智能手環的研發與臨床和睡眠監護中的應用研究進展

劉牧軍　吳蒙　李振南　王建莉　徐碩陽

摘要 現代人對健康狀況愈發關注，伴隨著微型化智能技術發展和智能時代的到來，智能手環亦隨之日新月異。本文立足于智能手環在醫療領域的研發與應用進行總結與分析，介紹了智能手環產生背景、主要功能、優點和不足等，為相關研究提供借鑒與參考。

關鍵詞 智能手環;醫療領域;睡眠;研究進展

Development?of?Smart?Bracelet?and?Its?Application?in?Clinical?and?Sleep?Monitoring

LIU?Mujun，WU?Meng，LI?Zhennan，WANG?Jianli，XU?Shuoyang

（Guangzhou?University?of?Chinese?Medicine?Shenzhen?Hospital，Shenzhen?518034，China）

Abstract Modern?people?are?paying?more?and?more?attention?to?health?status.With?the?development?of?miniaturized?intelligent?technology?and?the?arrival?of?the?intelligent?era，the?smart?bracelet?is?also?changing?with?each?passing?day.Based?on?the?research?and?development?and?application?of?the?smart?bracelet?in?the?medical?field，this?paper?introduces?the?background，main?functions，advantages?and?disadvantages?of?the?smart?bracelet，and?provides?reference?and?reference?for?related?research.

Keywords Smart?bracelet;?Medical?field;?Sleep;?Research?progress

中圖分類號：R338.63文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.2095-7130.2020.02.078

當今社會是智能化社會，智能生產、智能生活將是未來社會的必然趨勢，智能化將會成為未來社會的一種主流，筆者查閱近10年智能手環在醫療領域研發與應用的相關文獻，現將結果報道如下。

1 分類綜述

1.1 智能手環產生背景 經濟發展的同時醫療水平也在不斷的提高，人們的健康意識也發生很大變化，人們關注的不只是停留在當身體不適或者已經發生了疾病才會引起注意，越來越多的人開始注意對自己的身體健康指標進行監測與控制，通過對血壓、心率、睡眠等這些基本信息的反饋來督促并幫助人們進行適當調節，這就對一些智能設備提出更高的要求，智能手環由此誕生。智能手環作為新一代智能可穿戴設備，順應了社會的發展，它更好的結合了個人的生活習慣，貼身實時監測到人們健康的基本信息，給人們帶來很多便利的同時，也迎合了醫學領域健康促進的需求。基于這一背景，許多電信商戶抓住時機，研發了款式不同的智能手環。我們在市場上常見的幾大品牌有：小米手環、華為手環或是iWatch，它們都有監測心率、脈搏等健康指標的功能，為人們進行健康管理提供便利性支持[1-4]。

1.2 智能手環的主要功能 智能手環根據使用者的日常生理情況或一些活動情況實時跟蹤，可以通過移動終端監控跟蹤用戶的血壓、步行距離、心率、熱量消耗等指標，為人們提供人體健康狀況的反饋[5-6]。此外，睡眠作為人體健康的重要內容，智能手環還能夠監控睡眠，記錄深睡眠、淺睡眠時間和睡眠節律[7-8]。

1.3 智能手環的優點

1.3.1 設計合理，方便實用 智能手環穿戴方面，可以隨身攜帶;可像手表一樣顯示時間;腕帶設計合理，很貼合人體皮膚，舒適無負擔。研究表明[10]：智能手環和多導睡眠監測（Polysomnography，PSG）進行了簡單的比較觀察。智能手環與PSG在入睡時間及清晨覺醒時間上有較好的一致性，可以監測到睡眠期間的大部分運動，對失眠、睡眠呼吸障礙、周期性肢動障礙（Periodic?Limb?Movement?Disorder，PLMD）、晝夜節律失調性睡眠障礙等睡眠障礙的評估具有很好的實用性。

1.3.2 外觀時尚，防水耐磨 現市場上的智能手環多采用質地柔軟的防過敏材料，即講究佩戴時的舒適感，有要求顏色多樣，款式精美。手環的功能模塊的切換通過輕觸手環，一指觸摸切換時間、心率、計步、距離、卡路里、血壓等數據。此外很多智能手環具有防水功能，佩戴者可在游泳時佩戴手環，克服了鍛煉項目的局限。

1.3.3 經濟實惠，具有非侵入性 由于智能手環能在自然情況下可以連續監測人們的健康信息，相比于其他監測設備具有較強的經濟性和非侵入性等優點，除用于睡眠健康狀況的監測之外，也可用于某些睡眠相關疾病治療效果的跟蹤與反饋。智能手環對睡眠的監測相比于睡眠日記[9]具有更加客觀、方便，容易被使用者接受。同時，現有的技術可做到數據與手機同步，為許多大樣本的相關臨床研究的數據采集提供很多便利。

1.4 智能手環的應用存在的問題

智能手環發展迅速，為人們生活帶來便利的同時，也存在著很多需要進一步探討的問題[10-11]。

1.4.1 數據的準確性需進一步驗證 智能手環搜集到的數據的準確性問題一直存在爭議，因為，它只是收集到了佩戴者手環接觸處的信息，接觸面積的大小等問題直接導致收集到的信息是否準確可靠。亦有研究顯示[12-13]智能手環收集的數據可供參考，但是更加精細的研究尚需對數據的準確性進一步考量。

1.4.2 判定規則需進一步完善 據文獻[14-15]報道：睡眠的判讀規則相對復雜，需要對多導睡眠監測、腦電、心電、眼電、體動等幾種或多種信號來源進行處理和運算，在這方面的研究不斷受到重視。目前收集上述信號來源的裝置主要有加速傳感器和光學傳感器等。睡眠的判定規則是智能手環收集數據準確性的重要標尺，然而目前智能手環對于判定規則沒有統一的標準，有研究[16]提出過2種判讀方式（15MR和3/5MR），與傳統的睡眠監測方式相比，手環獲取的數據能否準確表達夜間的睡眠狀況以及判讀方式的統一仍是需要進一步研究的課題。

1.4.3 佩戴方式需進一步規范 對于不同的睡眠障礙評估可能需要不同的佩戴方式，我們需明確評估主體和佩戴部位是否具有差異性，找到其內在的監測規律[17]。因此，若想收集到更加準確的數據信息則需要對手環的佩戴方式進一步研究。

1.5 智能手環的應用前景

隨著智能手環傳感器的不斷升級和核心算法的不斷完善，對人體睡眠情況監測的準確率也逐漸上升，進而帶來廣闊的推廣與應用前景[18-19]。

1.5.1 在睡眠監測領域的應用 智能手環通過光學傳感器將人體的睡眠信息自動分類，處理算法也在不斷升級，這使得智能手環監測睡眠質量變得十分方便。雖然目前對手環判讀分期的標準不夠完善，且不同品牌的傳感器存在一定差異，但其分析出來的結果僅用于判讀大致睡眠的狀態，在便利性和患者接受度等方面優于傳統檢測設備，因此，智能手環在睡眠檢測領域具有較強應用前景[10]。

1.5.2 高血壓預測及防治 血壓是衡量人們健康水平的重要指標，在智能手環可檢測的眾多指標中，血壓情況是需要進一步研究的。運用現代化的方法去解決預測和防治高血壓的問題是智能手環面臨的挑戰。

1.5.3 中醫智能診斷 隨著中醫智能理念的深入，部分專家致力于脈診客觀化研究，在智能手環模塊中導入脈診信息數據。如湖南中醫藥大學王利等[20]進行了基于脈診疾病預警定位智能手環的研制;哈爾濱師范大學陳炫慧等[21]開展了基于中醫診斷技術的智能手環的研制，在互聯網的支持下，將中醫脈診信息數字化，跨專業合作，實現智能手環的多領域創新。

1.5.4 參與智慧醫療的建設 如今，“看病難”仍是需要關注的社會問題，老百姓到醫院看病會遇到各種看病難題，需要提前早起排隊掛號，繳費、就醫、檢查、取藥等一系列程序使得折返次數頻繁，耗時耗力。智能手環還可以將監控信息發送到醫院的醫療終端系統，健康信息實現實時更新，智能手環可以跟蹤整個過程，節省時間，讓智能手環切實參與到智慧醫院的建設中去。

2 小結

在醫療領域方面，智能手環作為一個載體，給佩戴者提供部分健康相關數據和信息反饋，佩戴者通過數據反饋了解自己的健康狀況。雖然在使用的過程中尚缺少其使用范圍、條件、方法等方面的研究，但智能手環在高血壓預測和防治、中醫智能診斷和智慧醫療的建設等方面具有較廣闊的發展前景。

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