探究可穿戴医疗设备的研究热点与发展趋势

柳娜，黄韬，刘晋熙，刘渝，何伟

（空军军医大学第一附属医院采购中心，陕西 西安 710032）

随着可穿戴设备的快速发展和普及，可穿戴医疗设备在医疗实践中的应用方兴未艾。“十四五”规划的落地，使得健康成为国家关注的重要话题，“健康中国”已经上升成为“国家战略”。“互联网+”对医疗深化改革产生重要影响，与此同时，可穿戴医疗设备进入快速发展时期。在此背景下，本文对目前可穿戴医疗设备的研究现状进行归纳总结，以期为研究者更好地把握可穿戴医疗设备的研究热点和趋势提供有益的借鉴。

1 可穿戴医疗设备在安全领域的研究热点

安全问题是可穿戴医疗设备应用的基本前提，可穿戴医疗设备安全领域的研究重点突出了认证安全、隐私信息安全和数据传输安全，未来的安全领域研究可以聚焦为使用安全。

1.1 安全认证

在可穿戴医疗设备应用的过程中，如何解决匿名用户的管理问题是认证安全必须面对的问题。任晓霞通过构建医疗可穿戴设备网络模型，能够对匿名用户与实名用户的数据访问权限进行区别，加强对医用可穿戴设备使用用户的管理，从而保护用户的隐私数据。目前用户认证方式多样，Hemapriya 等从用户认证的可接触渠道出发，通过对人脸识别技术重要性的论述，强调了网络安全认证的重要性，指出安全认证是用户接受可穿戴医疗设备的基本条件因素。

1.2 隐私保护

在可穿戴医疗设备应用的过程中，势必会产生涉及使用者的隐私数据，Rodriguez-Villegas 等分析了可穿戴医疗设备在信息隐私保护方面所面临的伦理挑战，指出数据当事人自主权、自决权严重削弱的事实。可穿戴医疗设备的双刃剑效应增大隐私保护难度，如何保护好个人的隐私数据，除了强化技防手段外，还需要完善可穿戴医疗设备的伦理规范和政策法规，提高可穿戴医疗设备使用者的自我保护意识。

1.3 数据传输安全

可穿戴医疗设备的应用涉及终端多、数据繁杂、网络环境复杂等情况，如何确保数据传输的安全更是关注的热点。张彩霞等提出将生物密钥和量子密钥应用于可穿戴医疗设备构成的动态、异构网络中，作为可穿戴医疗设备数据安全传输理论和技术基础，解决可穿戴医疗设备组成的异构网络的数据安全传输问题。Degerli 等研究也表明，综合应用生物密匙和量子密钥，可以有效确保可穿戴医疗设备的数据传输安全。

2 可穿戴医疗设备在技术领域的研究热点

技术问题是可穿戴医疗设备应用的基本保障，在技术领域，设备的材料技术、传感器技术、传输技术、电路技术及能量采集与存储技术显得尤为重要。

2.1 材料技术

可穿戴材料技术是可穿戴医疗设备的基础，柔性材料的应用，为穿戴医疗设备的设计提供了更多的可能性。崔宏恩等认为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚萘乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺、乳胶等柔性材料相对较好的弯曲性、相容性、机械和温度稳定性为可穿戴医疗设备的设计提供了新空间。导电织物具有柔软、轻薄、易拉伸变形的特性，为服装型可穿戴医疗设备的开发奠定了基础。Voss 等研究认为，通过分子设计的有机半导体光传感器织物可实现吸收从近红外到紫外区域的波长，因其具备良好的导电性可被用于实时监测个体的生理状态，从而满足可穿戴医疗设备的新需求。

2.2 传感器技术

传感器技术是可穿戴医疗设备的核心，黄海诚等认为，传感器在监测心电图ECG、脑电图EEG、视网膜电图 ERG、胃电图EGG、肌电图MP 等各种生理信号方面具有不可替代的作用，且为心音、动脉血压、血流、心输出量、心阻抗、呼吸流量等生命体征提供了技术支持。Bariya 等研究认为，传感器主要可以分为生物传感器和环境传感器，二者的融合应用能够有效改善可穿戴医疗设备的应用范围。

2.3 无线数据传输技术

无线数据传输技术是确保可穿戴医疗设备安全高效的保证，任晓霞等研究认为，无线数据传输技术能够极大地提高可穿戴医疗设备的应用效率。Zavitsanou 等研究认为，可穿戴医疗设备的工作原理是将采集数据上传至计算机或移动互联网的“云端”进行分析，再通过可穿戴终端将结果反馈给用户，此过程需要有高效安全的无线传输技术作为媒介。

2.4 电路技术

电路技术是可穿戴医疗设备的重要保障，赵楠和张培研究认为电路技术的应用能够有效推动可穿戴医疗设备的普及应用。Hogaboam 等研究认为，无论是传感器还是织物天线都需要通过电路连接在一起才能发挥其应有的功能，电路设计对可穿戴医疗设备功能的实现具有重要的意义。

2.5 能量采集与存储技术

多形态的能量采集与存储技术是可穿戴医疗设备性能发挥的前提，Kańtoch 等研究认为，绝大多数可穿戴医疗设备采用锂电池供电，同时，环境中的太阳能、机械能和热能的转换也开始用于可穿戴医疗设备供电；此外，人体日常活动中的机械能转化成电能，也可用于可穿戴医疗设备供电。

3 可穿戴医疗设备在应用领域的研究热点

可穿戴医疗设备应用领域的研究重点突出了健康监测、疾病管理、康复与中医药领域，未来的技术领域研究可以聚焦为心理跟踪应用。

3.1 健康监测

可穿戴医疗设备在睡眠监测、心电监测方面的应用。李思君等通过设计穿戴式呼吸感应体积描记系统（RIP）用于自动识别佩戴时间和入睡时间，监测并判断睡眠方面的疾病。Khan 等指出，可穿戴医疗设备可以进行远程心电监护，能够识别穿戴者在走平路、上楼梯或搬动物品时的R 波，通过信号质量分析能够筛查与评估心律失常的情况，还可针对孕妇及胎儿进行监测。

3.2 疾病管理

可穿戴医疗设备在疾病管理领域的应用。Koydemir等利用可穿戴设备可对帕金森病患者运动功能进行多个身体部位、多指标、自动化的定量评定，能对PD 的定量评估研究以及临床辅助诊断起到一定的参考作用。Bargh 利用可穿戴医疗设备可在调节帕金森病患者冻结步态、调节糖尿病患者血糖、辅助肢体活动障碍、追踪阿尔茨海默病患者位置、诊断呼吸障碍患者、监测心脏病患者心电活动等进行监测和管理。

3.3 康复训练

可穿戴技术逐渐成为康复医学领域的热点。张文豪等认为可穿戴技术具有微型化、智能化和便捷化的特点，在神经康复、骨科康复、脊髓损伤康复以及老年退行性疾病康复等领域有越来越广泛的应用。Kohani 等指出，可穿戴式医疗设备能够有效提高康复医学科住院患者生命体征数据的监测效率，改善患者住院期间的心理状态。

3.4 传统医学

可穿戴医疗设备在中医药诊断方面的应用。周小芳等指出，可穿戴脉诊仪将中医脉诊理论与信息技术相结合，使脉象数字化，不但减小误差，而且体现中医学现代化特点。郑思思等通过综述未病先防、既病防变、病后康复等三个层次可穿戴设备的应用情况，提出加强既病防变及病后康复方面的应用研究，以更好地进行中医健康管理。王天舒等研究指出改进中医药可穿戴设备的数据汇聚方法，可以优化中医药可穿戴设备网络的拓扑结构，提高设备节点的能效性。

4 信息化时代可穿戴医疗设备的研究热点

汇总信息化、智能化、数字化相关的可穿戴医疗设备研究成果，具体包括互联网与可穿戴医疗设备，物联网可穿戴医疗设备，大数据可穿戴医疗设备。

4.1 互联网与可穿戴医疗设备

互联网+环境下可穿戴设备在医疗领域的应用，姬金虎等指出互联网+可穿戴医疗设备可以打破时间和空间的限制，随时随地在线监测患者健康状态，及时进行医疗干预，减少诊断等候时间和降低医疗费用，丰富现有诊疗模式，提高医疗资源的服务效率。

4.2 物联网与可穿戴医疗设备

物联网环境下可穿戴设备在医疗领域的应用，李勤节认为，随着物联网涵盖的计算机、通信网络、传感器以及其他相关技术的加速发展，推动了可穿戴设备逐渐在医学各个不同领域的普遍运用，势必影响现有就医疗模式，推动医疗资源共享，最终解决“看病难”的问题。

4.3 大数据与可穿戴医疗设备

大数据挖掘技术下的可穿戴医疗设备检测优化，李力恒等利用基于数据挖掘技术对运行设备进行数据筛选，提取数据中存在异常的部分，采用多样式监测数据显示方式实现设备运行异常实时自动监测，结果显示，基于数据挖掘技术的自动监测方法更加符合可穿戴医疗设备的异常监测要求。

5 结语

可穿戴医疗设备的应用，能够有效提高医疗效率，促进医疗质量。本文通过文献梳理与统计，探究了学术界关于可穿戴医疗设备的研究热点和研究趋势。就总体研究分布而言，国外已过研究高峰期，国内呈现出逐年递增的研究态势，因此，可穿戴医疗设备在我国学术界仍然有着很好的研究前景。研究热点层面，无论是国内研究还是国外研究，均表现为可穿戴医疗设备+安全/技术/应用，在安全领域的研究重点突出了认证安全、隐私信息安全和数据传输安全，未来的安全领域研究可以聚焦为使用安全；在技术领域的研究中，材料技术重在材料的传感与动能，传感器技术重在生物传感与环境传感，传输技术重在无线云端传输，电路技术重在使用支撑，能量采集与存储技术重在蓄能与可持续使用，未来的技术领域研究可以聚焦为数据采集与分析安全；在应用领域的研究重点突出了健康监测、疾病管理、康复训练与传统医学领域，国内研究在中医药领域的应用研究处于优势，未来的技术领域研究可以聚焦加强中医药领域应用研究。研究趋势层面，研究主要集中在互联网/物联网/大数据等信息化、智能化、数字化，就是借助信息化、智能化、数字化技术，实现互联网与可穿戴医疗设备、物联网可穿戴医疗设备、大数据可穿戴医疗设备的有效衔接，这仍将是一个长期趋势。