對比研究一款市售智能手環監測功能的精準性*

何 也 李 杰 任庭葦 周吉永 張 勇

高血壓是世界范圍內流行的一種慢性疾病，2010年，我國至少有2億高血壓患者，約為全球患病總人數的1/5[1]。隨著電子科學技術在醫學領域的廣泛運用，出現了可隨時監測身體血壓、心率、運動步數、睡眠時間等指標的設備。美國的一項研究指出，有大約16%的人使用包括智能手環在內的可穿戴設備，且今后會不斷增長[2-3]。而另一研究顯示，2016年智能手環占整個可穿戴裝置市場的57.8%[4]。智能手環較其他可穿戴設備的普及度更高，因而智能手環監測功能的精準性尤為重要，但其是否可靠還沒有得到科學的評價[5]。為此，本研究選用眾多設備中的一款市售智能手環，對其血壓測量、心率測量、24 h計步數以及睡眠時間監測結果進行評估，為該類智能手環在健康監測和健康管理中的應用提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取6名志愿者參與本研究測試，其中3名男性，3名女性，年齡均為23歲，共測試10只智能手環分別編為1～10號。血壓心率測試：由1名男性志愿者完成1～10號手環分別與血壓計對比測試。24 h計步測試與睡眠時間測試：1名男性志愿者佩戴Withings智能手環、待測手環1號和6號，另1名男性志愿者佩戴1部蘋果6s手機、待測手環2號和7號，其余3名女性志愿者的設備佩戴分別為：①1部蘋果6s手機、待測手環3號和8號；②一部蘋果6s手機、待測手環4號和9號；③一部蘋果6s手機、待測手環5號和10號。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①年齡18～65歲；②無嚴重心臟病、腦血管疾病、高血壓、糖尿病、精神疾病、軀體障礙等疾病；③簽訂知情同意書。

(2)排除標準：①有嚴重行動障礙和身體疾病；②不愿意參加該測試。

1.3 儀器與材料

待測設備為H07型智能手環10只(深圳愛迪柯斯科技有限公司)；參比設備為YE680A型上臂式電子血壓計1臺(江蘇魚躍醫療設備股份有限公司)，該電子血壓計設備已通過江蘇魚躍醫療設備股份有限公司計量校準；蘋果6s手機[6]4部(美國蘋果公司)，Withings Activité Pop型手環[7](Withings手環)1只(瑞士Activité Pop公司)。

所有智能手環無閃屏、無法充電等硬件故障，不存在無法上傳數據以及無法連接手機App等系統故障。

1.4 檢測方法

(1)志愿者手環佩戴參考智能手環說明書進行，在左手手腕，距離手掌3～5 cm處，并調整腕帶使手環貼合手腕，不至過松或過緊。若需同時佩戴兩只手環，另一只手環也佩戴在同一只手臂并距離前一只手環1～2 cm處。參考設備蘋果6s手機統一放在上衣口袋中，臂式血壓計的使用參考血壓測試的標準方法。

(2)血壓心率測試中的1名男性志愿者按要求佩戴1只待測手環，并用同一只手佩戴血壓計臂帶，將手環調整到血壓模式與心率模式，讀取和記錄血壓與心率值，再用血壓計測量其血壓與心率，重復測試30次，如此逐一完成編號1～10待測智能手環測試。在24 h計步和睡眠測試中，負責該測試的5名志愿者按要求每人將兩只待測智能手環佩戴于同一只手臂，并攜帶對照設備，每日記錄各設備24 h計步數和睡眠時間，連續測試5 d，即重復測試5次。

1.5 觀察與評價指標

為了探究智能手環功能的準確性，將血壓、心率及24 h計步數3項指標與參考設備進行比較，智能手環與Withings手環之間24 h計步數與睡眠時間的比較則是探究其功能的精確性。

1.6 統計學方法

數據錄入采用2010版excel軟件，采用SPSS 19.0軟件包進行數據分析。智能手環的血壓、心率、24 h計步數測量值與參考值比較以及智能手環間睡眠時間采用兩兩比較t檢驗，以()表示。手環測量值與血壓計測量值的精確度通過其變異系數(variation coefficient，CV)值%(CV%)表示。

2 結果

2.1 血壓及心率測試情況

(1)智能手環與血壓計血壓心率測試結果比較。在10只智能手環中，5號、6號和7號智能手環的收縮壓測量值與參考值有統計學差異(t=-2.86，t=3.20，t=-4.53；P＜0.05)；10只智能手環舒張壓測量值均與參考值有顯著差異，且智能手環測量值均比參考值高；10只智能手環中有5號和7號智能手環心率測量值與參考值之間比較 差異無統計學意義(t=-2.30，t=1.91；P＞0.05)，其余8只存在統計學差異，且智能手環測量值均高于參考值，見表1。

(2)智能手環與血壓計血壓心率測量值CV%比較。智能手環收縮壓測量值CV%為5.08%～10.42%，而參考血壓計測定結果的CV%為3.69%～7.76%，且兩者之間差異具有統計學意義(t=2.96，P＜0.05)；智能手環舒張壓測量值CV%為3.97%～9.89%，參考值CV%為4.68%～6.96%，但兩者差異無統計學意義(t=1.03，P＞0.328)；智能手環心率測量值CV%為4.63%～15.71%，參考值CV%為3.78%～6.11%，兩者之間差異具有統計學意義(t=5.58，P＜0.05)，見表2。

表1 智能手環與血壓計血壓心率測試結果比較()

表1 智能手環與血壓計血壓心率測試結果比較()

設備 收縮壓 舒張壓 心率測量值(mmHg) CV% t值 P值 測量值(mmHg) CV% t值 P值 測量值(mbp) CV% t值 P值1號手環 114.23±9.68 8.47 1.36 0.185 69.57±3.01 4.33 20.15 0.000 64.87±3.00 4.63 2.36 0.026血壓計 111.07±5.58 5.02 58.53±2.74 4.68 63.40±2.62 4.13 2號手環 117.23±7.63 6.51 0.58 0.570 77.77±5.14 6.61 13.92 0.000 70.60±11.09 15.71 3.26 0.003血壓計 115.90±8.99 7.76 63.20±3.64 5.76 63.33±3.41 5.38 3號手環 115.73±7.97 6.88 1.65 0.109 77.07±5.57 7.23 14.13 0.000 64.00±7.08 11.06 3.31 0.003血壓計 112.93±5.19 4.60 61.90±3.34 5.40 59.23±2.84 4.79 4號手環 115.13±8.85 7.68 -0.16 0.874 76.63±5.84 7.62 11.57 0.000 65.60±9.08 13.84 4.45 0.000血壓計 115.40±5.93 5.14 63.60±3.69 5.81 58.53±3.58 6.11 5號手環 110.40±7.04 6.38 -2.86 0.008 72.93±4.25 5.83 10.36 0.000 61.73±5.10 8.26 1.47 0.151血壓計 115.77±6.59 5.69 62.03±3.46 5.58 60.33±2.28 3.78 6號手環 116.47±12.14 10.42 3.20 0.003 72.23±7.10 9.89 10.84 0.000 64.03±6.79 10.60 2.30 0.029血壓計 108.17±4.21 3.89 58.90±4.10 6.96 60.87±2.74 4.50 7號手環 107.10±6.63 6.19 -4.53 0.000 70.67±3.75 5.30 5.87 0.000 61.93±4.29 6.93 1.91 0.066血壓計 114.63±6.88 6.00 64.20±4.32 6.73 60.07±3.26 5.42 8號手環 108.67±5.52 5.08 -0.79 0.438 72.33±3.51 4.85 7.69 0.000 65.37±5.85 8.94 4.32 0.000血壓計 109.80±5.83 5.31 64.73±4.41 6.81 60.70±3.42 5.63 9號手環 107.37±9.57 8.92 -1.59 0.123 70.77±5.43 7.67 5.09 0.000 63.00±7.37 11.70 3.00 0.006血壓計 110.43±4.17 3.78 64.37±3.05 4.73 59.20±3.16 4.90 10號手環 112.07±10.54 9.41 0.47 0.642 71.00±2.82 3.97 15.97 0.000 65.23±5.66 8.68 3.32 0.002血壓計 111.07±4.10 3.69 59.07±2.97 5.03 61.57±2.47 4.02

表2 智能手環與血壓計血壓心率測量值CV%比較()

表2 智能手環與血壓計血壓心率測量值CV%比較()

設備 收縮壓 舒張壓 心率CV% t值 P值 CV% t值 P值 CV% t值 P值智能手環 7.59±1.68 2.96 0.016 6.33±1.83 1.03 0.328 10.04±3.26 5.58 0.000血壓計 5.09±1.24 5.75±0.84 4.87±0.77

2.2 智能手環24 h計步數測試情況

10只智能手環中僅2號智能手環1只與蘋果6s手機測量值比較差異有統計學意義(t=2.88，P＜0.05)，其余智能手環與Withings手環之間，智能手環與蘋果6s手機間比較差異均無統計學意義，見表3。

2.3 睡眠時間測試情況

在10只智能手環中僅5號和10號在深睡眠時間測試中比較差異有統計學意義(t=-3.59，P＜0.05)，其余智能手環差異均無統計學意義，見表4。

表3 智能手環24 h計步數測試結果()

表3 智能手環24 h計步數測試結果()

注：①表中*為1號與6號比較，2號與7號比較，3號與8號比較，4號與9號比較，5號與10號比較；②表中☆為6號與Withings手環比較，7號與蘋果6s手機比較，8號與蘋果6s手機比較，9號與蘋果6s手機比較，10號與蘋果6s手機比較；③表中△為1號手環與Withings手環比較，2號與蘋果6s手機比較，3號與蘋果6s手機比較，4號與蘋果6s手機比較，5號與蘋果6s手機比較。

設備 步數(步) t值 P值1號手環 10538.6±4938.4 -0.89* 0.426 6號手環 11193.0±3633.4 0.72☆ 0.511 Withings手環 10629.0±3298.7 -0.06△ 0.954 2號手環 11368.6±2262.7 1.93* 0.127 7號手環 11219.6±2107.5 2.73☆ 0.052蘋果6s手機 10056.0±1610.1 2.88△ 0.045 3號手環 6928.2±5535.6 0.92* 0.409 8號手環 6587.6±5570.6 -0.46☆ 0.670蘋果6s手機 6715.8±5381.0 0.71△ 0.516 4號手環 11521.0±3964.7 2.03* 0.112 9號手環 11029.0±3736.4 -1.58☆ 0.189蘋果6s手機 12713.4±4300.2 -0.95△ 0.395 5號手環 6544.2±1168.0 -1.20* 0.296 10號手環 6990.4±1259.9 -0.63☆ 0.563

表4 智能手環睡眠時間測試結果()

表4 智能手環睡眠時間測試結果()

設備 總睡眠 淺睡眠 深睡眠時間(min) t值 P值 時間(min) t值 P值 時間(min) t值 P值1號手環 422.00±37.18 1.63 0.178 281.00±71.54 0.72 0.512 141.00±67.95 -0.43 0.688 6號手環 420.00±37.42 277.00±63.40 143.00±62.31 2號手環 431.00±77.01 0.00 1.000 254.00±40.37 1.51 0.206 177.00±52.63 -2.06 0.108 7號手環 431.00±76.44 247.00±37.18 184.00±48.40 3號手環 513.00±40.87 0.49 0.649 432.00±48.17 1.01 0.370 83.00±22.80 -1.14 0.319 8號手環 504.00±70.92 404.00±107.09 100.00±45.42 4號手環 462.00±59.22 0.00 1.000 312.00±45.63 -1.97 0.120 148.00±30.94 1.24 0.284 9號手環 462.00±59.22 320.00±53.32 142.00±39.78 5號手環 424.00±86.70 -1.53 0.200 330.00±65.48 -0.91 0.413 94.00±47.75 -3.59 0.023 10號手環 465.00±81.16 356.00±89.26 109.00±44.36

3 討論

智能手環在收縮壓測試中測量值與測得參考值基本一致，其能夠反映出被測量者收縮壓的真實狀況；但在舒張壓與心率方面，智能手環與測得參考值大體呈現出不一致，尤其在舒張壓測試中所有智能手環測量值與測得參考值均不一致，且智能手環測量值較參考值偏高，故其反映被測試者的舒張壓時可能較真實值高，而心率測試僅兩只智能手環測量值與參考值比較無差異。其余各只手環測量值均與參考值不一致，且較參考值高，即其測量值較真實值偏高。1～10號智能手環在各項測試中的精確度較參考值的精確度差，表明智能手環測量穩定性不如電子血壓計好。

在本研究24 h計步數測試中，各智能手環之間，智能手環與蘋果6s手機和Withings手環之間的測量值無差別，表明智能手環的計步功能具有一致性，且智能手環與另外兩種設備的計步功能也具有一致性。各編號智能手環分別在總睡眠時間、淺睡眠時間及深睡眠時間的測試結果總體上無差別，該品牌型號的每款智能手環的睡眠監測功能一致。

通過對10只智能手環各項測量結果進行評估，了解其血壓等功能的準確性和精確性。智能手環的血壓心率測試功能精準度不及電子血壓計，因此若要使用該智能手環采集數據應當據此對其結果做適當校正。智能手環的計步功能與現有的一些計步工具測量結果無差別，可能是現有的計步工程技術開發程度普遍相近，使不同設備的計步功能相同。智能手環與Withings手環之間的計步與睡眠時間監測功能無差別。該品牌智能手環的血壓、心率測定功能其準確度或精確度都不可代替專業醫療測量設備，只能作為部分參考。已確診的高血壓患者不能只依賴該產品作為運動指導依據；由于可穿戴設備的使用，對其功能的校正和新功能的開發應更多被考慮[8]。

智能可穿戴設備能夠指導和鼓勵人們擁有更健康的生活習慣[9-12]。適當的鍛煉、健康的睡眠習慣能夠增長壽命，改善健康和預防疾病[13]。因此，智能手環的計步和睡眠監測功能可在一定程度上對增進人體健康起到積極作用。

參考文獻

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