物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在慢性阻塞性肺疾病管理中的研究進(jìn)展與展望

【摘要】 近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了極為快速的發(fā)展，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也廣為應(yīng)用。慢性阻塞性肺疾?。ê喎Q慢阻肺病）是我國最為常見的慢性呼吸疾病，如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改善慢阻肺病管理的臨床實(shí)踐值得探討。筆者對(duì)國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在慢阻肺病管理中的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)，通過回顧文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前物聯(lián)網(wǎng)在慢阻肺病管理中的應(yīng)用研究仍處于探索階段，缺乏高質(zhì)量、大樣本研究，后期研究中需對(duì)技術(shù)成熟的模式或產(chǎn)品進(jìn)行更為系統(tǒng)基于真實(shí)世界的應(yīng)用評(píng)價(jià)，特別是對(duì)患者遠(yuǎn)期臨床結(jié)局、生活質(zhì)量的影響，以及衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合慢阻肺病特征及使用人群特點(diǎn)，通過定性研究了解用戶使用體驗(yàn)、看法或態(tài)度也值得關(guān)注。

【關(guān)鍵詞】 肺疾病，慢性阻塞性；物聯(lián)網(wǎng)；疾病管理；綜述

【中圖分類號(hào)】 R 563.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A DOI：10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0355

Research Progress and Prospects of Internet of Things Technology in Chronic Obstructive Pulmonary Disease Management

PAN Zihan1，2，LI Shurun1，CHEN Yahong1*

1.Pulmonary and Critical Care Medicine，Peking University Third Hospital，Beijing 100191，China

2.General Practice Medicine，Peking University First Hospital，Beijing 100034，China

*Corresponding author：CHEN Yahong，Professor/Doctoral supervisor；E-mail：chenyahong@vip.sina.com

【Abstract】 In recent years，the Internet of Things technology （IoT） has been developed extremely rapidly，and has been widely applied in the medicine field. Chronic obstructive pulmonary disease （COPD） is one of the most common chronic respiratory diseases in China，and it is worth exploring how IoT can be used to improve the clinical practice of COPD management. We summarized the research progress of IoT technology in COPD management at home and abroad and found that the current research on the application of IoT in COPD management is still in the exploratory stage and lacks high-quality，large-sample studies by reviewing the literature. Real-world studies are needed to conduct systematic evaluation of designed mature models or products in the future，especially the impacts on long-term clinical outcomes of patients，quality of life and health economics evaluation. Products design should be tailored to the characteristics and target of COPD and the characteristics of users，and emphasis should also be placed on qualitative researches to understand the experiences，opinions or attitudes of users toward such products.

【Key words】 Pulmonary disease，chronic obstructive；Internet of things；Disease management；Review

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（internet of things technology，IoT）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，用戶端可延伸和擴(kuò)展到任何物與物之間進(jìn)行信息互換和通訊［1］。隨著IoT在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越普遍，進(jìn)而衍生出了醫(yī)學(xué)物聯(lián)網(wǎng)（internet of medical things，IoMT）這一概念，即通過物聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)將醫(yī)護(hù)工作人員、患者、各種醫(yī)療設(shè)備和設(shè)施智能、便捷地連接起來，從而全面支持醫(yī)療數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別、定位、采集、跟蹤、管理、共享等各項(xiàng)功能，更好地完成智能化醫(yī)療以及智能化物品管理［2］。通過IoT采集到的健康信息主要通過以下路徑進(jìn)行傳遞：物聯(lián)網(wǎng)硬件將收集到的數(shù)據(jù)（包括自動(dòng)采集和用戶錄入的數(shù)據(jù)）上傳至云平臺(tái)，利用云計(jì)算能力存儲(chǔ)、處理、分析，將反饋信息發(fā)送到用戶的手機(jī)、電腦等終端［3］（圖1）。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基本結(jié)構(gòu)示意圖

Figure 1 Schematic diagram of the basic structure of IoT technology

基于IoT高效、持續(xù)、便捷的特點(diǎn)，IoT在慢性病管理中具有長足優(yōu)勢(shì)，其相關(guān)研究也逐年增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1999—2020年Web of Science數(shù)據(jù)庫中有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)在慢性病領(lǐng)域中應(yīng)用的外文文獻(xiàn)有322篇，1999年第1篇該主題的文章發(fā)表后，之后相關(guān)文章發(fā)表數(shù)量逐年增加，2019年全年發(fā)文量最多，達(dá)47篇，在慢性病中的應(yīng)用已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)［3］。在新型冠狀病毒感染（COVID-19）疫情期間，IoT更是發(fā)揮了重要作用。在IoT的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)了對(duì)高危人群的追蹤，對(duì)隔離人群進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在普通人群中進(jìn)行大規(guī)模的篩查以及疫情預(yù)測(cè)，通過遠(yuǎn)程收集并實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，一定程度上減少了疫情的擴(kuò)散［4-5］，幫助人們有效地應(yīng)對(duì)疫情。COVID-19疫情也促進(jìn)了IoT的發(fā)展，特別是可穿戴設(shè)備［6-7］。

慢性阻塞性肺疾?。ㄒ韵潞喎Q慢阻肺病）是世界范圍內(nèi)常見的呼吸道疾病之一。世界衛(wèi)生組織（WHO）數(shù)據(jù)顯示，全球慢阻肺病患者共3.84億，每年高達(dá)317萬患者死亡［8］。慢阻肺病也是中國最為常見的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，中國有慢阻肺病人群9 900萬，給患者的家庭及國家?guī)砹顺林氐呢?fù)擔(dān)［9］。如何借助IoT改善慢阻肺病的管理是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。早在2013年便有學(xué)者提出了基于手機(jī)、傳感器、云端服務(wù)器等構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)慢阻肺病綜合管理系統(tǒng)［10］。SWOT分析顯示，基于物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療，有助于開展規(guī)范化、全程化和智能化的慢阻肺病管理，能夠分別使醫(yī)生和患者獲得自身需要的信息，提高兩者之間的溝通效率。同時(shí)，通過遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)能夠聯(lián)通各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)，使優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療資源下沉至基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的上下貫通［11］。由此可見，IoT在慢阻肺病管理中具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)國內(nèi)外IoT在慢阻肺病管理中的研究及應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，了解該技術(shù)在慢阻肺病領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀，總結(jié)其中的優(yōu)勢(shì)及存在的困難與挑戰(zhàn)，以期為IoT在慢阻肺病領(lǐng)域的研究或應(yīng)用提供思路。

1 本文文獻(xiàn)檢索策略

計(jì)算機(jī)檢索PubMed、萬方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)、中國知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫，檢索時(shí)間為建庫至2023-04-30。中文檢索詞：物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程管理、可穿戴設(shè)備、人工智能、慢阻肺病、慢性阻塞性肺疾病；英文檢索詞：Internet of Things Technology、IoT、wearable device、Tele-health、Tele-medicine、AI、artificial intelligence、COPD、Chronic Obstructive Pulmonary Disease。納入標(biāo)準(zhǔn)：有關(guān)應(yīng)用IoT進(jìn)行慢阻肺病管理的研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：與本文主題無關(guān)，無法獲得全文的文獻(xiàn)。中文數(shù)據(jù)庫共檢索到文獻(xiàn)243篇，剔除重復(fù)文獻(xiàn)65篇、與主題不相關(guān)文獻(xiàn)83篇、畢業(yè)論文19篇、綜述類文獻(xiàn)38篇、科技成果類4篇、會(huì)議文章7篇、發(fā)表于非學(xué)術(shù)期刊11篇、非IoT文獻(xiàn)7篇，剩余9篇文獻(xiàn)納入分析。英文數(shù)據(jù)庫共檢索到文獻(xiàn)3 117篇，剔除重復(fù)文獻(xiàn)8篇、與主題不相關(guān)文獻(xiàn)3 038篇、綜述類文獻(xiàn)24篇、評(píng)論2篇、定性研究2篇、指南1篇、無全文文獻(xiàn)7篇、研究方案3篇、非IoT 6篇，剩余26篇文獻(xiàn)納入分析，其中16篇研究有關(guān)設(shè)備研發(fā)，10篇文獻(xiàn)為臨床應(yīng)用研究。檢索過程中發(fā)現(xiàn)，一些研究中使用了“物聯(lián)網(wǎng)”等字眼，但并非應(yīng)用了真正意義上的IoT，故該類研究不納入本綜述分析范疇。文獻(xiàn)檢索結(jié)果可視化展示見附表1（掃描本文首頁二維碼查看）。

2 IoT在慢阻肺病中的研究應(yīng)用

2.1 疾病篩查

我國有龐大的慢阻肺病患者群，推薦進(jìn)行慢阻肺病篩查。目前已有研究驗(yàn)證了一些篩查工具的準(zhǔn)確性，如CDQ問卷、CAPTURE問卷、便攜式肺量計(jì)等［12］，但上述工具使用率低，慢阻肺病篩查效率欠佳，如何更加高效地篩查出慢阻肺病患者是我國的研究熱點(diǎn)。在上海某社區(qū)建立的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)中嵌入了慢阻肺病篩查問卷，經(jīng)過篩查發(fā)現(xiàn)了218例慢阻肺病患者，且在平臺(tái)設(shè)定信息的指導(dǎo)下系統(tǒng)對(duì)患者病情自動(dòng)進(jìn)行了分級(jí)，并給予了指導(dǎo)治療的信息［13］。該應(yīng)用實(shí)例提示可借助物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提高篩查工具的可及性，擴(kuò)大篩查范圍，幫助提高篩查效率。另有研究通過IoT采集生理學(xué)指標(biāo)（如活動(dòng)量、心率、呼吸頻率、血氧飽和度等）進(jìn)行慢阻肺病篩查，提供了更為客觀的篩查數(shù)據(jù)［14-16］。但與慢阻肺病直接相關(guān)的可監(jiān)測(cè)的生理指標(biāo)數(shù)量尚少，上述生理指標(biāo)與慢阻肺病的相關(guān)性仍有待深入研究。

2.2 病情監(jiān)測(cè)

對(duì)慢阻肺病患者進(jìn)行有效病情監(jiān)測(cè)是疾病管理中的重要部分，IoT對(duì)慢阻肺病患者的持續(xù)性隨訪、治療方案的調(diào)整等提供了便利條件，也促進(jìn)了患者持續(xù)監(jiān)測(cè)自身健康狀況，提高了治療依從性［17］。國內(nèi)的一項(xiàng)小型隨機(jī)對(duì)照研究對(duì)穩(wěn)定期的慢阻肺病患者使用帶有藍(lán)牙功能的設(shè)備進(jìn)行肺功能監(jiān)測(cè)、呼吸訓(xùn)練，數(shù)據(jù)可通過藍(lán)牙實(shí)時(shí)傳輸至手機(jī)APP、微信小程序等，也可通過該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)患者的用藥情況，如用藥時(shí)間、頻次、不良反應(yīng)等；患者佩戴的硬件設(shè)備，如呼吸功能訓(xùn)練器、血壓計(jì)、指脈氧等，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各生理指標(biāo)并自動(dòng)傳輸至云平臺(tái)；經(jīng)過6個(gè)月的隨訪，物聯(lián)網(wǎng)管理組的16例（16/16）患者均保持了規(guī)范化治療，而常規(guī)護(hù)理組則僅有8例（8/15）患者持續(xù)規(guī)范化治療，甚至有1例自行終止了治療［18］。雖然該研究顯示出了IoT對(duì)患者依從性的有利影響，但樣本量小，量化指標(biāo)較少，研究效度較差。急性加重是慢阻肺病管理的重要內(nèi)容，利用IoT采集的信息通過機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)建立急性加重預(yù)測(cè)模型是常見的研究內(nèi)容。在中國臺(tái)灣的一項(xiàng)小樣本研究中，通過可穿戴設(shè)備、空氣質(zhì)量傳感器及手機(jī)APP采集患者居家生活方式、生活環(huán)境參數(shù)、癥狀，建立了慢阻肺病急性加重預(yù)測(cè)模型，經(jīng)驗(yàn)證，該模型預(yù)測(cè)未來1周內(nèi)慢阻肺病急性加重事件的準(zhǔn)確率達(dá)92.1%，靈敏度為94%，特異度為90.4%，受試者工作特征（ROC）曲線下面積（AUC）超過90%，表現(xiàn)出了極高的準(zhǔn)確性［19］。但該研究僅收集了4個(gè)月的患者數(shù)據(jù)，模型穩(wěn)定性尚不確定，且該模型無外部驗(yàn)證，缺乏臨床實(shí)際應(yīng)用證據(jù)。肺部呼吸音的變化可能提示急性加重，IoT能夠幫助人們采集較為隱秘的病情信息。FERNANDEZ-GRANERO等［20］通過使用帶有遠(yuǎn)程聽診功能的聽診器監(jiān)測(cè)患者肺部呼吸音變化，平均提前了（5.0±1.9）天預(yù)測(cè)出了75.8%的加重事件，但僅有16例患者參與了測(cè)試，無大規(guī)模的應(yīng)用驗(yàn)證。

2.3 肺功能監(jiān)測(cè)

肺功能是慢阻肺病管理中的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，便攜式肺量計(jì)智能化是物聯(lián)網(wǎng)背景下肺量計(jì)發(fā)展的主要趨勢(shì)。國內(nèi)現(xiàn)已開發(fā)出帶有智能軟件的便攜式肺量計(jì)，可通過網(wǎng)絡(luò)或USB線與電腦或手機(jī)連接傳輸數(shù)據(jù)，也可將數(shù)據(jù)直接傳至云端服務(wù)器。經(jīng)驗(yàn)證，該類設(shè)備的各項(xiàng)肺功能檢測(cè)參數(shù)與診斷性肺功能儀檢測(cè)結(jié)果具有高度一致性，可用于慢阻肺病篩查［21］。在現(xiàn)實(shí)中該便攜式肺量計(jì)在大規(guī)模人群中也表現(xiàn)出了良好實(shí)用性。2017—2018年我國某地區(qū)使用該便攜式肺量計(jì)為轄區(qū)內(nèi)近9萬名居民進(jìn)行了肺功能檢查，肺功能數(shù)據(jù)合格的居民共61 624人，有效率達(dá)70%，并有效檢出了阻塞性通氣功能障礙、限制性通氣功能障礙、混合性通氣功能障礙、小氣道功能障礙等不同類型的肺通氣功能障礙，極大提高了慢阻肺病篩查效率［22］。帶有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能的肺量計(jì)也為偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者提供了便利條件。波斯尼亞和黑塞哥維那的研究人員同樣研發(fā)了帶有藍(lán)牙功能的便攜式肺量計(jì)，性能與我國產(chǎn)品類似，經(jīng)780名來自偏遠(yuǎn)地區(qū)的慢阻肺病及哮喘患者的驗(yàn)證，與人工診斷對(duì)比，該設(shè)備的準(zhǔn)確性達(dá)97.3%［23］。目前該類產(chǎn)品研發(fā)較為成熟，適用于在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)推廣以提高慢性氣道疾病的

診斷。

手機(jī)是最常用的移動(dòng)設(shè)備，韓國研究人員開發(fā)了基于手機(jī)的肺功能檢測(cè)應(yīng)用程序。在該研究中，人們可通過遠(yuǎn)程肺功能監(jiān)控應(yīng)用程序、云平臺(tái)及沒有任何外部連接設(shè)備的智能手機(jī)的麥克風(fēng)進(jìn)行肺功能測(cè)試。當(dāng)受試者進(jìn)行肺功能測(cè)試時(shí)，手機(jī)端可以顯示吹氣曲線及第1秒用力呼氣容積（FEV1）、用力肺活量（FVC）、呼氣流量峰值（PEF）及FEV1/FVC，數(shù)據(jù)通過應(yīng)用程序上傳至云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)肺功能的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。通過該應(yīng)用程序，患者可以自由地測(cè)量肺功能，不受時(shí)間和空間的限制，醫(yī)生則可以實(shí)時(shí)查看患者的肺功能狀況［24］。目前該應(yīng)用程序僅在研發(fā)階段，雖然在小樣本的健康人群中進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證，但尚未推廣到臨床應(yīng)用中，測(cè)量指標(biāo)的準(zhǔn)確性如何尚不確定，仍有待與診斷性肺功能檢查結(jié)果進(jìn)行一致性對(duì)比。需指出的是，肺功能結(jié)果的判讀需結(jié)合測(cè)量數(shù)值及吹氣曲線，特別是吹氣曲線，是評(píng)判肺功能質(zhì)量的首要參考指標(biāo)，在上述研究中便攜式肺量計(jì)表現(xiàn)出了良好的實(shí)用性，但對(duì)圖形的質(zhì)控如何少有提及。對(duì)肺功能圖像的判定是后期智能化肺量計(jì)研發(fā)中需要注意的技術(shù)問題。

2.4 呼吸康復(fù)指導(dǎo)

呼吸康復(fù)是慢阻肺病重要的非藥物治療方式之一，受資源配置影響，呼吸康復(fù)在我國實(shí)施的并不理想，普及率不高，為數(shù)不多的呼吸康復(fù)多于大型三甲醫(yī)院開展［25］。研究顯示，居家康復(fù)訓(xùn)練與機(jī)構(gòu)中的康復(fù)訓(xùn)練同樣有效［26-27］。IoT為促進(jìn)呼吸康復(fù)的實(shí)施，特別是為居家康復(fù)提供了技術(shù)支持，有助于患者從康復(fù)訓(xùn)練中獲益。系統(tǒng)綜述顯示，移動(dòng)智能設(shè)備能夠促進(jìn)慢阻肺病患者的體力活動(dòng)，提高生活質(zhì)量、自我管理能力以及肺康復(fù)的依從性，甚至有助于早期識(shí)別急性加重，從而降低患者再住院次數(shù)、減少醫(yī)療花費(fèi)［28］。但該系統(tǒng)綜述納入分析的研究均為國外研究，也反映了呼吸康復(fù)在我國的實(shí)施現(xiàn)狀，我國亟待有關(guān)IoT在呼吸康復(fù)中應(yīng)用的高質(zhì)量研究，目前我國僅有一些小型的探索性研究。我國某三甲醫(yī)院收治的慢阻肺病患者中，物聯(lián)網(wǎng)康復(fù)組使用了帶有IoT的呼吸訓(xùn)練設(shè)備，患者通過智能手機(jī)上的APP或小程序登錄個(gè)人賬號(hào)，通過藍(lán)牙或無線網(wǎng)絡(luò)連接康復(fù)設(shè)備，在APP或小程序中患者可根據(jù)康復(fù)方案選擇訓(xùn)練類型和訓(xùn)練程度，該訓(xùn)練設(shè)備可采集患者的肺功能、訓(xùn)練次數(shù)、訓(xùn)練效果等信息，通過藍(lán)牙或無線網(wǎng)絡(luò)將信息傳至終端，醫(yī)生在醫(yī)生端可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)患者康復(fù)訓(xùn)練情況，并向患者發(fā)放康復(fù)處方指令，患者接收指令后進(jìn)行居家康復(fù)訓(xùn)練；訓(xùn)練4周后，反映最大吸氣肌綜合力量的指標(biāo)——最大吸氣壓（MIP）在兩組患者中均有提高，但物聯(lián)網(wǎng)康復(fù)組患者的MIP較常規(guī)康復(fù)組提高得更為顯著［6.43 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa）與5.06 cmH2O］；在生活能力方面，物聯(lián)網(wǎng)康復(fù)組患者日常生活活動(dòng)能力（ADL）較常規(guī)康復(fù)組有明顯改善（22.61分與12.08分）；而在康復(fù)訓(xùn)練的依從性方面，常規(guī)康復(fù)組有22.9%（11/48）的患者依從性一般或差，而物聯(lián)網(wǎng)康復(fù)組僅2%（1/48）患者為一般或差［29］。上述研究中使用的康復(fù)設(shè)備具備一定的智能化，可自動(dòng)收集患者的康復(fù)信息并傳遞數(shù)據(jù)，有助于醫(yī)務(wù)人員充分、詳細(xì)、準(zhǔn)確了解患者的康復(fù)情況，但研發(fā)成本高，是否適用于廣泛的社區(qū)人群仍有待后期的驗(yàn)證。可穿戴設(shè)備具有良好的可及性，在呼吸康復(fù)方面也有所應(yīng)用。一項(xiàng)通過可穿戴設(shè)備指導(dǎo)老年慢阻肺病患者進(jìn)行肺康復(fù)的研究中，患者每日佩戴可穿戴設(shè)備，記錄并上傳患者的日常飲食習(xí)慣、家庭氧療相關(guān)數(shù)據(jù)、肺康復(fù)訓(xùn)練實(shí)施情況，并每月向患者郵寄隨訪報(bào)告，12個(gè)月后，患者的肺功能、慢性阻塞性肺疾病評(píng)估測(cè)試（CAT）及改良英國醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)呼吸困難指數(shù)（mMRC）評(píng)分、生活質(zhì)量等有顯著改善［30］。但該研究中需患者主動(dòng)在可穿戴設(shè)備中填報(bào)相關(guān)信息、人工上傳數(shù)據(jù)，不能保證信息的準(zhǔn)確性，且需要醫(yī)護(hù)人員每日監(jiān)測(cè)、審核數(shù)據(jù)并進(jìn)行判讀，設(shè)備智能化不足，仍需依靠密集的人力資源。慢阻肺病患者多為老年患者，對(duì)可穿戴設(shè)備的使用能力不一，人工錄入數(shù)據(jù)可能會(huì)對(duì)他們形成負(fù)擔(dān)而棄用，主動(dòng)監(jiān)測(cè)并上傳健康信息可能更能保證使用效果及信息的準(zhǔn)確性。

多樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用于呼吸康復(fù)具有可行性，但現(xiàn)有的研究均于三甲醫(yī)院患者中開展，且均為小樣本研究，觀察時(shí)間較短，仍需大樣本的長程臨床試驗(yàn)充分驗(yàn)證各類型設(shè)備的有效性及成本-效益。由于我國呼吸康復(fù)整體實(shí)施現(xiàn)狀較差，國內(nèi)有關(guān)IoT應(yīng)用于呼吸康復(fù)的研究更是少之又少，高質(zhì)量的研究更是不足，在該領(lǐng)域內(nèi)的探索仍大有空間。2021年我國發(fā)表了有關(guān)基于IoT進(jìn)行呼吸康復(fù)的指南［31］，旨在借助IoT推動(dòng)呼吸康復(fù)的實(shí)施，進(jìn)而充分發(fā)揮呼吸康復(fù)在慢阻肺病中的治療

作用。

2.5 用藥指導(dǎo)

吸入藥物治療是慢阻肺病患者治療的重要內(nèi)容。智能吸藥裝置備受青睞，該類裝置利用外接或集成在吸入器上的傳感器，主要通過藍(lán)牙連接到移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用程序，不僅可以提醒患者使用吸入藥物，還能根據(jù)患者的使用時(shí)間、吸入技術(shù)提供個(gè)性化反饋。這些信息不僅有助于檢測(cè)和糾正患者的用藥習(xí)慣，還可以指導(dǎo)醫(yī)生調(diào)整患者的用藥［32-33］。起初，該類設(shè)備的研發(fā)是為了監(jiān)測(cè)患者的用藥依從性。在慢阻肺病和哮喘患者中進(jìn)行的研究顯示，智能吸藥裝置改善了患者的用藥依從性，減少了急性加重次數(shù)，也改善了肺功能［34-36］。隨著設(shè)備的研發(fā)越發(fā)精細(xì)，該類設(shè)備的用途也越發(fā)廣泛。美國的一項(xiàng)研究中，通過在短效支氣管擴(kuò)張劑沙丁胺醇吸藥裝置上安裝傳感器，收集了慢阻肺病患者使用該急救藥物的信息，了解頻繁使用沙丁胺醇患者的特征及用藥規(guī)律，為患者病情評(píng)估及精準(zhǔn)治療提供了可參考信息［37］。然而，盡管技術(shù)的進(jìn)步使智能吸入裝置的成本較前明顯下降，其價(jià)格仍是需要考量的因素，相關(guān)臨床研究也多在發(fā)達(dá)國家開展。由于研發(fā)成本較高，該類產(chǎn)品多在小樣本人群中進(jìn)行試驗(yàn)，關(guān)于其應(yīng)用效果仍有待大樣本、廣人群的研究。而盡管在一些研究中智能吸入裝置具有較好的成本-效益，但在患者日常中生活長期使用的成本-效益如何仍缺乏證據(jù)［38］。此外，由于該類裝置多需與智能手機(jī)相連，患者需配有智能手機(jī)或具備操作智能手機(jī)的能力，而慢阻肺病患者多為老年人群，在一定程度上限制了該類裝置的推廣。

2.6 無創(chuàng)呼吸機(jī)治療

無創(chuàng)呼吸機(jī)是慢阻肺病的有效治療手段之一，特別是對(duì)合并了高碳酸血癥的慢阻肺病患者。隨著IoT與無創(chuàng)呼吸機(jī)的有機(jī)結(jié)合，將有助于促進(jìn)無創(chuàng)呼吸機(jī)在慢阻肺病患者中的應(yīng)用?；谖锫?lián)網(wǎng)的家庭無創(chuàng)呼吸機(jī)使居家監(jiān)測(cè)氣體交換、調(diào)節(jié)通氣參數(shù)成為可能，減少了患者因呼吸機(jī)調(diào)定而住院的時(shí)間［39-41］。我國一項(xiàng)慢阻肺病患者的研究結(jié)果顯示，使用該類無創(chuàng)呼吸機(jī)6個(gè)月后，患者的FEV1、FVC有所提高，mMRC、CAT評(píng)分減少，與氧化應(yīng)激有關(guān)的指標(biāo)，如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）水平有所升高，而血清脂質(zhì)過氧化物（LPO）、丙二醛（MDA）水平下降，此外，再次住院率、急性加重率也較前降低［42］。依從性是影響無創(chuàng)呼吸機(jī)治療效果的重要因素之一，在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)對(duì)無創(chuàng)呼吸機(jī)依從性方面，國內(nèi)外研究結(jié)論不一。我國的研究顯示，使用了基于IoT的無創(chuàng)呼吸機(jī)患者的使用天數(shù)、使用時(shí)間明顯高于一般無創(chuàng)呼吸機(jī)治療患者，依從性提高［43］。國外的研究顯示對(duì)無創(chuàng)呼吸機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)雖可減少患者的治療成本、提高生存率，但并未改善患者的依從性［44-45］。而另有國外的研究顯示，遠(yuǎn)程無創(chuàng)呼吸機(jī)在改善患者的使用依從性方面具有正向作用［46-47］。上述研究均在阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣患者（OSA）中進(jìn)行，雖然OSA是慢阻肺病常見的合并癥，但兩人群對(duì)呼吸機(jī)治療的依賴程度不一，可能是導(dǎo)致研究結(jié)果產(chǎn)生差異的原因之一。目前有關(guān)在慢阻肺病患者中使用基于IoT的無創(chuàng)呼吸機(jī)研究較少，雖然在OSA患者中進(jìn)行的有關(guān)研究也具有一定的參考意義，但仍需要大規(guī)模的多中心研究來進(jìn)一步驗(yàn)證在慢阻肺病患者中的應(yīng)用效果，特別是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)無創(chuàng)呼吸機(jī)的安全性、有效性和衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)。

2.7 慢阻肺病遠(yuǎn)程管理

一項(xiàng)發(fā)表于2012年的來自Cochrane的系統(tǒng)綜述及Meta分析系統(tǒng)回顧了遠(yuǎn)程醫(yī)療在慢阻肺病患者管理中的有效性，結(jié)果顯示，遠(yuǎn)程醫(yī)療并未改善慢阻肺病患者的生活質(zhì)量，也沒有減少死亡風(fēng)險(xiǎn)，但減少了慢阻肺病患者急診就診及住院的風(fēng)險(xiǎn)［48］。隨著IoT的滲入，臨床研究的證據(jù)也出現(xiàn)了微妙變化。2018年，在西班牙進(jìn)行的一項(xiàng)有關(guān)慢阻肺病遠(yuǎn)程管理的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)（RCT）中，由患者在家自主測(cè)量血壓、血氧飽和度、心率和肺活量，由監(jiān)測(cè)設(shè)備收集呼吸頻率和吸氧情況，通過IoT上傳以上信息。通過12個(gè)月的隨訪，使用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理的慢阻肺病患者的全因死亡人數(shù)與常規(guī)管理組相似（12例與13例），但急診就診或住院次數(shù)無明顯減少（60.0%與53.5%，Pgt;0.05），與既往研究結(jié)論不同；醫(yī)療資源利用方面，遠(yuǎn)程管理組的花費(fèi)明顯少于常規(guī)管理組（7 912歐元與8 918歐元）；雖然差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但遠(yuǎn)程管理組患者的住院時(shí)長及ICU治療時(shí)間較常規(guī)管理組縮短［（18.9±16.0）d、（6.0±4.6）d與 （22.4±

19.5）d、（13.3±11.1）d］［49］。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，采集的數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)出多樣性，準(zhǔn)確性也有所提高，提示需動(dòng)態(tài)評(píng)估慢阻肺病遠(yuǎn)程管理有效性。

2.8 協(xié)助慢阻肺病分級(jí)診療的實(shí)施

在慢阻肺病等慢性疾病中，IoT為慢阻肺病的分級(jí)診療提供了技術(shù)支持。早在2014年，我國學(xué)者便提出了借助物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)充分發(fā)揮全科醫(yī)生在慢阻肺病管理中的作用，同時(shí)使大醫(yī)院優(yōu)質(zhì)的?？品?wù)延伸至社區(qū)，以IoT為媒介促進(jìn)全科與專科醫(yī)師的交流［50］。上海某社區(qū)開展的一項(xiàng)基于IoT進(jìn)行社區(qū)慢阻肺病管理的研究中，由社區(qū)全科醫(yī)生與患者通過終端APP進(jìn)行聯(lián)系，出現(xiàn)緊急事件時(shí)全科醫(yī)生可通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與三甲醫(yī)院的呼吸科進(jìn)行溝通，呼吸?？茍F(tuán)隊(duì)通過該平臺(tái)可及時(shí)了解患者的基本信息及病情，必要時(shí)可在平臺(tái)上進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診、轉(zhuǎn)診或住院治療，形成了全科醫(yī)生-呼吸專科醫(yī)生共同合作、協(xié)同管理慢阻肺病的模式［51］。由于該研究僅為一項(xiàng)小樣本的探索性試驗(yàn)，研究中并未取得量化的研究結(jié)果，所使用的IoT也較為簡單，但作為新型慢阻肺病管理模式的探索，在該過程中患者在社區(qū)衛(wèi)生機(jī)構(gòu)獲得了規(guī)范、專業(yè)的醫(yī)學(xué)指導(dǎo)及治療，實(shí)現(xiàn)了同質(zhì)化管理，同時(shí)，節(jié)約了患者的就醫(yī)時(shí)間，簡化了就醫(yī)流程，特別是實(shí)現(xiàn)了社區(qū)衛(wèi)生機(jī)構(gòu)與三甲醫(yī)院的資源共享和實(shí)時(shí)交流，為該技術(shù)在慢阻肺病分級(jí)診療中應(yīng)用的可行性提供了參考價(jià)值。

前期的小規(guī)模探索讓研究者看到了IoT為慢阻肺病分級(jí)診療的實(shí)施提供平臺(tái)與途徑的可能性，隨著技術(shù)的進(jìn)步，IoT在慢阻肺病分級(jí)診療中將發(fā)揮更多的作用。在廈門海滄區(qū)，基于IoT建立的智能化無線傳輸云端大數(shù)據(jù)能夠記錄所有研究對(duì)象的基本信息及肺功能數(shù)據(jù)，并能借助該系統(tǒng)對(duì)篩查出的中、重度氣道阻塞患者進(jìn)行轉(zhuǎn)診，通過綠色通道，優(yōu)先轉(zhuǎn)至上級(jí)醫(yī)院就診。該研究通過物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)技術(shù)，將區(qū)域內(nèi)醫(yī)療信息資源進(jìn)行了很好的整合，為慢阻肺病分級(jí)診療的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)［52］。

2.9 可穿戴設(shè)備在慢阻肺病管理中的應(yīng)用

通過可穿戴設(shè)備進(jìn)行慢阻肺病管理是研究中的熱點(diǎn)，主要應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、疾病預(yù)測(cè)、患教、咨詢等，可收集呼吸、心率、運(yùn)動(dòng)追蹤、血氧飽和度等生理指標(biāo)。國內(nèi)外研究顯示，可穿戴設(shè)備有助于改善患者的臨床癥狀、肺功能、生活質(zhì)量、自我管理能力，降低醫(yī)療花費(fèi)、住院率和住院時(shí)長、死亡風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約醫(yī)療資源［53］。但目前未發(fā)現(xiàn)該類技術(shù)能夠減少患者急性加重風(fēng)險(xiǎn)，可能與研究人群有關(guān)，患者以穩(wěn)定期居多，觀測(cè)時(shí)間較短，尚不足以監(jiān)測(cè)到急性加重事件，故對(duì)急性加重管理的影響判斷不足。一些臨床試驗(yàn)采用穿戴設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)患者生命體征、血氧飽和度等以評(píng)估病情，但結(jié)果不理想，可能是慢阻肺病無諸如血壓、血糖等與疾病狀況特別相關(guān)的日常監(jiān)測(cè)指標(biāo)。血氧飽和度的靈敏度、特異度低，仍需要進(jìn)一步研究更特異的指標(biāo)［54］。目前，雖然有不少研究探索了可穿戴設(shè)備在慢阻肺病中的應(yīng)用，但利用可穿戴設(shè)備促進(jìn)臨床決策的研究在慢阻肺病中仍較為欠缺，相關(guān)研究的數(shù)量遠(yuǎn)不及心血管疾病或糖尿病。且大多數(shù)研究與產(chǎn)品研發(fā)相關(guān)，臨床應(yīng)用研究較少。

3 IoT在慢阻肺病管理中存在的問題與挑戰(zhàn)

IoT在慢阻肺病管理中的一些優(yōu)勢(shì)已經(jīng)清晰可見，但使用IoT進(jìn)行慢阻肺病管理也存在著如下問題與挑戰(zhàn)。

3.1 設(shè)備研發(fā)類研究較多，臨床應(yīng)用研究數(shù)量少，缺乏高質(zhì)量研究

目前，國內(nèi)外開展的關(guān)于IoT管理慢阻肺病的研究多為小樣本人群中的探索性試驗(yàn)，重點(diǎn)關(guān)注了技術(shù)層面的可能性。在納入分析的26篇外文文獻(xiàn)中，16篇文獻(xiàn)為設(shè)備研發(fā)相關(guān)，僅有10篇有關(guān)臨床應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展與臨床應(yīng)用之間存在間隙，臨床應(yīng)用存在滯后性。雖然產(chǎn)品種類較多，但能夠應(yīng)用于臨床研究的產(chǎn)品較少。高質(zhì)量研究更是不足，特別是缺乏高質(zhì)量的隊(duì)列研究或RCT研究。雖然大部分產(chǎn)品在研發(fā)中表現(xiàn)出了良好的有效性，但研究人群樣本量較小，研究結(jié)果效能不足，缺少外部驗(yàn)證及實(shí)際應(yīng)用評(píng)價(jià)，特別是衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)，真實(shí)世界中的應(yīng)用如何證據(jù)有待補(bǔ)充。此外，慢阻肺病的病情變化具有季節(jié)性，多數(shù)研究的觀察時(shí)間集中于6～12個(gè)月，少則數(shù)天，未能充分覆蓋各個(gè)季節(jié)中的有關(guān)病情狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.2 無法保證患者自填信息的真實(shí)性與準(zhǔn)確性

在慢阻肺病管理中，癥狀評(píng)估是重要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，由于缺乏與慢阻肺病癥狀相關(guān)的客觀生理指標(biāo)，許多研究要求患者主動(dòng)填寫有關(guān)癥狀評(píng)估的問卷或量表，存在漏填、誤填、不填等風(fēng)險(xiǎn)，需額外的人力監(jiān)測(cè)患者所填數(shù)據(jù)質(zhì)量［30，55］。在可穿戴設(shè)備的應(yīng)用中，最常見的缺點(diǎn)便是采集的信息不準(zhǔn)確［56］。

3.3 研究人群與適用人群存在差異

IoT在許多研究中得到了十分理想的效果，但在研究人群方面存在一定程度的選擇偏倚。手機(jī)是IoT中最為普遍的設(shè)備，多數(shù)研究中要求研究對(duì)象具備智能手機(jī)，但智能手機(jī)在慢阻肺病患者中并不普及。一項(xiàng)調(diào)查中僅23%的慢阻肺病患者有智能手機(jī)，雖然整體而言，慢阻肺病患者對(duì)IoT持支持態(tài)度，但該類方法本身的技術(shù)問題、患者缺乏認(rèn)知、老年人接受能力差、經(jīng)濟(jì)因素等是阻礙他們使用該類產(chǎn)品的主要原因［57］。盡管終端設(shè)備的操作界面越來越簡潔，但慢阻肺病患者多為老年人群，對(duì)智能手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備的使用能力不一。一項(xiàng)通過智能手機(jī)及可穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)患者康復(fù)活動(dòng)的研究中，47%的患者因難以操作設(shè)備而退出研究［58］。在我國進(jìn)行的一項(xiàng)針對(duì)社區(qū)老年慢阻肺病患者的質(zhì)性研究顯示，由于老年患者缺乏使用智能手機(jī)進(jìn)行操作的能力，因此，他們更傾向于傳統(tǒng)的疾病管理模式［59］。以上因素也將對(duì)研究結(jié)果的代表性產(chǎn)生影響，進(jìn)而限制該技術(shù)的推廣與人群應(yīng)用。

3.4 數(shù)據(jù)可利用度差

通過云計(jì)算能力對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析并以可視化形式呈現(xiàn)給用戶是臨床工作者所期待的。盡管一些可穿戴設(shè)備能夠準(zhǔn)確地收集生理數(shù)據(jù)，但參數(shù)計(jì)算智能化不足，大部分?jǐn)?shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，仍需要專業(yè)人員提取原始數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)后做出人工診斷［2，60］，降低了數(shù)據(jù)可利用度。

4 IoT在慢阻肺病管理中的應(yīng)用展望

隨著IoT發(fā)展的逐漸完善，其對(duì)疾病管理模式也將產(chǎn)生不可忽視的影響。針對(duì)IoT在慢阻肺病管理中的應(yīng)用中存在的上述問題提出以下展望。

4.1 針對(duì)慢阻肺病疾病特點(diǎn)，開發(fā)符合疾病管理需求的應(yīng)用系統(tǒng)或設(shè)備

基于慢阻肺病的疾病特點(diǎn)，長程管理及隨訪尤為重要，這不僅關(guān)乎常規(guī)的病情評(píng)價(jià)，更在于及時(shí)、有效地發(fā)現(xiàn)急性加重事件。而在治療方面，吸入藥物是慢阻肺病特有的用藥，而該項(xiàng)治療又需根據(jù)病情變化進(jìn)行調(diào)整。除此之外，呼吸道癥狀評(píng)估、戒煙指導(dǎo)、康復(fù)訓(xùn)練、肺功能測(cè)試等內(nèi)容在慢阻肺病管理中均是必備要素，然而當(dāng)前鮮有綜合了上述慢阻肺病管理需求的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。在未來的方案設(shè)計(jì)中，需考慮到慢阻肺病管理中各個(gè)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)符合病情特點(diǎn)的產(chǎn)品。

4.2 開展更為高質(zhì)量的臨床研究，系統(tǒng)評(píng)價(jià)該類技術(shù)在真實(shí)臨床環(huán)境下的應(yīng)用效果

目前的多數(shù)研究已經(jīng)進(jìn)行了技術(shù)可能性的驗(yàn)證，在未來的研究中，更應(yīng)著眼于評(píng)價(jià)該類方法的可實(shí)施性、有效性?？蛇x擇技術(shù)成熟的產(chǎn)品或模式，結(jié)合臨床需求，開展更為廣泛的驗(yàn)證試驗(yàn)。例如，可穿戴設(shè)備在消費(fèi)市場(chǎng)具有可觀的前景，可將技術(shù)成熟的可穿戴設(shè)備引入臨床實(shí)踐，將用戶的自我需求與醫(yī)療需求充分結(jié)合。如，提升對(duì)帶有運(yùn)動(dòng)傳感器且兼顧呼吸頻率及心率、外周血氧飽和度監(jiān)測(cè)的消費(fèi)級(jí)可穿戴設(shè)備的準(zhǔn)確性，將其引入臨床，應(yīng)用于如6 min步行試驗(yàn)的臨床監(jiān)測(cè)［61-62］。

4.3 重視衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)價(jià)

具備良好的可行性是技術(shù)推廣的必要條件之一，但為了更好地推廣該技術(shù)，也需要從衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)角度評(píng)價(jià)該類方法的效用。目前的研究多在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)開展，雖然研究產(chǎn)品表現(xiàn)出了良好的有效性，但多數(shù)設(shè)備成本較高。我國慢阻肺病患者人群龐大，特別是在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，在考慮有效性的同時(shí)也需兼顧經(jīng)濟(jì)效益。未來的研究中應(yīng)重視有效性與成本-效益兼得的產(chǎn)品。

4.4 結(jié)合適用人群特點(diǎn)，提高使用體驗(yàn)

研究中除了注重技術(shù)本身的效果，還應(yīng)注重用戶的感受，深入了解研究中存在的問題，不斷優(yōu)化使用體驗(yàn)。通過定性研究可了解醫(yī)護(hù)人員、患者對(duì)該方法的看法或態(tài)度，充分了解IoT的優(yōu)勢(shì)與短板［63］，為進(jìn)一步改進(jìn)研究質(zhì)量、提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)保駕護(hù)航。對(duì)于慢阻肺病而言，患者多為老年人，了解患者的看法與態(tài)度及需求能幫助更好地推廣該類技術(shù)的應(yīng)用。

綜合以上，通過IoT進(jìn)行慢阻肺病管理具有一定的可能性，然而，目前的大多數(shù)研究仍處于探索階段，缺乏高質(zhì)量、大樣本研究，對(duì)于技術(shù)成熟的產(chǎn)品或疾病管理方式應(yīng)注重真實(shí)世界應(yīng)用的評(píng)價(jià)。此外，后期仍需要更多的證據(jù)來闡明其在慢阻肺病患者遠(yuǎn)期臨床結(jié)局、醫(yī)療資源利用和生活質(zhì)量方面的作用。產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合慢阻肺病疾病特征及使用人群特點(diǎn)，同時(shí)，也應(yīng)重視定性研究，了解用戶使用體驗(yàn)、看法或態(tài)度，優(yōu)化產(chǎn)品。

作者貢獻(xiàn)：潘子涵檢索文獻(xiàn)并起草了本文；李姝潤進(jìn)行文獻(xiàn)檢索；陳亞紅選定文章主題，對(duì)文章進(jìn)行了修改，并對(duì)文章負(fù)責(zé)。

本文無利益沖突。

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（收稿日期：2023-06-11；修回日期：2023-08-11）

（本文編輯：崔莎）