心血管疾病远程监测设备的应用现状及展望

何潇一，叶卫华，王嵘，高长青，王潇磊，张永会，石俊山，刘振伟

1.中国人民解放军总医院 心血管外科，北京 100853；2.北京招通致晟科技有限公司，北京 100010

引言

多年来心血管疾病是世界范围内居民致残致死的主要病因，随着我国经济的迅速发展，心血管疾病的发病率和死亡率也在随之增加[1]。而我们处理心血管疾病的模式主要集中在发病后的治疗，却忽略了发病前的一级预防以及发病后的二级预防，优质的医疗资源用于反复住院检查和治疗，导致卫生资源巨大浪费，医疗开支不堪重负[2]。现有的一级预防和二级预防措施在欧美的实践中已证实了其积极的防控作用[3]。心血管疾病一级预防，指心血管疾病尚未发生或处于亚临床阶段时采取预防措施，通过控制或减少心血管疾病危险因素，预防心血管事件，减少群体发病率[4]。二级预防是指对已经发生冠心病和其它动脉粥样硬化性血管疾病的患者“早发现、早诊断、早治疗”，目的是改善症状、防止病情进展、改善预后，降低病死病残率，同时防止疾病的复发[5]。“早发现”无疑是二级预防的首要目标，而心血管疾病的症状往往具有突发性、隐匿性和不典型性，症状发作时往往为时已晚。但目前我国一级和二级预防的各个环节缺乏规范监测和管理，存在问题主要有：① 我国社区医疗卫生领域投入相对偏少，基层医疗卫生系统医护人员数量严重缺乏，检查设备数量少且相对低端，无法完成对居民心血管系统的定期体检和登记在册；② 基层医疗卫生系统和群众对一级预防和二级预防没有引起足够的重视，对心血管疾病一级、二级预防知识宣传力度不够且普及率低，居民对于保护心血管健康的知识和理念欠缺，致使延误患者病情发现甚至导致病情进展。心血管疾病的一级和二级预防问题多而广泛，无法从根本上对心血管疾病展开预防，导致冠心病发病率及病死率居高不下[2-5]。因此，急需发展一种安全可靠、小型轻便，既方便患者在家庭和社区使用，又可以使社区医院和大型综合医院的医务人员同时了解患者疾病进展的病情监测设备，这也成为了一级、二级预防进入新时代发展的突破点。

1　心血管疾病远程监测的发展现状

目前心血管领域远程监测设备主要分为有创监测和无创监测两类。

1.1　有创监测设备的发展现状

有创监测设备主要是指植入性的心脏起搏器。起搏器种类繁多，自1958年在瑞典斯德哥尔摩市成功进行埋藏式人工心脏起搏器植入术后，起搏器技术发展迅猛。上世纪六十年代单级管的出现，使起搏器小型化成为可能，埋藏式起搏器得以实现，七十年代锂电池的发展，使埋藏式起搏器使用寿命大大增加，逐渐向轻、小、薄、待机时间长的方向发展。

目前起搏器的主要技术有压电心脏起搏器技术[6-8]，超声心脏起搏技术[9-11]，电磁感应心脏起搏器技术[9]，微型无导线心脏起搏技术[12-14]。特别是电磁感应和微型无导线心脏起搏技术的发展，使其远程监测更为便捷可行。近年来，将电磁感应、无线电波、共振作用相结合的无线充电技术用于起搏器中的技术也已经出现[15]，但其临床应用还为时尚早，相信其进一步发展也将为远程监测提供新的方向。

植入性远程监测设备的出现使患者在社区和家庭得到了更为准确和及时的病情监测，并且能在病人发生可识别的恶性心律失常时提供急救，但这种方式仍有许多不足之处：①植入监测设备创伤大，对设备和电池进行更新时均需有创操作，适用于植入指征明确的患者。不适于病情较轻患者使用，更无法再普通人群中普及这些监测装置；② 价格昂贵[16]，由于我国起搏器发展时间短，使用的起搏器长期被外国各大品牌厂商所垄断，因此价格昂贵，不少家庭难以负担，除了初次安装需要支付巨额医疗费用，日后还需负担后续的维护费用；③ 因设备植入在患者体内，患者无法对设备进行自我管理，管理需要专业医务人员介入，无法进行良好有效的人机沟通。

1.2　无创监测设备的发展现状

无创监测设备主要有心电图监测设备、血压监测设备以及目前市场上较多但仍未得到医疗认可的监测脉搏、血压、心率等多项生物物理信息的智能手环等。

在无创血压监测方面，随着时代发展，越来越多的无创监测血压方式被研究发现，其中主流的方法有示波法[17]、动脉张力测量法[18]、动脉容积钳制法[19]、脉搏波速度法[20]、超声测压法、脉搏波特征参数法[21]等。无创血压测量技术显示了蓬勃的生机。在无创连续血压测量方法中，基于脉搏波法具有广泛的应用前景，能实现真正意义上的连续无创血压测量。只要能充分认识心血管血液流动规律和脉搏波之间的关系，则可利用脉搏波方法检测出人体血管血流动力学参数，从而研制出相应的血压测量仪器，但这也是目前研究的重点、难点。而大数据和机器算法的应用，无疑将推动无创血压测量朝着更加方便可行、准确可靠的方向发展。

远程心电监测设备主要指心电图监测仪。心电图在临床应用已长达110多年，荷兰莱顿大学生理学教授Einthoven于1903年即完成了世界上第一份完整的人体心电图记录，首开通过远距离体表监测心电信号辅助诊断心血管疾病的先河。远程心电监护是建立在移动通信网络的基础上，使用便携式移动终端对患者进行长时间远程监护，将获得的远端用户的异常心电信息及时传送至医院监护中心，再由监护中心医务人员进行分析、诊断，并将诊断建议及时反馈至患者；当出现急性心血管事件时，可对患者行实时医疗救治[22]。远程心电监护仪体积小、便于携带、传输数据稳定性高、耗时少，记录心电信息不受时间及地点等因素的影响，目前研究较为前沿的是无线心电监测技术，在家庭和社区进行监测较为便捷。其中柔性可穿戴监测设备在心电监护领域拥有广阔的前景。智能服装因对使用者生活习惯改变较少、人体接触面大、可采集的体征更广泛等特点，成为近年的研究的热点[23-24]。美国、欧盟各国、日本、韩国、印度等都在该技术领域有着自己的研究团队与研究项目。美国是智能柔性生理监测设备的诞生地，掌握着大量先进的核心技术[25-26]。目前，高危重症患者生理参数采集的方式主要是使用医用监护仪，该类仪器虽然功能完备，但体积大、购价昂贵，只能在医院内使用。Holter便携式心电图仪可以采集存储患者24 h的心电生理数据，但数据只能在测量结束后才能传输至上位机进行分析，实效性较弱。传统心电监护系统大多采用Ag/AgCl胶状电极，导电膏存在刺激皮肤、脱水干燥所致的信噪比降低等缺点。而柔性可穿戴监测技术则可以克服这些缺点[26]，是心电监护领域将来的发展方向。

无创监测设备在监测准确度和提供生物物理信息的可靠性方面仍有较大提升空间。其主要优势在于无创伤、价格适中、使用便捷、患者可进行良好的人机互动。主要问题是目前的无创监测设备所获取的医学信息有限，尚有许多未突破的核心技术瓶颈，监测准确度欠佳，多数监测设备在小型化、低能耗、续航时间、持续监测等方面仍需加强。

2　心血管领域远程监测的发展方向

虽然目前已经有很多心血管领域的远程监测设备，但是其发展应用仍未满足医务人员和患者的需求，主要体现在现有远程监测设备软硬件未达到临床应用标准。最近几年里，互联网尤其是移动互联网成为了发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的技术，促使手机应用（Application，APP）的出现，APP是智能手机第三方应用程序的英文缩写，通常指能够在智能手机、平板电脑以及其他移动设备上运行的程序。目前APP已成为移动互联网用户的重要入口之一[27]。计算机技术和电子技术领域的飞跃式的发展，诞生出了许多改变人类生活方式的科技产品，比如已经走进人们生活方方面面的可穿戴设备，这项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[28]，将有助于我们实现更为可行的远程医疗检测。而目前国内对于可穿戴设备的研究主要侧重于技术层面，大多以商业的角度去发展这一技术，而从医疗应用的角度去开发和应用的产品仍较少[29]。

将智能手机APP、移动互联网技术和可穿戴设备相结合并应用于医疗领域将展现出巨大的潜力，其优势在于：① 可以解决慢性病需长期健康随访跟踪的难题[30]；② 减少医院门诊、住院及随访次数和优化有限的医疗资源[31]；③ 提高了患者的个人疾病管理意识；④ 有助于实现医疗记录和管理的自动化、无纸化、规范化目标[32]；⑤ 可以实现医疗数据的储存和再利用。从现代医学模式来看，可穿戴设备实现人体病理生理信息多参数、实时、在线、精准、智能化检测与分析，通过与智能手机相连接，有助于用户进行疾病自我诊断与自我监护，从而使远程监测患者病情成为现实[33]。目前我国乃至世界都缺乏得到临床认可的基于智能手机APP和可穿戴设备的居民健康状况远程监测体系[34-35]。这正是未来心血管领域远程监测的主要发展方向之一。

3　讨论和建议

目前许多的远程医疗产品纷纷面世，不仅在心血管领域，还有针对糖尿病患者的血糖仪、针对睡眠障碍患者的睡眠仪等，可提供日常医疗预防和医疗监控服务。远程医疗也从疾病救治逐步发展到疾病预防的阶段，因此，这是一场真正意义上的远程移动医疗革命，预计远程医疗产业将很快进入高速发展期。近几年，国内移动医疗和远程健康监测技术有了飞跃式的发展，但是从技术水平和发展的时间来说都还处于初级阶段。今后的远程监测设备将向数字化、集成化、小型化家庭化、便携式的趋势发展[34]，提出以下几点建议：① 克服技术瓶颈[33]，获得国家层面立项支持，多中心协同合作，提高数据监测的广度和准确度，论证监测效果，发展低功耗、体积小、重量轻、待机时间长、可持续监测的设备，并实现临床认可；② 加强医务人员和设备研发者双方合作[34-35]，监测设备提供的信息要以临床需求为根本，要求医生和软硬件研发者加强沟通，让软硬件设备更为专业化，采集到更有价值和针对性的医疗和科研数据；③ 提高患者参与试验积极性，智能手机APP和可穿戴设备要以用户为中心，以需求为导向，强化患者用户意识，改善患者使用体验。患者作为监测设备的核心体验者，应及时向软硬件研发者反馈试验中有待改进的过程；④ 加强行业监管[27,33]，禁止监测设备所获取的生物物理信息用于商业用途。防止隐私泄露，加强数据保护，兼顾数据采集的全面性和患者隐私保护[36]。

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结论：该工程按坝土不分区进行指标统计的计算结果与工程实际不相符，该工程坝土宜按分区进行指标统计，同时，上游坡宜取用分区后统计结果均值，下游坡宜取用分区后统计结果大值均值。该工程大坝物理力学指标最终取值见表5，计算结果见表6。

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