01

可穿戴技术产品近年来在市场上非常活跃。头上戴着智能脑电头带，可以监测、调节大脑活动；脖子上挂着智能项链，能够监测运动，检测跌倒和跟踪位置；身上穿着智能马甲，可以监测心衰患者的肺积液重量及流动情况；上身穿一件智能上衣，可以监测心率、呼吸和情绪；腰上系着智能腰带，可以监测运动、坐姿；腕上戴着智能手环或手表，可以监测运动、睡眠、心率、体温、血氧、血压；手指上戴着智能指环，可以采集血糖、白血球、红血球、血小板等生化指标；脚腕上戴着智能脚环，可以监测婴儿睡眠和环境参数……

可穿戴技术迅速发展的今天，人口老龄化进程加快、医疗资源相对紧缺，健康观念日益深入人心，使得医疗健康监护倍受关注。可穿戴健康监护设备，旨在实现实时监测人体各项健康信息，结合大数据分析和专家建议，为用户提供科学健康的指导。

围绕日益增加的慢性疾病和亚健康等问题，本期【微课堂】重点介绍可穿戴技术在慢病管理中的应用现状。

血糖监测

经济高速发展，生活水平提高，饮食结构改变，科学运动缺乏，使得健康问题日益凸显，各种慢性疾病悄然而至，其中，糖尿病及其并发症尤为突出。据报道，目前中国糖尿病发病率高达9.6%，而血糖监测是控制糖尿病及其并发症的基础。

血糖监测，传统采用生化分析仪，直接取血进行测量。该方法应用广泛，精度较高，但是直接指尖取血较为麻烦，特别是对于需要多次测量的患者，从身心上都有一定畏惧。而可穿戴医疗设备广泛采用间接测量方法（微创/无创血糖测量），不直接获取血液，通过测量血液替代物的葡萄糖浓度来反映血糖浓度，或是采用光谱测量血糖浓度等。

• 方法一：血液代替法

血液替代物包括尿液、泪液和组织液。

1. 尿液测量：Bishnoi 等发现，糖尿病患者尿液中的8-OH-Gua（8-hydroxyguanine，一种DNA 氧化损伤的生物标志物）含量高于正常人，它为诊断糖尿病提供一种新测量方法，但该项目还处于研发阶段，目前暂没有产品问世。

2. 泪液测量：美国谷歌公司和中国诺华制药公司采用智能隐形眼镜测量泪液中葡萄糖浓度，此种方法缺陷是左右泪液存在差距，检测误差较大。

3. 组织液测量：雅培Free Style Libre Flash 血糖监测仪，采用微创敷贴式传感器。其传感器敷贴于用户上臂，将血糖监测仪扫描传感器即可测出结果，使用便捷，最长可以敷贴14d。不足之处是对于低血糖精度较差。

• 方法二：光谱测量法

光谱法主要采用近红外光、远红外光、偏振光旋光技术、拉曼光谱分析、光散射谱的分析和声光谱的分析等。其原理是利用不同浓度葡萄糖在光谱上吸收与反射存在特异性。光谱测量法的缺陷是，没有找到对血糖值最有效的检测光谱长度，当前光谱会非特异性地被血液中其他成分所吸收，易对信号测量准确度造成影响。

空天院研制的基于柔性电子皮肤的无创血糖监测

血压监测

我国高血压患者数量庞大，且有逐年增高及年轻化的发展趋势。因而，血压监测对于日常健康护理具有积极意义。它能够让用户及早发现血压异常，及时做出预警，从而尽早预防心脑血管并发症等疾病发生。

血压测量方法分为直接测量法与间接测量法。直接测量法是用特制导管穿刺动脉，直接测量动脉压力。该方法准确度与灵敏度高，但需要专业人士操作，且存在感染风险，并不适合日常血压监测。间接血压测量法是采用柯氏音或示波法等原理，测试简单方便，但无法得到连续数据，另外测试过程也给测试者带来不适。

无创连续血压测量是可穿戴式血压发展趋势，目前主流方法有：

1. 多普勒法，是依据多普勒效应，测出充气袖带远端动脉壁的声波频率来测量出血压；

2. 恒定容积法，该方法通过手指上动脉压传感器，发射透过手指的红外线来记录每次心跳产生的血压数据，如Finapres Medical Systems 公司的指压式血压检测仪Finometer NOVA；

3. 动脉张力测量法，在桡动脉位置安装压力传感器，内置电子系统会将传感器置于桡动脉合适位置上，以准确测量动脉搏动信号，如SphygmoCorAtcor Medical 公司的SphygmoCor®。此法缺陷在于，若传感器受到碰压，会影响其测量准确性。

空天院研制的可贴式多生理参数监测设备及系统，提供一种新型的血压监测方法

心脏监测

心脏病的发作往往带有随机性、突然性，由于缺乏有效监护，患者容易错过最佳抢救时间而使病情恶化，甚至有可能导致死亡。因此，加强心脏监测对于预防与控制心脏相关疾病意义重大。心脏检查方法主要分为侵入式检查和非侵入式检查。侵入式检查方法监测虽然结果准确度高，但会给患者带来一些创伤，并不适合家庭使用；非侵入式检查主要是通过

心电图（Electrocardiogram，ECG）方法进行检测，主要包括常规心电图与Holter 动态心电图，此类方法无创伤，能较为准确地判断心脏的生理功能，监测结果准确度比较高，然而常规心电图方法只能记录短时间心电信号，Holter动态心电图存在穿戴舒适度较低，难以做到长时间监测的缺陷。

翟红艺等研制一款监测心电异常的可穿戴镀银织物，克服了传统上通过导联线来检测的缺点，采用织物电极以及连接导线的衣服来记录心电信号。Vitalconnect 公司研制可贴式心脏监护仪设备HeartPatch，用户通过贴附至胸部便可检测出心率、体温、运动参数等八项指标测量。

此外，对于可能存在心脏骤停风险的患者，ZOLL 公司研制的可穿戴式除颤器LifeVest能帮助患者监测心律失常等情况，并且对于遭受严重心脏病发作的患者可以进行紧急除颤，病人出现丧失意识情形时，设备通过电击让患者恢复正常心律。

空天院研制的心电、心阻抗集成监测传感器系统

睡眠监测

睡眠是帮助人体恢复机能最直接方式，良好睡眠对人们保持充沛精力有着积极作用。随着人们生活节奏加快、社会压力骤增，睡眠问题已经成为了影响人们生活与工作一大因素，如何改善睡眠质量，加强睡眠监护成为人们关注的热点。

1. 改善睡眠质量。传统睡眠监测是采用多导睡眠图，记录睡眠时期脑电、脉搏、血氧饱和度等人体生理参数，通过以上生理参数分析睡眠呼吸、睡眠结构、心血管功能，并对相关睡眠疾病进行诊断。然而，多导睡眠监测实现起来较为复杂，受试者需要在身上连接多个电极，导致受试者入睡困难，因而不适合于院外使用。

   
   

   胡裕轩研制一种便携式呼吸睡眠监测设备，其测量指标包含脑电、心电等六种电生理信号，该设备可以实现睡眠时各项生理参数采集与记录。Rofouei 等研制一款可穿戴睡眠监测仪，用户将它穿戴在颈部，用以测量颈部活动及耳部的血氧饱和度。以上两种设备能一定程度上对睡眠进行监护，但其穿戴舒适性并不是很好。智能手环是一款佩戴方便，设计小巧的多功能设备，能记录用户步行数、卡路里消耗，还能对睡眠进行监护，此外大多数智能手环有相应APP，用户可以通过手机等终端设备获知深/浅睡眠时间等信息。

   
   

2. 加强睡眠监护。对睡眠实时监测可以预防在睡眠时发生危险，有助于及时发现与睡眠相关疾病。数据表明，随着生活节奏加快与社会压力陡增，呼吸睡眠相关疾病的患病率高达2%～4%，其中，42.7% 存在有呼吸睡眠障碍。

   
   

   呼吸睡眠障碍是指在睡眠过程中出现如单纯鼾症、睡眠呼吸暂停低通气综合征等疾病，具体说来，它是指各种原因导致睡眠状态下反复出现呼吸暂停、高碳酸血症、低通气或睡眠中断等现象。我国对此病的初步流行病学调查结果显示，目前中国至少有5200 万名睡眠呼吸暂停综合征患者。

目前中国，至少有5200 万名睡眠呼吸暂停综合征患者。Inspire 公司针对呼吸睡眠暂停患者研制了一种小型植入式呼吸睡眠暂停监测设备，由小型发电机模块、呼吸传感器模块和刺激模块构成。其原理是针对个体呼吸特征差异，系统给出相应神经刺激，这些刺激会控制舌头和其他关键呼吸道肌肉运动，使之在睡眠时保持打开状态。

慢阻肺监测

大气污染日益严重，雾霾天气常态化出现，加之庞大的吸烟人群，导致呼吸系统相关疾病患者每年居高不下。关于呼吸系统疾病检测设备主要是在二级及以上医院使用，设备仪器设备昂贵，不利于院外诊断与筛查，与此同时也严重制约了对于呼吸系统疾病监测。

慢阻肺诊断的金标准是，吸入支气管扩张剂后，测量FEV1（第一秒用力呼气量）/FVC（用力呼气总量）是否<70%，这两项指标可以通过流量计来测量。常见流量计有涡轮式流量计、压差式流量计、热敏式流量计以及超声波式流量计，意大利MIR 公司Smart one采用涡轮式结构，通过涡轮旋转将发光-光敏二极管进行遮掩，来实现脉冲计数，设备本身不带有任何显示模块，与用户交互通过手机端进行，设计小巧，续航时间长。中科院智能所采用双压差式方案制作肺功能仪，操作简单、精度较高，可用于慢阻肺院外监测。

空天院研制的多参数肺健康监测设备及系统

以上内容摘编自《中国医疗设备》2017年第32卷 06期，作者周旺、贾天震、陈贤祥、方震。

“

下一期【微课堂】将聚焦可穿戴技术在健康监护领域的应用现状及不足，对可穿戴医疗健康监护的发展趋势进行展望。敬请关注。

”

延伸阅读

• 空天院医疗电子团队入选中国医学科学院创新单元