驗,所有患者術(shù)后連續(xù)6 d佩戴Polar Loop 計步器[如圖3(d)所示[59]]進行活動追蹤,其中試驗組額外設(shè)置患者可持續(xù)收到每日活動水平追蹤結(jié)果反饋,而對照組則僅在后臺記錄活動數(shù)據(jù),患者不收到任何追蹤結(jié)果反饋。術(shù)后連續(xù)追蹤6 d 后,結(jié)果顯示活動追蹤反饋使腹腔鏡手術(shù)患者活動目標(biāo)達標(biāo)率由對照組的7.4%提高至試驗組的27.6%,而且所有患者術(shù)后累計步數(shù)及術(shù)后第一天活動步數(shù)與術(shù)后住院時長均呈顯著負(fù)相關(guān),這表明在腹部手術(shù)后使用可穿戴設(shè)備追蹤患者活動水平可以通過數(shù)據(jù)反饋起到內(nèi)在激勵作用,從而促進患者活動、加速術(shù)后恢復(fù)、縮短住院時長[60]。類似的,No 等[61]將LifeGram 計步器[如圖3(e)所示[62]]應(yīng)用于開腹的婦科大手術(shù)患者進行術(shù)后6 d 的活動追蹤及反饋,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該類活動追蹤設(shè)備安全可行,且數(shù)據(jù)反饋可顯著增加該類患者術(shù)后的活動水平。同樣,在骨科、泌尿外科等其他手術(shù)后患者中的研究也證實了可穿戴設(shè)備監(jiān)測術(shù)后活動水平的可行性以及提高活動水平、促進康復(fù)的潛力[63-64]。將智能可穿戴設(shè)備應(yīng)用于術(shù)后患者可以客觀地跟蹤其活動水平,協(xié)助醫(yī)護人員制訂動員目標(biāo),并通過反饋動員完成情況來激勵患者的活動自主性。
目前,智能可穿戴設(shè)備應(yīng)用于ERAS 仍處在探索期,并存在一些待解決的問題:
(1)系統(tǒng)發(fā)送的報警數(shù)量過多。智能可穿戴設(shè)備用于術(shù)后患者連續(xù)監(jiān)護的優(yōu)勢在于不影響患者活動,但同時會帶來另外一個問題——設(shè)備采集心電信號存在運動偽影,這將導(dǎo)致過多的系統(tǒng)誤報,通常需要醫(yī)護人員手動調(diào)整報警閾值及間隔以減少報警疲勞[19,36]。所以,未來智能可穿戴設(shè)備用于外科患者監(jiān)測的突破點在于優(yōu)化信號處理手段,如增加信號質(zhì)量評估,降低信號偽影問題引起的誤報警率,自動篩選真實數(shù)據(jù)以提高數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度[65-67]。另外,可嘗試將機器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘運用于生命體征監(jiān)測報警體系[65,68-70],實現(xiàn)更優(yōu)預(yù)測算法以提高報警準(zhǔn)確度,智能識別臨床場景與事件以最大限度地減少誤報的情況,并對臨床惡化事件快速反應(yīng)。
(2)設(shè)備監(jiān)測的普適性有待進一步研究。目前,智能可穿戴設(shè)備可用于大多數(shù)患者,但其監(jiān)測準(zhǔn)確性受病患病情、臨床場景的影響,如Kant 等[71]開展的一項關(guān)于可穿戴設(shè)備在臨床肥胖人群中的驗證性研究提示,Vital Connect、Health Patch 在監(jiān)測肥胖患者的呼吸方面可靠性較差,未來需要研究在特殊人群中哪些傳感器更準(zhǔn)確。
(3)產(chǎn)品的輕便舒適性以及生產(chǎn)成本需繼續(xù)革新。設(shè)備的體積大小、佩戴舒適性關(guān)系到患者的可接受度和依從性,而生產(chǎn)成本更是關(guān)系到能否在更多醫(yī)院及不同的醫(yī)療場景普及。Javanbakht 等[72]的成本效益分析結(jié)果提示,智能可穿戴設(shè)備作為外科病房患者的術(shù)后干預(yù)是一種更具成本效益的策略,可以縮短患者術(shù)后住院時間、減少再入院率以及相關(guān)成本,盡管這是基于國外醫(yī)療保健體系的成本分析,但也為未來我國智能可穿戴設(shè)備的研發(fā)及臨床推廣提供了一定的參考。
(4)產(chǎn)品交互性有待進一步實用化和多樣化。目前,大多數(shù)智能可穿戴設(shè)備以傳統(tǒng)生理參數(shù)監(jiān)測為主,越來越多的監(jiān)護系統(tǒng)則結(jié)合了早期預(yù)警評分進行惡化事件預(yù)警。未來智能可穿戴設(shè)備可結(jié)合更多其他患者的功能評估手段,如SensEcho 數(shù)字化6 min步行系統(tǒng)則是利用可穿戴設(shè)備的活動跟蹤及生理參數(shù)監(jiān)測功能與傳統(tǒng)6 min 步行試驗相結(jié)合以多維度量化患者心肺功能,甚至搭載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所建立的數(shù)字化病房也是更多可穿戴設(shè)備應(yīng)用于外科病房的發(fā)展方向[73]。另外,可考慮研究將臨床中使用的睡眠質(zhì)量、焦慮狀態(tài)等相關(guān)評估量表整合至智能可穿戴設(shè)備的睡眠等生理監(jiān)測功能中,對患者術(shù)前情緒基線及術(shù)后身心康復(fù)情況進行多維度評估。
智能可穿戴設(shè)備是隨多學(xué)科交叉應(yīng)運而生的監(jiān)護手段,具有無線、便攜、實時、多參數(shù)等特點,在患者術(shù)前活動功能評估、術(shù)后增加患者活動并持續(xù)監(jiān)測以早期發(fā)現(xiàn)生命體征變化方面具有實用價值。目前,國內(nèi)智能可穿戴設(shè)備在ERAS 領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于探索和試點階段,而且關(guān)于應(yīng)用可穿戴設(shè)備監(jiān)測直接改善手術(shù)患者臨床結(jié)局的隨機對照研究不多,可能由于設(shè)備的多樣性以及研究設(shè)計的異質(zhì)性等原因,目前不同的研究甚至得出相互矛盾的結(jié)論。國內(nèi)外需進行大規(guī)模高質(zhì)量的多中心臨床試驗,為將智能可穿戴設(shè)備應(yīng)用于ERAS 領(lǐng)域并改善術(shù)后患者的臨床結(jié)局提供更多臨床證據(jù)。展望未來,智能可穿戴設(shè)備仍需繼續(xù)革新以應(yīng)對臨床實際需求,成為實施ERAS 方案的有效輔助工具,助力減少術(shù)后不良事件,促進患者術(shù)后更優(yōu)更早康復(fù)。