可穿戴设备在心血管疾病治疗中的应用进展

摘要 近年来，我国心血管疾病的发病率正逐年升高，冠状动脉粥样硬化性心脏病、心力衰竭、高血压等心血管疾病病人的治疗主要包括住院时的常规药物治疗和出院后的家庭心脏康复治疗，但是大多数病人只停留在药物治疗方面，家庭心脏康复治疗并未被重视。可穿戴设备包括远程心电监测设备、可穿戴智能手环、可穿戴织物胸带、可穿戴贴片等，通过与人体接触的电子设备，将病人的各项指标提供给医生，可以随时监测病人的生命体征，在心血管疾病病人家庭心脏康复治疗过程中提供帮助。现从可穿戴设备对心血管疾病风险人群的体征监测和心源性猝死高危人群的紧急除颤方面进行概述，为临床医生在实际工作中对于可穿戴设备的选择方面提供帮助。

关键词 心血管疾病；可穿戴设备；远程监测；心脏除颤；综述

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2024.20.013

基金项目 陕西省卫生健康科研基金项目（No.2022A008）；延安大学大学生创新创业训练计划项目（No.D2022130）

作者单位 1.延安大学医学院（陕西延安 716000）；2.延安大学数学与计算机科学学院；3.延安大学附属医院（陕西延安716000）

通讯作者 周静，E-mail：25891082@qq.com

引用信息 孙家璇，杜跃，曾一，等.可穿戴设备在心血管疾病治疗中的应用进展［J］.中西医结合心脑血管病杂志，2024，22（20）：3728-3730.

应用于医学领域的可穿戴设备也称可穿戴医疗监护设备，是指可穿戴于身体进行活动，依托各种功能模块，实现监测、存储和传输佩戴者各项生理参数的作用；通过网络与服务器或平台连接，为医生远程诊断提供依据的用于医疗健康用途的微型电子设备^［1］ 。目前成熟的可穿戴设备主要为远程心电监测设备、可穿戴智能手环、可穿戴织物胸带、可穿戴贴片。可穿戴设备的技术特点与我国家庭心脏康复的迫切需求不谋而合，随着可穿戴技术的不断发展与可穿戴产品的更新，如今可穿戴设备的应用并不局限于家庭心脏康复阶段，还包括心血管疾病风险人群的体征监测和对于猝死高危人群紧急除颤的可穿戴式心脏除颤器，可有效降低佩戴者死亡风险^［2］。

1 可穿戴设备种类

1.1 远程心电监测设备

远程心电监测是指将病人佩戴的非侵入性心电移动设备所采集的心电信息， 通过导联兼容的数字式全信息记录发射器连续采集并将检测到的异常心电信息反馈至医院监测中心^［3］，实时监测佩戴者心脏电生理变化 ，由医师对异常心电图进行诊断并将诊断结果反馈给病人，可及时发现并对心电活动异常的病人远程指导救治^［4］。

1.2 可穿戴智能手环

作为使用最广泛的可穿戴设备，可穿戴智能手环大多通过内置芯片和传感器，依托手机使用，将生理数据通过蓝牙发送至手机，并通过手机实现对数据的进一步分析处理，可被用于睡眠模式、心率、跑步速度等日常的监测^［5］，还可用于老年疾病和某些特殊疾病的临床辅助监测^［6］。

1.3 可穿戴织物带

可穿戴织物带监测系统由两个子系统组成：首先是可穿戴数据采集硬件，其中集成了用于获取生物医学参数的传感器，其次是互联网的远程监控站，用于远程医疗应用^［7］。可穿戴织物胸带的佩戴方式多为围绕在胸骨水平，将数据采集硬件固定于织物带，监测心电图（ECG）、R-R间期、体温、呼吸频率等生理数据。

1.4 可穿戴贴片

可穿戴贴片分为两类：一种为微流体平台，该平台具有传感功能并可传输信息，通过微针传感器对人体汗液中的各种离子和大分子进行采集分析^［8］；一种为通过可黏合面直接固定于胸前的包含传感器和电子模块的小型贴片，收集心脏活动的生理数据。

2 可穿戴设备用于心血管疾病风险人群的体征监测

2.1 远程心电监测设备

远程心电监测设备可收集佩戴者的生物电信号，对电位变化进行测量和记录，最终计算并转化为心电图^［9］。可穿戴式远程心电监测是以无线远程24 h动态心电信号实时采集、处理、无线通信、存储和显示为基础，基于十二导联穿戴式动态心电实时监控终端，4G/5G网络和云平台共同运行，实现对远程心率实时动态监控的功能^［10］。远程心电监护可以实时观测心电图的异常变化，弥补了病人发病时动态心电图的缺失。南京鼓楼医院心血管内科监护室林芳等^［11］依托北京麦迪克斯科技有限公司生产的12导联动态心电记录分析系统构建并运行远程实时心电监护系统，院外病人佩戴终端通过4G/5G将收集到的生理数据传输至云平台进行预处理后反馈回医院进行实时监测并由监管医师做出诊断。试验进行一段时间后进行意见调查，院内病人佩戴后活动自由度增加，改善了传统有线心电监护时病人活动区域固定在床边的短板；避免病人因个人生活需要自主拔除心电监护的可能，提高病人的依从性，降低了病人在拔除心电监护期间发生心血管事件危及病人生命的风险。并且对出现异常心率的院内佩戴病人均能实施及时的抢救治疗，病人对医护人员的信任度和住院期间安全感增加，医护人员与病人均认为远程实时心电监护系统使用体验良好。

2.2 可穿戴智能手环

可穿戴智能手环监测生命体征的原理基于容积脉搏波描记法（PPG），内置可采集人体心率、血氧、脑电和心电等生命特征信号高精度感应芯片^［12］ 。目前有完整临床应用过程并进行具体研究的设备有华为手环和苹果手环，由于华为手环的Huawei Heart Study中所有实验对象均从国内各地选取，更加符合我国可穿戴智能手环应用现状。Guo等^［13］研究使用华为品牌旗下的HONOR BAND 4、HUAWEI WATCH GT与HONOR WATCH设备，结合可穿戴设备与APP，在全国18岁以上特定人群中进行心房颤动动筛查，通过14 d的佩戴对具有心房颤动风险的病人通过移动心房颤动APP“MAFA”反馈给医院进行临床评估进一步确认心房颤动风险，并且MAFA可为临床医生提供风险评估建议协助医生进行决策。病人可以直接通过可穿戴设备的MAFA APP进行心律监测，也可使用手机启动APP进行监测。通过PPG算法主动或周期性的筛选不规则脉波。佩戴者可在静息状态下主动测量并收集45 s的PPG信号，周期性的测量每10 min进行1次持续60 s的PPG信号采集，无论佩戴何种设备均显示出了较高的特异度、灵敏度、准确度。最终结果显示，80%的心房颤动高危病人接受了抗凝治疗，降低了脑卒中及其他并发症的发生率。根据调查得出结论基于可穿戴设备的PPG技术是一种可大规模使用的有效居家心房颤动筛查技术。由此可以认为佩戴可穿戴智能手环是一种筛选防治心房颤动的有效手段。

除华为与苹果手环之外，乐心医疗研发的智能手环mambo HR可以精准测量心率；华硕研发的以血压检测和AI健康管理功能为主的智能手环ASUS VivoWatch BP，也已通过临床检验标准，可入临床使用。Apple Watch Series 7同样应用了传感器和相应APP，不仅可测量血氧水平，并且可显示单通道心电图波形为医生提供参考数据。

2.3 可穿戴织物带

可穿戴胸带基于ECG监测，是对传统ECG心电监测设备的改良。传统监测使用的电极Ag/AgCl一次性电极片或心电夹均沾有导电胶，长期使用后导电胶干化会导致电极脱落，导电胶长期与皮肤接触，可能使皮肤过敏或溃烂，从而给佩戴者造成不必要的痛苦及不便。可穿戴织物胸带实现了无线非接触式心电监护，可佩戴于内衣或衬衫上，彻底避免了佩戴者因接触心电传感器带来的任何不适感。Rogers等^［14］验证了芬兰研发的Movesense医疗模块，作为新型单通道心电图分析胸带传感器，Movesense医疗模块已经注册为Ⅱa类医疗器械，用于佩戴者单通道心电图、心率和 RR 间期的监测。该研究选取了21名志愿者同时佩戴Movesense医疗模块和常规12通道心电图监测进行运动试验，探索Movesense医疗模块是否可以准确无误地记录佩戴者的心率变异性。实验结果显示，胸带传感器与12通道心电图在RR间期、RR间期标准差（SDNN）和相邻RR间期差值的均方根（RMSSD）的测量结果显示出高度一致性；并且实验结果还证明Movesense医疗模块可以通过单通道心电图区分噪声和心律失常，可以用于健康或疾病人群的远程移动ECG监测记录。Iqbal等^［15］开发的可穿戴腰带经临床试验证实可以稳定、准确地对佩戴者静息状态和运动状态下心力衰竭相关生理参数如胸阻抗、心率、心电图等进行监测并上传至终端自动分析，并预计在未来推出灵敏度、特异度更高的可穿戴模块。

针对使用心电图不便诊断是否存在心脏瓣膜的结构异常与不能监测心脏是否有杂音的缺点，陈正豪^［16］设计并实现了一套可穿戴心音监测装置，研发出可固定于织物胸带的心音监测装置，实现了心音实时听诊功能。可在佩戴者静止或轻微运动状态下实现长期动态心音监测并将采集到的心音数据实时显示为心电图或将数据存储以实现后续处理分析。

2.4 可穿戴贴片

可穿戴贴片可用于冠心病等慢性病人群的日常健康监测与心血管疾病术前术后的日常监测，与可穿戴织物胸带同样基于心电图监测。Stehlik等^［17］基于可穿戴胸片与移动手机APP对100例心力衰竭病人进行监测，所有研究对象均被要求出院后30～90 d内24 h佩戴可穿戴胸片，佩戴期间对病人的ECG波形、皮肤阻抗、体温、心率、异常心率、呼吸频率等数据进行实时监测并收集上传至云分析平台，云分析平台会对心力衰竭病人再入院的可能性进行预测，期间病人的活动不受任何限制，以心力衰竭病人出院后再次加重入院作为研究终点。最终根据统计结果得出结论，可穿戴贴片的佩戴可以对心力衰竭病人未来的加重及再入院进行准确的早期预测。通过可穿戴贴片和云分析平台结合约在病人心力衰竭加重前6.5 d即可发出警报，从而实现对病人的及时干预治疗，有效降低心力衰竭病人的死亡率。证实了可穿戴贴片应用于心血管疾病病人临床治疗的可行性与准确性。国内成熟产品如博声医疗研发的单导联心电贴可连续监测24 h动态心电图，通过连接APP实时传输心电图波形并生成单导动态心电图自动分析报告，也可申请反馈给医生在线进行监测诊治。

3 可穿戴设备用于心源性猝死高危人群的紧急除颤

可穿戴式心律转复除颤器（WCD）是一种临时性治疗选择，适用于心脏性猝死高危病人紧急除颤和暂时不适合植入心律转复除颤器（ICD）的病人。WCD将ECG与心脏起搏整合于一体，持续监测并分析病人的双通道ECG，在监测到有可能危及佩戴者生命的心律失常时发出警报。佩戴者有意识时可通过终止按钮停止除颤，若病人无意识未按下终止按钮，WCD即会发出提示使周围人员远离佩戴者并进行电击除颤^［18］。国内有学者将WCD与远程心电监测联合应用^［19］，将WCD记录到的异常心率通过蓝牙等方式实时上传至云端，立即通过人工干预确认病人情况，再根据病人情况判断是否进行除颤，尽可能消除误判和误除颤。我国5所医学中心参与WCD的研究，结果显示：18例病人随访3个月期间坚持穿戴超过1个月。穿着时感到的不适主要是除颤背心会影响睡眠和偶尔发出的无端警报。其中1例病人在随访过程中共监测到13次心室颤动，均在1次除颤后治疗成功。在佩戴期间并未发生误放电的情况^［20］，为我国应用WCD提供了准确的参考数据。目前国外WCD技术已经接近成熟并广泛投入使用，国内此方面技术仍处于临床试验阶段，还存在许多问题。

4 小结与展望

近年来，随着互联网、智能算法等技术的飞速发展，可穿戴设备依托于这些技术也不断突破技术难关，为医生和病人之间的交流和沟通发挥了重要作用，也为心血管疾病病人的治疗方面提供了帮助，同时提高了心血管疾病病人的生存质量，降低了心血管疾病病人死亡率。国内外学者纷纷对可穿戴设备的前景持乐观态度，但不可否认的是目前我国应用于医学领域的可穿戴设备依然处于发展阶段，在各个领域都存在需要改进之处，不过相信将可穿戴设备应用于医学领域在不久的将来可以为心血管疾病病人带来巨大的便利，显著提高病人生活质量，推动我国医学发展。

参考文献：

［1］ 陈海莲，陈曦，邹双.可穿戴设备在心血管病患者延续性护理中的研究进展［J］.护理与康复，2022，21（8）：92-95.

［2］ 顾菊康.可穿戴式心脏除颤器与远程心电监护的联合应用［J］.实用心电学杂志，2021，30（3）：185-189.

［3］ RANDAZZO V，FERRETTI J，PASERO E.Anytime ECG monitoring through the use of a low-cost， user-friendly，wearable device［J］.Sensors，2021，21（18）：6036.

［4］ 董颖，石亚君，李泱.远程心电监测技术及其在心血管疾病中的应用研究进展［J］.中华老年多器官疾病杂志，2020，19（1）：62-65.

［5］ FANG B，SUN F C，QUAN Z，et al.Smart bracelet system for temperature monitoring and movement tracking analysis［J］.Journal of Healthcare Engineering，2021，2021：8347261.

［6］ EUN S J，WHANGBO T K，PARK D K，et al.Development of personalized urination recognition technology using smart bands［J］.Korean Continence Society，2017.DOI：10.5213/INJ.1734886.443.

［7］ SARDINI E，SERPELLONI M.Instrumented wearable belt for wireless health monitoring［J］.Procedia Engineering，2010，5：580-583.

［8］ ANASTASOVA S，CREWTHER B，BEMBNOWICZ P，et al.A wearable multisensing patch for continuous sweat monitoring［J］.Biosensors & Bioelectronics，2017，94：730-730.

［9］ 徐令仪，汪长岭，毛靖宁，等.可穿戴技术在生理信号监测中的应用和发展［J］.中国医疗设备，2018，33（3）：118-120.

［10］ 孙春艳，史婷奇，胡蕾，等.可穿戴设备在心血管领域的监测和预测价值［A］.重庆：中国医学装备大会暨2022医学装备展览会论文汇编（上册），2022：1-5.

［11］ 林芳，胡蕾，徐南娇，等.基于可穿戴设备的远程实时动态心电监护系统的构建与运行［A］.重庆：中国医学装备大会暨2022医学装备展览会论文汇编（上册），2022：1-5.

［12］ 韦哲，石恒兵，曹彤，等.国内外智能可穿戴设备的研究进展［J］.中国医学装备，2020，17（10）：18-21.

［13］ GUO Y，WANG H，ZHANG H，et al.Mobile health technology for atrial fibrillation screening using photoplethysmography-based smart devices：the HUAWEI heart studyQMgsUe1kKwgnIa/vVSRssg==［J］.Journal of the American College，2019.DOI：10.1016/j.jacc.2019.08.019.

［14］ ROGERS B，SCHAFFARCZYK M，CLAUB M，et al.The movesense medical sensor chest belt device as single channel ECG for RR interval detection and HRV analysis during resting state and incremental exercise：a cross-sectional validation study［J］.Sensors，2022，22（5）：2032.

［15］ IQBAL S M A，MAHGOUB I，DU E，et al.Development of a wearable belt with integrated sensors for measuring multiple physiological parameters related to heart failure［J］.Scientific Reports，2022，12：20264.

［16］ 陈正豪.可穿戴心音监测装置的研究与实现［D］.成都：电子科技大学，2019.

［17］ STEHLIK J，SCHMALFUSS C，BOZKURT B，et al.Continuous wearable monitoring analytics predict heart failure hospitalization：the LINK-HF multicenter study［J］.Circ Heart Fail，2020，13（3）：e006513.

［18］ ISRAEL C，STAUDACHER I，LECLERCQ C，et al.Sudden cardiac death while waiting：do we need the wearable cardioverter-defibrillator？［J］.Clinical Research in Cardiology，2022，111（11）：1189-1197.

［19］ 顾菊康.可穿戴式心脏除颤器与远程心电监护的联合应用［J］.实用心电学杂志，2021，30（3）：185-189.

［20］ 华伟，杨杰孚，王玉堂，等.可穿戴式除颤器中国多中心临床观察性研究［J］.中华心律失常学杂志，2020，24（1）：41-46.

（收稿日期：2023-04-03）

（本文编辑 王丽）