可穿戴設備在急性心肌梗死院前急救中應用的研究進展

彭希，石澤亞，陳華麗，張艷，李利花

·科研綜述·

可穿戴設備在急性心肌梗死院前急救中應用的研究進展

彭希，石澤亞*，陳華麗，張艷，李利花

湖南省人民醫院（湖南師范大學附屬第一醫院），湖南 410005

綜述可穿戴設備在急性心肌梗死病人院前急救中的應用現狀，包括心電監測、風險預測、緊急救護、呼救定位、信息交互等方面，并提出了可穿戴設備在院前急救中需要克服的挑戰及發展方向，以期提高急性心肌梗死病人急救效率，助力院前急救服務體系建設。

急性心肌梗死；可穿戴設備；院前急救；遠程監測；風險預測；綜述

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI）是冠心病最嚴重、最兇險的類型，其發病率、病死率及致殘率極高[1]。AMI的救治具有明顯的時效性，研究指出，再灌注治療每延遲1 h，病人病死率將增加10%[2]。因此，迅速、高效的院前急救對降低AMI病人死亡率，改善病人預后至關重要。胸痛中心經過10余年的建設在縮短AMI病人的救治時間方面取得了顯著成效[3?4]，但AMI死亡率仍持續徘徊在10%左右[5]。究其原因：一方面，當前的急救網絡存在從病人出現癥狀到獲得救治過程中的時間延誤；另一方面，目前的急救模式無法深入高風險人群，不能做到及時預警、及早干預[6]。隨著“互聯網+”、物聯網、人工智能、可穿戴設備、5G技術等信息技術的深入發展，移動醫療技術將改變傳統的疾病診治方式，使得AMI的救治更加及時、高效。可穿戴設備憑借實時監測、即時通信、準確定位、遠程傳輸、風險預測等優勢，在院前急救中發揮著重要作用[7?9]。借助可穿戴設備可為AMI高危人群早期預警、一鍵呼救和及時救治提供有效支持，有望提升AMI院前急救時效，提高AMI救治成功率?，F對可穿戴設備在AMI院前急救中的相關研究進行綜述，以期助力院前急救服務體系建設。

1 可穿戴設備在院前急救中的應用

1.1　可穿戴設備在AMI病人心電監測中的應用

心肌梗死的發作具有突然性和致命性，在疾病早期通常伴隨著心肌電生理改變[10]，因此日常心電監測對于早期發現和及時治療AMI非常重要。傳統的心電圖機只能記錄病人在某一時段的心電活動，難以捕捉到心電異常的情況以作為有效的診斷依據，而動態心電圖可連續記錄病人24 h心電活動的全過程，相較于常規心電圖機在發現病人心肌缺血、心律失常等異常情況方面的能力有了極大提升。但傳統的動態心電圖缺乏數據傳輸及分析功能，無法及時反饋病人異常情況[11]。美國Cardionet移動心臟門診遙測系統在動態心電圖的技術基礎上，增加了無線通信和數據分析系統，在連續監測心電的同時自動識別心律失常，并即時傳輸異常節律，以便及時治療[12]。針對需要長期、連續進行心電監測的病人，植入式傳感記錄儀可提供遠程監測，早期識別異常心律[13]，但侵入性操作的安全性、監測設備的準確度及技術成本使其應用受到了阻礙。在國內多參數監護儀以其小巧、便攜、精準的優勢，廣泛應用于急診室、救護車等多種醫用場合，在幫助臨床發現問題以保障AMI病人的生命安全方面具有重要的臨床應用價值[14]。未來的心電監測儀器將向無線傳感、多種參數、人工智能預警的方向發展，為AMI病人提供高效、便捷的診療服務。

1.2　可穿戴設備在AMI病人風險預測中的應用

AMI具有起病急、進展快、預后差的特點，嚴重威脅人們健康。目前，傳統診斷方法無法及時診斷AMI，使病人錯過最佳救治時機。隨著可穿戴設備、大數據分析、機器學習等技術的發展，為創新疾病診斷模式提供了條件。王覓也等[15]提出了基于人工智能的心肌梗死風險預測輔助決策系統，該系統通過數據采集模塊、數據分析模塊完成數據的采集與處理，再由心肌梗死預測模塊判斷心肌梗死發生的概率，當概率超過預設閾值時則觸發報警，為AMI風險分析與輔助決策提供了便利。但該系統主要應用于院內病人，無法為院外AMI病人提供診療服務。Chowdhury等[16]設計了可穿戴式實時檢測心臟病發作的預警系統，由傳感器將采集的心電信號傳輸到預警模塊，該模塊通過機器學習算法檢測到心臟病發作事件后，立即將病人位置和警報信息發送給緊急聯系人以便醫療團隊實施救治，有效縮短了病人院前急救延遲時間。

1.3　可穿戴設備在AMI病人院前緊急救護中的應用

心臟性猝死（sudden cardiac death，SCD）是AMI最嚴重的并發癥[17]。發生心搏驟停后的“黃金救治時間”僅有 4～6 min，搶救時間每延遲1 min,其生存率會降低7%～10%[18]。研究表明，在1 min內實施心肺復蘇術（CPR），3～5 min內進行自動體外除顫器（automated external defibrillators，AED）除顫，可使心搏驟停病人存活率達50%～70%[19]。然而專業的急救人員無法在4～6 min到達現場施救，可穿戴技術的發展為AMI院前緊急救護提供了可能。2006年，Kramer?Johansen 等[20]使用帶有內置加速度計和壓力傳感器的反饋設備進行心肺復蘇，該設備可以提供有關胸部按壓深度、頻率和強度的數據，反饋形式主要是聽覺反饋（語音提示）和視覺反饋（顯示按壓波形），結果顯示，使用聽覺?視覺反饋設備后提升了救援人員心肺復蘇的質量。智能手表作為熱門的可穿戴設備，也可以用于反饋心肺復蘇的效果。Ahn等[21]開發了一款安裝在智能手表上的應用程序，該應用程序根據佩戴者胸外按壓深度，以不同顏色的形式給出視覺反饋，佩戴者通過智能手表的振動接收按壓頻率的反饋，但按壓過程中可能存在由于運動而難以感知振動的情況。當然這一研究是使用人體模型進行的模擬訓練，應用于院前急救中可能需要考慮現場環境的各種因素，同時面臨緊急的情況，施救者可能需要操作更為簡便、快捷的可穿戴設備。

80%的病人發生院外心搏驟停（out?of?hospital cardiac arrest，OHCA）是由心室顫動引起[22]，早期進行AED除顫對于提高OHCA病人的存活率十分重要。目前，我國正在逐步推廣公眾啟動除顫項目，但存在AED使用率低、數量不足、配置不平衡等問題[18]。如何在旁觀者不會使用AED、AED無法獲得甚至病人獨自1人的緊急情況下提供即時除顫，可穿戴除顫器很好地解決了AMI病人SCD的預防難題。LifeVest 4000是一種可穿戴式除顫器（wearable cardioverter?defibrillator，WCD），它將長期心電監測系統與AED相結合，當系統監測到危及生命的心律失常，如室性心動過速或心室顫動時便會發出警報并進行電除顫[23]?？纱┐魇匠澠髟跉W美國家已經得到了廣泛的應用，其安全性和除顫有效性已被多項臨床研究所證實[24?26]。2018年，我國開展了應用可穿戴式除顫器的多中心研究，但病人穿戴依從性不佳，穿戴依從性是可穿戴式除顫器發揮預防SCD的重要保障，因此，應加強高危病人對可穿戴式除顫器的認識，并積極推廣該穿戴設備在臨床中的應用。

1.4　可穿戴設備在AMI病人呼救定位中的應用

美國心臟協會提出急救生存鏈第一環是盡早識別、呼救以啟動應急系統，即在對病情初步判斷后撥打“120”或當地急救電話[27]。但傳統“120”呼救方式有著諸多弊端，在“120”電話呼救過程中存在摘機遲緩、非呼救電話大量占用“120”專線、語言溝通不暢難以獲取病人準確位置信息等問題[28?30]。對于AMI病人來說，最大的弊端在于突發劇烈胸痛時，病人無法清晰表述現場位置與發病情況，突發心搏驟停時甚至無法主動呼救“120”[31]。陳士奇等[32]研發了一種智能應急呼救系統，該系統可以監測人體健康狀態，當佩戴者發生危險時，系統可自動向“120”和家屬報警，同時發送病人定位信息，使病人及時獲救。不過該呼救系統尚未接入“120”急救體系，未來可以進一步探索研究與“120”急救網絡連接的機制。丹麥實施了公民響應系統，該系統使用智能手機應用程序進行調度，并與緊急調度中心及AED網絡相連，當病人懷疑發生OHCA，調度中心會激活緊急醫療服務系統以及半徑1.8 km內的公民響應者，收到警報的公民響應者被派遣直接前往OHCA發生的地點，實施心肺復蘇或獲取AED[33]。該研究將應用程序接入急救系統，同時將志愿者作為院前急救響應系統中重要的一環，值得參考借鑒。

1.5　可穿戴設備在AMI病人院前急救信息交互中的應用

調查顯示，我國AMI病人中約有71%為老年人[1]。老年AMI病人由于年齡大、記憶力下降、身體機能衰退等因素，在急救過程中采集病史資料時存在難度[34]，且目前我國“120”救護車與醫院急診科之間存在信息壁壘，無法共享病人病情資料，不僅嚴重影響了急救效率，也成為急救發展的重要瓶頸[35]。隨著5G技術、智能穿戴、物聯網及區塊鏈技術在醫療健康領域的迅速應用，使得院前院內急救無縫、高效鏈接成為可能。在美國，78%的醫生都在使用經過認證的電子健康記錄（electronic health record，EHR）系統[36]。Wang等[37]首次提出將可穿戴設備中記錄的移動數據與EHR系統聯為一體，調整并統一設計了系統的框架。Alpert等[38]研究了圖形界面在顯示病人智能手表的健康數據與EHR系統集成方面的可用性，結果顯示，圖形界面在文本的可讀性和界面的快速響應時間方面獲得了較高的評價。這意味著病人在緊急就診時，可穿戴設備采集的生理數據有望通過EHR系統直接反饋給接診醫生，節約詢問病史時間，提高急救效率。國外許多醫療機構已經開始將可穿戴設備數據集成到病人門戶中，同時不斷增強可穿戴健康技術，并使醫療系統實現EHR集成[39]。我國也在積極推進院前急救電子病歷結構化建設，構建以電子病歷為基礎的數據共享、集成高效的急救信息平臺[6, 40?41]，但由于數據隱私、網絡安全及系統兼容等問題，可穿戴設備產生的數據、上傳到互聯網云端的信息與醫院信息系統還無法實現對接。

2 挑戰與展望

2.1　數據采集的準確性、可靠性

可穿戴設備采集的生理指標等數據是指導急救人員進行臨床決策的主要來源，不準確的數據比沒有數據危害更大，因此，數據的準確性及可靠性尤為重要。許多研究質疑可穿戴傳感器數據的準確性和軟件算法的可靠性。有研究驗證發現，市場上不同可穿戴產品在不同的場景下，腕表式心率檢測設備的準確性各不相同[42]。Feehan等[43]在一項納入67項研究的Meta分析中表明，可穿戴設備Fitbit在步數測量方面的準確度還有待考究。在美國由食品藥品監督管理局（FDA）對醫療級傳感器進行監管，目前國內缺乏明確的監管政策來統一業內標準，只有設備的準確度與可靠性能夠與醫療設備相媲美，可穿戴式監測技術在健康領域才有廣闊的發展前景。

2.2　數據傳輸的快速性和數據共享的標準性

AMI的院前急救響應過程本身就對救治時效性有很高要求，因此，如何在保障病人救治效果的前提下，設備快速獲得病人多參數體征數據，快速將采集到的生理參數轉化為急救決策建議，快速將現場急救數據傳輸到對應的醫療急救機構，提升AMI病人在院前急救過程中的時效性，是可穿戴技術在院前急救響應中必須應對的挑戰。胸痛中心的建設為AMI病人提供了快速診療通道，其區域協同理念是一個需要多機構互相協作、共同參與的急救模式[44]，需要在急救數據傳輸和共享方面開展進一步研究。未來可構建全域、全民、全程的急救數據傳輸與共享標準化體系，建立緊密的AMI區域協同信息化救治體系，全面覆蓋高危人群，從標準層面及規范層面打通急救全過程數據交互的信息壁壘，進一步提升AMI急救水平。

2.3　可穿戴設備穿戴的依從性及功能兼容性

可穿戴設備能否在AMI病人發生緊急情況時，迅速啟動急救響應系統，關鍵在于病人當時是否佩戴設備。而可穿戴設備的外形尺寸、電池續航、結構材料、易用程度等都是病人能否長期依從穿戴的影響因素[45]。不少研究應用實時行為改變技術，通過動態評估病人需求，并在一定時間內給予適當干預，以促進病人的行為依從性[46?47]，但如何維持病人長期行為改變的能力仍然是一個問題。還有學者利用技術接受模型了解人們對可穿戴技術的接受程度和使用想法，結果顯示，感知的有用性、兼容性、促進條件和自我報告的健康狀況顯著影響人們的使用意愿[48]。因此，在未來可穿戴設備技術的設計和研發過程中，應關注病人的具體需求，給予病人良好的佩戴體驗感，提高病人對可穿戴系統的依從性。目前，可穿戴設備功能單一，主要集中在健康監測層面，許多功能的實現還依賴于智能手機，很少有可穿戴醫療設備有效集成多種功能[49]?？纱┐髟O備的兼容性相對較差，在與急救醫療系統端口對接及兼容互通上仍需進一步研究。

3 小結

可穿戴設備在院前急救醫療領域中的應用還處于不斷發展的階段，隨著人口老齡化進程的加速，病人驅動的急救信息化時代即將到來，未來在AMI的院前急救方面將帶來巨大益處。但可穿戴技術在急救實踐中還存在一些挑戰，特別是在數據的準確性、可靠性，數據傳輸的速度、共享的程度，病人對可穿戴設備的依從性、產品的兼容性等方面。隨著傳感設備和信息技術的不斷發展，可穿戴設備將獲得更復雜多元的功能，并成為院前急救中不可或缺的一部分。

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Research progress on application of wearable devices in pre?hospital emergency care in acute myocardial infarction

PENGXi, SHIZeya, CHENHuali, ZHANGYan, LILihua

Hunan Provincial People's Hospital (The First Affiliated Hospital of Hunan Normal University), Hunan 410005 China

acute myocardial infarction； wearable devices； pre-hospital emergency； remote monitoring； risk prediction； review

SHI Zeya, E?mail: 675740759@qq.com

湖南創新型省份建設專項項目，編號：2022JJ70098；長沙市科技計劃項目，編號：kq2202444

彭希，主管護師，碩士

石澤亞，E?mail：675740759@qq.com

彭希,石澤亞,陳華麗,等.可穿戴設備在急性心肌梗死院前急救中應用的研究進展[J].護理研究,2023,37(21):3869?3873.

10.12102/j.issn.1009-6493.2023.21.013

（2022-11-28；

2023-07-31）

（本文編輯 崔曉芳）