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    可穿戴設(shè)備在心血管疾病治療中的應(yīng)用進(jìn)展

    2024-11-04 00:00:00孫家璇杜躍曾一孟涵汭王悅郭鵬波周靜

    摘要 近年來(lái),我國(guó)心血管疾病的發(fā)病率正逐年升高,冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、心力衰竭、高血壓等心血管疾病病人的治療主要包括住院時(shí)的常規(guī)藥物治療和出院后的家庭心臟康復(fù)治療,但是大多數(shù)病人只停留在藥物治療方面,家庭心臟康復(fù)治療并未被重視??纱┐髟O(shè)備包括遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)設(shè)備、可穿戴智能手環(huán)、可穿戴織物胸帶、可穿戴貼片等,通過(guò)與人體接觸的電子設(shè)備,將病人的各項(xiàng)指標(biāo)提供給醫(yī)生,可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)病人的生命體征,在心血管疾病病人家庭心臟康復(fù)治療過(guò)程中提供幫助。現(xiàn)從可穿戴設(shè)備對(duì)心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)人群的體征監(jiān)測(cè)和心源性猝死高危人群的緊急除顫方面進(jìn)行概述,為臨床醫(yī)生在實(shí)際工作中對(duì)于可穿戴設(shè)備的選擇方面提供幫助。

    關(guān)鍵詞 心血管疾病;可穿戴設(shè)備;遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè);心臟除顫;綜述

    doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2024.20.013

    基金項(xiàng)目 陜西省衛(wèi)生健康科研基金項(xiàng)目(No.2022A008);延安大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(No.D2022130)

    作者單位 1.延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院(陜西延安 716000);2.延安大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院;3.延安大學(xué)附屬醫(yī)院(陜西延安716000)

    通訊作者 周靜,E-mail:25891082@qq.com

    引用信息 孫家璇,杜躍,曾一,等.可穿戴設(shè)備在心血管疾病治療中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2024,22(20):3728-3730.

    應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的可穿戴設(shè)備也稱可穿戴醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備,是指可穿戴于身體進(jìn)行活動(dòng),依托各種功能模塊,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)和傳輸佩戴者各項(xiàng)生理參數(shù)的作用;通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器或平臺(tái)連接,為醫(yī)生遠(yuǎn)程診斷提供依據(jù)的用于醫(yī)療健康用途的微型電子設(shè)備[1 。目前成熟的可穿戴設(shè)備主要為遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)設(shè)備、可穿戴智能手環(huán)、可穿戴織物胸帶、可穿戴貼片??纱┐髟O(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)與我國(guó)家庭心臟康復(fù)的迫切需求不謀而合,隨著可穿戴技術(shù)的不斷發(fā)展與可穿戴產(chǎn)品的更新,如今可穿戴設(shè)備的應(yīng)用并不局限于家庭心臟康復(fù)階段,還包括心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)人群的體征監(jiān)測(cè)和對(duì)于猝死高危人群緊急除顫的可穿戴式心臟除顫器,可有效降低佩戴者死亡風(fēng)險(xiǎn)[2。

    1 可穿戴設(shè)備種類

    1.1 遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)設(shè)備

    遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)是指將病人佩戴的非侵入性心電移動(dòng)設(shè)備所采集的心電信息, 通過(guò)導(dǎo)聯(lián)兼容的數(shù)字式全信息記錄發(fā)射器連續(xù)采集并將檢測(cè)到的異常心電信息反饋至醫(yī)院監(jiān)測(cè)中心[3,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)佩戴者心臟電生理變化 ,由醫(yī)師對(duì)異常心電圖進(jìn)行診斷并將診斷結(jié)果反饋給病人,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并對(duì)心電活動(dòng)異常的病人遠(yuǎn)程指導(dǎo)救治[4。

    1.2 可穿戴智能手環(huán)

    作為使用最廣泛的可穿戴設(shè)備,可穿戴智能手環(huán)大多通過(guò)內(nèi)置芯片和傳感器,依托手機(jī)使用,將生理數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送至手機(jī),并通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析處理,可被用于睡眠模式、心率、跑步速度等日常的監(jiān)測(cè)[5,還可用于老年疾病和某些特殊疾病的臨床輔助監(jiān)測(cè)[6。

    1.3 可穿戴織物帶

    可穿戴織物帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由兩個(gè)子系統(tǒng)組成:首先是可穿戴數(shù)據(jù)采集硬件,其中集成了用于獲取生物醫(yī)學(xué)參數(shù)的傳感器,其次是互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控站,用于遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用[7??纱┐骺椢镄貛У呐宕鞣绞蕉酁閲@在胸骨水平,將數(shù)據(jù)采集硬件固定于織物帶,監(jiān)測(cè)心電圖(ECG)、R-R間期、體溫、呼吸頻率等生理數(shù)據(jù)。

    1.4 可穿戴貼片

    可穿戴貼片分為兩類:一種為微流體平臺(tái),該平臺(tái)具有傳感功能并可傳輸信息,通過(guò)微針傳感器對(duì)人體汗液中的各種離子和大分子進(jìn)行采集分析[8;一種為通過(guò)可黏合面直接固定于胸前的包含傳感器和電子模塊的小型貼片,收集心臟活動(dòng)的生理數(shù)據(jù)。

    2 可穿戴設(shè)備用于心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)人群的體征監(jiān)測(cè)

    2.1 遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)設(shè)備

    遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)設(shè)備可收集佩戴者的生物電信號(hào),對(duì)電位變化進(jìn)行測(cè)量和記錄,最終計(jì)算并轉(zhuǎn)化為心電圖[9。可穿戴式遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)是以無(wú)線遠(yuǎn)程24 h動(dòng)態(tài)心電信號(hào)實(shí)時(shí)采集、處理、無(wú)線通信、存儲(chǔ)和顯示為基礎(chǔ),基于十二導(dǎo)聯(lián)穿戴式動(dòng)態(tài)心電實(shí)時(shí)監(jiān)控終端,4G/5G網(wǎng)絡(luò)和云平臺(tái)共同運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程心率實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控的功能[10。遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)可以實(shí)時(shí)觀測(cè)心電圖的異常變化,彌補(bǔ)了病人發(fā)病時(shí)動(dòng)態(tài)心電圖的缺失。南京鼓樓醫(yī)院心血管內(nèi)科監(jiān)護(hù)室林芳等11依托北京麥迪克斯科技有限公司生產(chǎn)的12導(dǎo)聯(lián)動(dòng)態(tài)心電記錄分析系統(tǒng)構(gòu)建并運(yùn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng),院外病人佩戴終端通過(guò)4G/5G將收集到的生理數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)進(jìn)行預(yù)處理后反饋回醫(yī)院進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并由監(jiān)管醫(yī)師做出診斷。試驗(yàn)進(jìn)行一段時(shí)間后進(jìn)行意見調(diào)查,院內(nèi)病人佩戴后活動(dòng)自由度增加,改善了傳統(tǒng)有線心電監(jiān)護(hù)時(shí)病人活動(dòng)區(qū)域固定在床邊的短板;避免病人因個(gè)人生活需要自主拔除心電監(jiān)護(hù)的可能,提高病人的依從性,降低了病人在拔除心電監(jiān)護(hù)期間發(fā)生心血管事件危及病人生命的風(fēng)險(xiǎn)。并且對(duì)出現(xiàn)異常心率的院內(nèi)佩戴病人均能實(shí)施及時(shí)的搶救治療,病人對(duì)醫(yī)護(hù)人員的信任度和住院期間安全感增加,醫(yī)護(hù)人員與病人均認(rèn)為遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)使用體驗(yàn)良好。

    2.2 可穿戴智能手環(huán)

    可穿戴智能手環(huán)監(jiān)測(cè)生命體征的原理基于容積脈搏波描記法(PPG),內(nèi)置可采集人體心率、血氧、腦電和心電等生命特征信號(hào)高精度感應(yīng)芯片[12 。目前有完整臨床應(yīng)用過(guò)程并進(jìn)行具體研究的設(shè)備有華為手環(huán)和蘋果手環(huán),由于華為手環(huán)的Huawei Heart Study中所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象均從國(guó)內(nèi)各地選取,更加符合我國(guó)可穿戴智能手環(huán)應(yīng)用現(xiàn)狀。Guo等[13研究使用華為品牌旗下的HONOR BAND 4、HUAWEI WATCH GT與HONOR WATCH設(shè)備,結(jié)合可穿戴設(shè)備與APP,在全國(guó)18歲以上特定人群中進(jìn)行心房顫動(dòng)動(dòng)篩查,通過(guò)14 d的佩戴對(duì)具有心房顫動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的病人通過(guò)移動(dòng)心房顫動(dòng)APP“MAFA”反饋給醫(yī)院進(jìn)行臨床評(píng)估進(jìn)一步確認(rèn)心房顫動(dòng)風(fēng)險(xiǎn),并且MAFA可為臨床醫(yī)生提供風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估建議協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行決策。病人可以直接通過(guò)可穿戴設(shè)備的MAFA APP進(jìn)行心律監(jiān)測(cè),也可使用手機(jī)啟動(dòng)APP進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)PPG算法主動(dòng)或周期性的篩選不規(guī)則脈波。佩戴者可在靜息狀態(tài)下主動(dòng)測(cè)量并收集45 s的PPG信號(hào),周期性的測(cè)量每10 min進(jìn)行1次持續(xù)60 s的PPG信號(hào)采集,無(wú)論佩戴何種設(shè)備均顯示出了較高的特異度、靈敏度、準(zhǔn)確度。最終結(jié)果顯示,80%的心房顫動(dòng)高危病人接受了抗凝治療,降低了腦卒中及其他并發(fā)癥的發(fā)生率。根據(jù)調(diào)查得出結(jié)論基于可穿戴設(shè)備的PPG技術(shù)是一種可大規(guī)模使用的有效居家心房顫動(dòng)篩查技術(shù)。由此可以認(rèn)為佩戴可穿戴智能手環(huán)是一種篩選防治心房顫動(dòng)的有效手段。

    除華為與蘋果手環(huán)之外,樂(lè)心醫(yī)療研發(fā)的智能手環(huán)mambo HR可以精準(zhǔn)測(cè)量心率;華碩研發(fā)的以血壓檢測(cè)和AI健康管理功能為主的智能手環(huán)ASUS VivoWatch BP,也已通過(guò)臨床檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),可入臨床使用。Apple Watch Series 7同樣應(yīng)用了傳感器和相應(yīng)APP,不僅可測(cè)量血氧水平,并且可顯示單通道心電圖波形為醫(yī)生提供參考數(shù)據(jù)。

    2.3 可穿戴織物帶

    可穿戴胸帶基于ECG監(jiān)測(cè),是對(duì)傳統(tǒng)ECG心電監(jiān)測(cè)設(shè)備的改良。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)使用的電極Ag/AgCl一次性電極片或心電夾均沾有導(dǎo)電膠,長(zhǎng)期使用后導(dǎo)電膠干化會(huì)導(dǎo)致電極脫落,導(dǎo)電膠長(zhǎng)期與皮膚接觸,可能使皮膚過(guò)敏或潰爛,從而給佩戴者造成不必要的痛苦及不便??纱┐骺椢镄貛?shí)現(xiàn)了無(wú)線非接觸式心電監(jiān)護(hù),可佩戴于內(nèi)衣或襯衫上,徹底避免了佩戴者因接觸心電傳感器帶來(lái)的任何不適感。Rogers等[14驗(yàn)證了芬蘭研發(fā)的Movesense醫(yī)療模塊,作為新型單通道心電圖分析胸帶傳感器,Movesense醫(yī)療模塊已經(jīng)注冊(cè)為Ⅱa類醫(yī)療器械,用于佩戴者單通道心電圖、心率和 RR 間期的監(jiān)測(cè)。該研究選取了21名志愿者同時(shí)佩戴Movesense醫(yī)療模塊和常規(guī)12通道心電圖監(jiān)測(cè)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)試驗(yàn),探索Movesense醫(yī)療模塊是否可以準(zhǔn)確無(wú)誤地記錄佩戴者的心率變異性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,胸帶傳感器與12通道心電圖在RR間期、RR間期標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)和相鄰RR間期差值的均方根(RMSSD)的測(cè)量結(jié)果顯示出高度一致性;并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果還證明Movesense醫(yī)療模塊可以通過(guò)單通道心電圖區(qū)分噪聲和心律失常,可以用于健康或疾病人群的遠(yuǎn)程移動(dòng)ECG監(jiān)測(cè)記錄。Iqbal等[15開發(fā)的可穿戴腰帶經(jīng)臨床試驗(yàn)證實(shí)可以穩(wěn)定、準(zhǔn)確地對(duì)佩戴者靜息狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心力衰竭相關(guān)生理參數(shù)如胸阻抗、心率、心電圖等進(jìn)行監(jiān)測(cè)并上傳至終端自動(dòng)分析,并預(yù)計(jì)在未來(lái)推出靈敏度、特異度更高的可穿戴模塊。

    針對(duì)使用心電圖不便診斷是否存在心臟瓣膜的結(jié)構(gòu)異常與不能監(jiān)測(cè)心臟是否有雜音的缺點(diǎn),陳正豪[16設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套可穿戴心音監(jiān)測(cè)裝置,研發(fā)出可固定于織物胸帶的心音監(jiān)測(cè)裝置,實(shí)現(xiàn)了心音實(shí)時(shí)聽診功能??稍谂宕髡哽o止或輕微運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)心音監(jiān)測(cè)并將采集到的心音數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示為心電圖或?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)以實(shí)現(xiàn)后續(xù)處理分析。

    2.4 可穿戴貼片

    可穿戴貼片可用于冠心病等慢性病人群的日常健康監(jiān)測(cè)與心血管疾病術(shù)前術(shù)后的日常監(jiān)測(cè),與可穿戴織物胸帶同樣基于心電圖監(jiān)測(cè)。Stehlik等[17基于可穿戴胸片與移動(dòng)手機(jī)APP對(duì)100例心力衰竭病人進(jìn)行監(jiān)測(cè),所有研究對(duì)象均被要求出院后30~90 d內(nèi)24 h佩戴可穿戴胸片,佩戴期間對(duì)病人的ECG波形、皮膚阻抗、體溫、心率、異常心率、呼吸頻率等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并收集上傳至云分析平臺(tái),云分析平臺(tái)會(huì)對(duì)心力衰竭病人再入院的可能性進(jìn)行預(yù)測(cè),期間病人的活動(dòng)不受任何限制,以心力衰竭病人出院后再次加重入院作為研究終點(diǎn)。最終根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出結(jié)論,可穿戴貼片的佩戴可以對(duì)心力衰竭病人未來(lái)的加重及再入院進(jìn)行準(zhǔn)確的早期預(yù)測(cè)。通過(guò)可穿戴貼片和云分析平臺(tái)結(jié)合約在病人心力衰竭加重前6.5 d即可發(fā)出警報(bào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)病人的及時(shí)干預(yù)治療,有效降低心力衰竭病人的死亡率。證實(shí)了可穿戴貼片應(yīng)用于心血管疾病病人臨床治療的可行性與準(zhǔn)確性。國(guó)內(nèi)成熟產(chǎn)品如博聲醫(yī)療研發(fā)的單導(dǎo)聯(lián)心電貼可連續(xù)監(jiān)測(cè)24 h動(dòng)態(tài)心電圖,通過(guò)連接APP實(shí)時(shí)傳輸心電圖波形并生成單導(dǎo)動(dòng)態(tài)心電圖自動(dòng)分析報(bào)告,也可申請(qǐng)反饋給醫(yī)生在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)診治。

    3 可穿戴設(shè)備用于心源性猝死高危人群的緊急除顫

    可穿戴式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(WCD)是一種臨時(shí)性治療選擇,適用于心臟性猝死高危病人緊急除顫和暫時(shí)不適合植入心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(ICD)的病人。WCD將ECG與心臟起搏整合于一體,持續(xù)監(jiān)測(cè)并分析病人的雙通道ECG,在監(jiān)測(cè)到有可能危及佩戴者生命的心律失常時(shí)發(fā)出警報(bào)。佩戴者有意識(shí)時(shí)可通過(guò)終止按鈕停止除顫,若病人無(wú)意識(shí)未按下終止按鈕,WCD即會(huì)發(fā)出提示使周圍人員遠(yuǎn)離佩戴者并進(jìn)行電擊除顫[18。國(guó)內(nèi)有學(xué)者將WCD與遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)聯(lián)合應(yīng)用[19,將WCD記錄到的異常心率通過(guò)藍(lán)牙等方式實(shí)時(shí)上傳至云端,立即通過(guò)人工干預(yù)確認(rèn)病人情況,再根據(jù)病人情況判斷是否進(jìn)行除顫,盡可能消除誤判和誤除顫。我國(guó)5所醫(yī)學(xué)中心參與WCD的研究,結(jié)果顯示:18例病人隨訪3個(gè)月期間堅(jiān)持穿戴超過(guò)1個(gè)月。穿著時(shí)感到的不適主要是除顫背心會(huì)影響睡眠和偶爾發(fā)出的無(wú)端警報(bào)。其中1例病人在隨訪過(guò)程中共監(jiān)測(cè)到13次心室顫動(dòng),均在1次除顫后治療成功。在佩戴期間并未發(fā)生誤放電的情況[20,為我國(guó)應(yīng)用WCD提供了準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。目前國(guó)外WCD技術(shù)已經(jīng)接近成熟并廣泛投入使用,國(guó)內(nèi)此方面技術(shù)仍處于臨床試驗(yàn)階段,還存在許多問(wèn)題。

    4 小結(jié)與展望

    近年來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)、智能算法等技術(shù)的飛速發(fā)展,可穿戴設(shè)備依托于這些技術(shù)也不斷突破技術(shù)難關(guān),為醫(yī)生和病人之間的交流和溝通發(fā)揮了重要作用,也為心血管疾病病人的治療方面提供了幫助,同時(shí)提高了心血管疾病病人的生存質(zhì)量,降低了心血管疾病病人死亡率。國(guó)內(nèi)外學(xué)者紛紛對(duì)可穿戴設(shè)備的前景持樂(lè)觀態(tài)度,但不可否認(rèn)的是目前我國(guó)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的可穿戴設(shè)備依然處于發(fā)展階段,在各個(gè)領(lǐng)域都存在需要改進(jìn)之處,不過(guò)相信將可穿戴設(shè)備應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域在不久的將來(lái)可以為心血管疾病病人帶來(lái)巨大的便利,顯著提高病人生活質(zhì)量,推動(dòng)我國(guó)醫(yī)學(xué)發(fā)展。

    參考文獻(xiàn):

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    (收稿日期:2023-04-03)

    (本文編輯 王麗)

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