可穿戴設(shè)備在促進(jìn)健康方面能走多遠(yuǎn)？

健身手環(huán)、智能手表和其他用于健康和健身的可穿戴設(shè)備通常會在用戶日常鍛煉過程中測量心率、估算卡路里消耗并跟蹤距離和高度。作為運動追蹤器，這些設(shè)備在滿足用戶對運動強度和健身水平的更多信息的需求方面大有幫助，但下一步是什么？可穿戴設(shè)備能否進(jìn)一步改善用戶的整體健康狀況？他們能否在不損害當(dāng)前便利性的情況下這樣做？

就目前的形式而言，消費者可穿戴設(shè)備作為易于使用的設(shè)備已獲得認(rèn)可，可以提供大量信息，而用戶只需付出很少的努力或無需付出任何努力。盡管可穿戴設(shè)備有望提供更詳細(xì)的健康數(shù)據(jù)，包括生命體征測量，但實現(xiàn)這一承諾既是技術(shù)挑戰(zhàn)，也是可用性挑戰(zhàn)。例如，嘗試提供臨床級血壓 (BP) 測量可能會在可穿戴設(shè)備當(dāng)前操作的方便、大部分透明的方式中引入一些摩擦。盡管如此，提供連續(xù)血壓和生命體征測量的設(shè)備的可用性將對公眾健康產(chǎn)生巨大影響。下面檢查這些設(shè)備在測量血壓方面的有效性。

為什么連續(xù)血壓測量至關(guān)重要

根據(jù)疾病控制和預(yù)防中心 (CDC) 的數(shù)據(jù)，美國近一半的成年人被診斷患有高血壓。盡管高血壓會增加患心臟病和中風(fēng)的風(fēng)險，但只有不到四分之一的人的高血壓得到控制。一項研究表明，高血壓每年給美國造成約 1310 億美元的損失，2017 年每天有近 1300 人因此喪命。

由您的初級保健醫(yī)生 (PCP) 測量血壓是家常便飯，我們幾乎不會去想它。準(zhǔn)確測量血壓幾乎與了解隱藏在收縮壓值細(xì)微變化中的心血管影響一樣復(fù)雜。當(dāng)動脈壓隨著心肌收縮上升到最高水平時測量它們，當(dāng)動脈壓隨著心肌收縮下降到最低水平時測量舒張壓。獲得準(zhǔn)確血壓結(jié)果的困難可能反映在以下事實中：臨床血壓測量的金標(biāo)準(zhǔn)是導(dǎo)管插入術(shù)，它通過將應(yīng)變計放置在與動脈血液接觸的液體中來測量瞬時血壓。

導(dǎo)尿當(dāng)然不是您在 PCP 例行就診期間期望進(jìn)行的操作。相反，您的 PCP 可能會使用一種稱為聽診的技術(shù)。在這種標(biāo)準(zhǔn)的臨床方法中，醫(yī)生使用聽診器聽取獨特的心音（稱為柯氏音），并觀察壓力計，同時放氣放置在上臂上的先前充氣的袖帶。家用 BP 設(shè)備使用一種更簡單且不太準(zhǔn)確的方法，稱為示波法，該方法使用內(nèi)置壓力傳感器的袖帶測量的振蕩壓力幅度中發(fā)現(xiàn)的已知關(guān)系來估計 BP。

即使使用家用血壓監(jiān)測儀，袖帶的使用也有效地排除了連續(xù)血壓測量，臨床上稱為動態(tài)血壓監(jiān)測 (ABPM)。ABPM 被認(rèn)為對于找到一個人的真實血壓至關(guān)重要，特別是對于估計有三分之一的高血壓患者來說，他們因暫時性高血壓（稱為白大衣高血壓）或暫時性低血壓（隱匿性高血壓）而被錯誤分類為高血壓，測量時醫(yī)生辦公室、診所或醫(yī)院的醫(yī)療保健提供者。ABPM 設(shè)備價格昂貴，通常不在健康保險范圍內(nèi)，這有效地阻止了它們的常規(guī)使用。相對低成本的無袖帶 BP 可穿戴設(shè)備的可用性可能會改變游戲規(guī)則，使識別和治療高血壓所需的常規(guī) ABPM 成為可能。

為什么無袖血壓計可穿戴設(shè)計具有挑戰(zhàn)性

下一代無袖帶血壓可穿戴設(shè)備依賴于與傳統(tǒng)血壓測量方法截然不同的技術(shù)。這些可穿戴設(shè)備使用來自消費者心率監(jiān)測器和健身可穿戴設(shè)備中用于光電體積描記術(shù) (PPG) 的相同光學(xué)傳感器的數(shù)據(jù)提取 BP 測量值。

PPG 依賴于與每次心臟收縮相關(guān)的血容量周期性增加引起的皮膚光學(xué)變化。原則上，相同的光學(xué)測量血容量變化可用于跟蹤與心室收縮相關(guān)的動脈壓力波，心室收縮使全身血液脈動。通過測量此脈壓波沿已知距離傳遞所需的時間，可以計算出相應(yīng)的脈搏波速度（PWV）。使用已知的血液動力學(xué)關(guān)系，PWV 又可以用于計算血壓。盡管如此，在可穿戴設(shè)計中使用這些原則在多個層面上都具有挑戰(zhàn)性。

對于無袖帶 BP 可穿戴設(shè)備的設(shè)計者來說，第一個挑戰(zhàn)在于獲得準(zhǔn)確的 PWV 測量值。研究人員已經(jīng)發(fā)展出兩種主要的 PWV 測定方法：

脈搏傳輸時間 (PTT)，它使用從已知距離分開的身體的兩個不同部位獲取的 PPG 測量值來計算 PWV，

脈搏到達(dá)時間 (PAT)，通過比較使用 PPG 測量的脈搏波的到達(dá)與相同脈搏的相關(guān) R 波來計算 PWV，R 波是心電圖 (ECG) QRS 復(fù)合波中的峰值。

研究人員在測量 PTT 和 PAT 方面取得了很大進(jìn)展，新方法不斷涌現(xiàn)。例如，機器學(xué)習(xí)方法正被用于通過分析脈搏波形本身的形狀來估計血壓。即便如此，在解釋結(jié)果方面仍然存在重大挑戰(zhàn)。除了動脈壁彈性、血液粘度等動態(tài)特性外，心血管系統(tǒng)因人而異的差異也使計算絕對血壓的任務(wù)變得非常復(fù)雜。因此，研究人員發(fā)現(xiàn)，目前所有的方法都需要定期使用袖帶來校準(zhǔn)其他無袖帶的設(shè)備。

盡管無袖帶血壓測量存在巨大困難，但研究人員仍然相信可以找到合適的解決方案——特別是如果可以在醫(yī)療保健提供者對臨床準(zhǔn)確性的期望與用戶對最大便利的期望之間找到中間立場。事實上，下一代基于健康的可穿戴設(shè)計可能會演變成兩條軌道：一條強調(diào)臨床級生命體征測量的準(zhǔn)確性，另一條強調(diào)消費者健康和保健的便利性。

結(jié)論

未來的健康和健身消費設(shè)備可能會推動更多的主觀指標(biāo)，更多地關(guān)注幫助用戶采取健康的行為。除了估計的生命體征測量外，這些設(shè)備還將整合更多類型的傳感器和感官模式，例如亞馬遜 Halo 可穿戴設(shè)備中提供的語音分析、睡眠跟蹤和身體成分。通過強調(diào)用戶的便利性和信息的廣度，新興的消費者可穿戴設(shè)備確實可以在促進(jìn)健康方面大有幫助。

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