可穿戴医疗健康监护现状与展望

可穿戴医疗健康监护现状与展望

Application and Prospect of Wearable Medical Health Monitoring

[摘 要] 可穿戴技术迅速发展的今天，人口老龄化进程加快、医疗资源相对紧缺，健康观念日益深入人心，使得医疗健康监护倍受关注。可穿戴健康监护设备，旨在实现实时监测人体各项健康信息，结合大数据分析和专家建议，为用户提供科学健康的指导。针对日益增加的慢性疾病和亚健康等问题，本文从慢病管理和健康监护两方面应用着手，介绍了可穿戴技术在医疗健康监护领域的应用现状及不足，对可穿戴医疗健康监护的发展趋势进行展望。[关键词] 可穿戴设备；慢病管理；健康监护；医疗设备；可穿戴技术

Abstract : With the rapid development of wearable technology and the background of the aging society, the relative shortage of medical resources and popularization of health concept, wearable medical health monitoring receives more and more attention. Wearable health monitoring devices aimed at monitoring human health information in real-time and combining the analysis of big data and experts’ advice to

provide scientific health guidance. This paper sumed up the application of wearable devices in the medical monitoring field from the aspects of chronic disease management and health monitoring, pointed out the existing deficiencies, and summarized the trend of wearable medical health monitoring.

Key words : wearable technology; chronic disease management; health monitoring; medical device; wearable technology

[中图分类号] TP274 [文献标识码] A doi ：10.3969/j.issn.1674-1633.2017.06.001[文章编号] 1674-1633(2017)06-0001-05

周旺1,3，贾天震1,2,3，陈贤祥1，方震1,3

1.中国科学院 电子学研究所，北京 100190；

2.中国科学院 物联网研究发展中心，江苏 无锡 210018；

3.中国科学院大学，北京 100190

ZHOU Wang 1,3, JIA Tian-zhen 1,2,3

, CHEN Xian-xiang 1, FANG Zhen 1,3

1.Institute of Electrics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China;

2.Research and Development Center of Internet of Things, Chinese Academy of Sciences, Wuxi Jiangsu 210018, China;

3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

动健康产品健康快速发展。

栏目主编：任海萍

任海萍，博士，中国食品药品检定研究院光机电医疗器械检验室主任，从事十余年注册检验和国家监督抽验工作。主要研究方向为有源医疗器械、医用软件的检测及质量控制，检验经验丰富。曾主持和参加国家支撑项目、国家自然科学基金等多项科学研究，发表论文80余篇。任中国医学装备协会医学装备计量测试专业委员会副主任委员、全国医用电器技术化委员会委员、全国医学计量技术委员会委员。

收稿日期：2017-03-29

基金项目：国家重点研发计划（2016YFC1304302）；北京市自然科学基金重点研究专题项目（Z16003）。

通讯作者：任海萍，中国食品药品检定研究院光机电医疗器械检验室主任，主要研究方向为有源医疗器械、医用软件的检测及质量控制。

通讯作者邮箱：renhaiping@

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2017年第32卷 06期VOL.32 No.06

专 论FEATURES

专 论FEATURES

引言

可穿戴技术（Wearable Technology，WT），将嵌有微处理器的电子设备舒适地依附于躯干的一项技术[1]。可穿戴技术起源于计算机技术与电子技术的结合，目前，广泛应用于医疗健康[2]、游戏娱乐[3]、教育文化[4]、军事[5]等领域，并积极促成新产业的蓬勃发展。近年来，随着人口老龄化程度日益明显，健康需求、保健意识与日俱增，可穿戴医疗技术强势兴起，可穿戴医疗设备层出不穷。

如今，研制的可穿戴设备基本覆盖人体全身[6]：可监测、调节大脑活动的智能头带；可监测运动、检测跌倒和跟踪位置的智能项链；可监测心率、呼吸和情绪的智能上衣；可监测运动、睡眠、心率、体温、血氧、血压的智能手环或手表；可监测心衰患者的肺积液重量及流动情况的智能马甲；可监测运动、坐姿的智能指环；可采集血糖、红血球、血小板等生化指标的智能腰带；可监测环境参数与婴儿睡眠的智能脚环。

从现代医学模式来看，“4P”即预防性（Preventive）、预测性（Predictive）、个体化（Personalized）、参与性（Participatory），可穿戴技术更是迎合该模式理念，旨在实现人体生理病理信息多参数、实时、在线、精准、智能化检测与分析，有助于用户进行疾病自我诊断与自我监护。

从社会背景来看，大气污染、人口老龄化等因素，致使许多慢性疾病在人群中蔓延并呈现年轻化的趋势。面对大众对慢病管理日益迫切需求，医疗资源紧缺的现状显然已经无法满足，一种院内治疗结合院外健康监护的模式受到越来越多关注，本文从可穿戴技术在慢性疾病管理和安全健康监护的应用展开介绍。

1 慢病管理

1.1 血糖监测

经济高速发展，生活水平提高，饮食结构改变，科学运动缺乏，使得健康问题日益凸显，各种慢性疾病悄然而至，其中，糖尿病及其并发症尤为突出。据报道，目前中国糖尿病发病率高达9.6%，而血糖监测是控制糖尿病及其并发症的基础。

血糖监测，传统采用生化分析仪，直接取血进行测量。该方法应用广泛，精度较高，但是直接指尖取血较为麻烦，特别是对于需要多次测量的患者，从身心上都有一定畏惧。而可穿戴医疗设备广泛采用间接测量方法（微创/无创血糖测量），不直接获取血液，通过测量血液替代物的葡萄糖浓度来反映血糖浓度，或是采用光谱测量血糖浓度等。1.1.1 方法一：血液代替法

血液替代物包括尿液、泪液和组织液。

（1）尿液测量：Bishnoi等[7]发现，糖尿病患者尿液中的8-OH-Gua（8-hydroxyguanine，一种DNA氧化损伤的生物标志物[8]）含量高于正常人，它为诊断糖尿病提供一种新的测量方法，但该项目还处于研发阶段，目前暂没有产品问世。

（2）泪液测量：美国谷歌公司和中国诺华制药公司[9]采用智能隐形眼镜测量泪液中葡萄糖浓度，此种方法缺陷是左右泪液存在差距，检测误差较大。

（3）组织液测量：雅培Free Style Libre Flash血糖监测仪[10]，采用微创敷贴式传感器。其传感器敷贴于用户上臂，将血糖监测仪扫描传感器即可测出结果，使用便捷，最长可以敷贴14 d。不足之处是对于低血糖精度较差。

1.1.2 方法二：光谱测量法

光谱法主要采用近红外光[11]、远红外光[12]、偏振光旋光技术[13]、拉曼光谱分析[14]、光散射谱的分析[15]和声光谱的分析[16]等。其原理是利用不同浓度葡萄糖在光谱上吸收与反射存在特异性。光谱测量法的缺陷是，没有找到对血糖值最有效的检测光谱长度，当前光谱会非特异性地被血液中其他成分所吸收，易对信号测量准确度造成影响。1.2 血压监测

我国高血压患者数量庞大，且有逐年增高及年轻化的发展趋势。因而，血压监测对于日常健康护理具有积极意义。它能够让用户及早发现血压异常，及时做出预警，从而尽早预防心脑血管并发症等疾病发生。

血压测量方法分为直接测量法与间接测量法。直接测量法是用特制导管穿刺动脉，直接测量动脉压力。该方法准确度与灵敏度高，但需要专业人士操作，且存在感染风险，并不适合日常血压监测。间接血压测量法是采用柯氏音或示波法等原理，测试简单方便，但无法得到连续数据，另外测试过程也给测试者带来不适。无创连续血压测量是可穿戴式血压发展趋势，目前主流方法有：①多普勒法，是依据多普勒效应，测出充气袖带远端动脉壁的声波频率来测量出血压；②恒定容积法，该方法通过手指上动脉压传感器，发射透过手指的红外线来记录每次心跳产生的血压数据，如Finapres Medical Systems公司的指压式血压检测仪Finometer NOV A[17]；③动脉张力测量法，在桡动脉位置安装压力传感器，内置电子系统会将传感器置于桡动脉合适位置上，以准确测量动脉搏动信号，如SphygmoCor Atcor Medical公司的SphygmoCor®[18]。此法缺陷在于，若传感器受到碰压，会影响其测量准确性。

1.3 心脏监测

心脏病的发作往往带有随机性、突然性，由于缺乏有效监护，患者容易错过最佳抢救时间而使病情恶化，甚至有可能导致死亡。因此，加强心脏监测对于预防与控制心脏相关疾病意义重大。

心脏检查方法主要分为侵入式检查和非侵入式检查。侵入式检查方法监测虽然结果准确度高，但会给患者带来

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