研究可穿戴設(shè)備血壓監(jiān)測功能的精準性

　　黃雨薇，董壯壯，張雨亭，張玉鵬，譚曉東（武漢大學(xué)健康學(xué)院，湖北 武漢 430071）

　　摘要：研究某一品牌智能手環(huán)測量血壓功能的精準性，為該類智能手環(huán)在健康監(jiān)測中的應(yīng)用提供依據(jù)。方法：以某一品牌智能手環(huán)作為研究器材，與水銀血壓計共同測量，對兩者的血壓檢測結(jié)果進行對比研究。結(jié)果：在血壓測試正確率方面，該品牌的智能手環(huán)對于血壓測試結(jié)果的正確率為81.53％；在血壓測試真實性方面，該智能手環(huán)總體檢測血壓的靈敏度85.62%，假陰性率13.82%，特異度77.98%，假陽性率22.84%。同時繪制受試者工作特征曲線（ROC曲線），得知 ROC曲線的曲線下面積為0.818（95% CI = 0.786，0.907）。結(jié)論：該品牌的智能手環(huán)在血壓監(jiān)測方面的精準性較高，但在具體測量數(shù)值上差異較大，因此應(yīng)該多注重智能手環(huán)功能的校正以及新功能的開發(fā)。

　　關(guān)鍵詞：智能手環(huán)；水銀血壓計；精準性；高血壓

　　0 引言

　　可穿戴設(shè)備即為可以穿戴或者佩戴在人身體上的設(shè)備的總稱，是一種輔助人的便攜設(shè)備，是可穿戴技術(shù)的實現(xiàn)方式 ^[1-2] 。目前在市場上主流形式的可穿戴設(shè)備有穿戴相機、智能手表、智能眼鏡、智能手環(huán)、可穿戴醫(yī)療設(shè)備等 ^[3] 。

　　近年來，隨著人口老齡化程度日益明顯，健康需求、保健意識與日俱增，可穿戴醫(yī)療技術(shù)強勢興起，可穿戴醫(yī)療設(shè)備層出不窮 ^[4] 。目前可穿戴設(shè)備更多的開發(fā)和使用于健康監(jiān)測方面，例如測量監(jiān)測血壓、心率、血糖以及監(jiān)測睡眠時間等，能夠有效地幫助人們隨時隨地監(jiān)測自身的健康狀況，對于慢性病的預(yù)防和疾病預(yù)后效果都有一定的促進作用。研究顯示，2016年智能手環(huán)占整個可穿戴裝置市場的57.8% ^[5] 。與國外可穿戴技術(shù)的研究相比，我國起步相對較晚，但發(fā)展很快 ^[6] 。美國的一項研究指出，有大約16%的人使用包括智能手環(huán)在內(nèi)的可穿戴設(shè)備，且今后會不斷增長 ^[7-8] 。目前在國內(nèi)被廣大群眾熟知的可穿戴設(shè)備是智能手環(huán)，如今市場上的智能手環(huán)也基本具有測量血壓、心率、運動步數(shù)等功能，由于其較低的費用以及便捷程度，使其普及程度較高。但是不同品牌的智能手環(huán)的精準性還未得到科學(xué)的驗證與評價，因此暫時不能替代醫(yī)用血壓計。 本文主要是以某一品牌的智能手環(huán)為實驗器材，研究其血壓監(jiān)測功能方面的精準性，為該類智能手環(huán)在健康監(jiān)測中的應(yīng)用提供依據(jù)。

　　1 對象與方法

　　1.1 研究對象

　　本研究選取湖北省恩施市宣恩縣高血壓患者為實驗對象，利用若干只同一品牌手環(huán)和兩個水銀血壓計對每位研究對象進行血壓測量。

　　1.2 納入與排除標準

　　1）納入標準：①高血壓患者，有服用降壓藥歷史；②會使用智能手機；③簽訂知情同意書。2）排除標準：不愿意參與問卷調(diào)查和實驗測試。

　　1.3 儀器與材料

　　本研究所使用的儀器包含若干只實驗智能手環(huán)、兩個同類型的水銀血壓計和若干部智能手機。所有實驗手環(huán)和智能手機均無運行遲緩、充電等硬件故障，均能正常顯示測量數(shù)據(jù)以及完成數(shù)據(jù)上傳等功能。

　　1.4 檢測方法

　　調(diào)查人員向研究對象展示和講解調(diào)查問卷以及知情同意書的相關(guān)內(nèi)容，征得同意后開始問卷調(diào)查，并讓研究對象簽署知情同意書。利用問卷調(diào)查詢問得知對象是否為高血壓患者、是否有高血壓服藥史以及是否有使用過該實驗手環(huán)（手環(huán)佩戴史）。

　　對于高血壓的測量方法如下：若對象在調(diào)查前并無進行任何劇烈運動以及可能會影響血壓心率的活動，先讓研究對象靜坐3~5min；若已經(jīng)進行了劇烈運動，先讓其靜坐半小時左右，觀察其平復(fù)情況，以此確保研究對象能在較為平和的狀態(tài)下進行測試。在此過程中，調(diào)查人員詢問研究對象是否有智能手機，并檢查手機有無硬件問題。若無智能手機則利用調(diào)查人員自身的手機進行展示以及測量。調(diào)查人員先參照水銀血壓計測試的標準，利用水銀血壓計對調(diào)查對象測試血壓并記錄測量值，兩只手輪流測量（左右測量順序隨機開始），連續(xù)測量三次并記錄。隨后參考實驗智能手環(huán)的說明書，將手環(huán)戴在研究對象的手腕距離手腕3 cm~5 cm處，并調(diào)整腕帶寬松程度，使其貼合。將手機上實驗智能手環(huán)對應(yīng)的APP軟件成功開啟，輸入水銀血壓計所測得三次數(shù)據(jù)的平均值，進行手環(huán)測量之前的數(shù)據(jù)矯正。隨后利用手環(huán)進行血壓測量，同水銀血壓計一樣，左右手輪流測量總共三次，并記錄數(shù)據(jù)。

　　1.5 觀察與評價指標

　　將水銀血壓計測量結(jié)果和實驗智能血壓測量結(jié)果與我國規(guī)定的高血壓標準（收縮壓≥140 mmHg，舒張壓≥90 mmHg）進行比對，以水銀血壓計測量結(jié)果所得到的血壓判斷情況為金標準，來統(tǒng)計計算實驗智能手環(huán)所測的正確率和真實性的情況，以此判斷該手環(huán)血壓監(jiān)測功能的精準性。

　　1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

　　利用Excel2007版對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整理，并利用SPSS17.0對數(shù)據(jù)進行分析，通過卡方檢驗來比較兩組數(shù)據(jù)，同時繪制ROC曲線圖。

　　2 結(jié)果

　　2.1 血壓測試正確率

　　本次研究總共檢測血壓317人次，獲取共計317份問卷，其中整理后剔除3份無效問卷，有效問卷共有314份。對于同一個對象來說，兩種方法所測結(jié)果均為高血壓或均為非高血壓為正確結(jié)果，即檢測結(jié)果與標準值檢測結(jié)果一致才為正確結(jié)果。其中正確256例，總體正確率為81.53%。如表1所示，其中男性170例，女性144例；擁有手環(huán)佩戴史的有98例，沒有使用該實驗智能手環(huán)的有216例。按照是否有手環(huán)佩戴史，性別，分別統(tǒng)計每組的正確率。其中，男性和女性正確率分別為80.58%和82.64%。經(jīng)卡方檢驗，P值大于 0.05，說明不同性別高血壓患者測試結(jié)果正確率差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。擁有手環(huán)佩戴史的群體血壓測量正確率為84.69%，沒有使用該實驗智能手環(huán)的群體血壓測量正確率為80.09%，經(jīng)卡方檢驗，P值大于 0.05，說明是否有手環(huán)佩戴史的高血壓患者測試結(jié)果正確率差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。

　　2.2 血壓檢測真實性

　　將不同組別測試總體結(jié)果真實性指標進行對比，總體檢測血壓的靈敏度85.62%，假陰性率13.82%，特異度77.98%，假陽性率22.84%；綜合反映檢測結(jié)果真實性指標結(jié)果顯示約登指數(shù)0.64，陽性似然比3.38，陰性似然比0.16。如表2所示，其中男性組檢測結(jié)果的靈敏度最低，女性組測試結(jié)果的特異度最高。

　　綜合水銀血壓計檢測血壓和智能手環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)篩檢結(jié)果的真實性指標，繪制受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic curve，即ROC曲線）。 ROC曲線的曲線下面積AUG = 0.818（95% CI= 0.786，0.907），曲線整體靠左上，顯示智能手環(huán)檢測結(jié)果真實程度較高，對高血壓人群的血壓監(jiān)測真實性較好，如圖1所示。

　　3 討論

　　研究中發(fā)現(xiàn)，對于高血壓測量判斷方面，該實驗智能手環(huán)與水銀血壓計所測得結(jié)果大體一致，且在統(tǒng)計學(xué)角度來說，性別和有無手環(huán)穿戴史并無明顯差異。然而在實際測量過程中，手環(huán)與水銀血壓計在具體測量數(shù)值上相差較大，其原因可能是由于手環(huán)測量之前，需要在手機軟件上設(shè)置初始血壓值，在校正之后才能進行手環(huán)血壓測量。如果初始血壓值不準確，可能會影響手環(huán)測量的血壓數(shù)值偏高或偏低，從而可能會導(dǎo)致手環(huán)對血壓實際情況的測量。該實驗手環(huán)所測得正確率高以及靈敏度的結(jié)果，均不能代表現(xiàn)目前在市面上其他智能手環(huán)在高血壓監(jiān)測方面的準確性。

　　面對大眾對慢病管理日益迫切需求，醫(yī)療資源緊缺的現(xiàn)狀顯然已經(jīng)無法滿足，一種院內(nèi)治療結(jié)合院外健康監(jiān)護的模式受到越來越多關(guān)注 ^[4] ，相比較于已經(jīng)投入醫(yī)學(xué)使用的血壓計，智能手環(huán)面臨最大的問題則是它的精準性以及功能的校正問題，而已經(jīng)上市的智能手環(huán)還需要大量的實驗和數(shù)據(jù)來證明這一點。對于智能手環(huán)而言，測量的數(shù)據(jù)是否與實際血壓數(shù)值有偏差，以及如何校正偏差，都是需要進行科學(xué)驗證和評價后方可獲得答案。智能可穿戴設(shè)備能夠指導(dǎo)和鼓勵人們擁有更健康的生活習(xí)慣 ^[9-12] ，但是已確診的高血壓患者不能只依賴智能手環(huán)作為運動指導(dǎo)依據(jù)，并且關(guān)于可穿戴設(shè)備功能的校正和新功能的開發(fā)應(yīng)更多被考慮 ^[13] 。

　　參考文獻：

　　[1] 黃海誠，汪豐． 可穿戴技術(shù)在醫(yī)療中的研究與應(yīng)用[J]．中國醫(yī)療設(shè)備，2015，30(1): 1-5．

　　[2] Pantelopoulos A，Bourbakis N．A survey on wearable biosensor sys -tems for healthmonitoring [J]．Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc，2008: 4887-4890．

　　[3]呂建軍，彭凱，張研．可穿戴技術(shù)在健康領(lǐng)域發(fā)展的SWOT分析[J]．中國社會醫(yī)學(xué)雜志，2016，33(5):477-479．

　　[4] 周旺，賈天鎮(zhèn)，陳賢祥，等．可穿戴醫(yī)療健康監(jiān)護現(xiàn)狀與展望[J]．中國醫(yī)療設(shè)備，2017，32(5):1-5．

　　[5]蔡卓卲．可穿戴市場分析：市場策略影響市場走向[J]．電子產(chǎn)品世界，2016，23(9):6．

　　[6]周達岸，李建軍．下肢外骨骼機器人的現(xiàn)狀與展望[J]．中國康復(fù)理論與實踐，2013，19(12): 1132-1134．

　　[7] Piwek L，Ellis DA，Andrews S，et al．The Rise of Consumer health wearables: promisesand barriers[J]．PLoS Med，2016，13(2):e1001953．

　　[8]Patel MS，Asch DA，Volpp KG，et al．Wearable devices as facilitatorsnot drivers,of healthbehavior change[J]．JAMA，2015，313(5):459-460．

　　[9]Wang JB，Cadmus-Bertram LA，Natarajan L，et al．Wearable sensor/device(fitbit one) and sms textmessaging prompts to increase physical activity in overweight and obese adults:arandomized controlled trial[J]．Telemed J E Health，2015，21(10):782-792．

　　[10] Favela J．Inferring human behavior using mobile and wearable devices[C]．Conference:the23rd Brazillian Symposium，2017．

　　[11]Thorndike AN，Mills S，Sonnenberg L，et al．Activity monitor intervention to promotephysical activity of physicians-in-training:randomized controlled trial[J]．PLoS One，2014，9(6):e100251．

　　[12]Yingling LR，Mitchell V，Ayers CR，et al．Adherence with physical activity monitoringwearable devices in a community-based population: observations from the Washington，D.C.，Cardiovascular Health and Needs Assessment[J]．Transl Behav Med，2017，7(4):719-730．

　　[13]Lin LF，Lin YJ，Lin ZH，et al．Feasibility and efficacy of wearable devices for upper limbrehabilitation in patients with chronic stroke:a randomized controlled pilot study[J]．Eur J PhysRehabil Med，2017，17(10):691-693．

　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第7期第54頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處