研究可穿戴設備血壓監測功能的精準性

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

　　摘要：研究某一品牌智能手環測量血壓功能的精準性，為該類智能手環在健康監測中的應用提供依據。方法：以某一品牌智能手環作為研究器材，與水銀血壓計共同測量，對兩者的血壓檢測結果進行對比研究。結果：在血壓測試正確率方面，該品牌的智能手環對于血壓測試結果的正確率為81.53％；在血壓測試真實性方面，該智能手環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）。結論：該品牌的智能手環在血壓監測方面的精準性較高，但在具體測量數值上差異較大，因此應該多注重智能手環功能的校正以及新功能的開發。

　　關鍵詞：智能手環；水銀血壓計；精準性；高血壓

　　0 引言

　　可穿戴設備即為可以穿戴或者佩戴在人身體上的設備的總稱，是一種輔助人的便攜設備，是可穿戴技術的實現方式 ^[1-2] 。目前在市場上主流形式的可穿戴設備有穿戴相機、智能手表、智能眼鏡、智能手環、可穿戴醫療設備等 ^[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，可穿戴醫療技術強勢興起，可穿戴醫療設備層出不窮 ^[4] 。目前可穿戴設備更多的開發和使用于健康監測方面，例如測量監測血壓、心率、血糖以及監測睡眠時間等，能夠有效地幫助人們隨時隨地監測自身的健康狀況，對于慢性病的預防和疾病預后效果都有一定的促進作用。研究顯示，2016年智能手環占整個可穿戴裝置市場的57.8% ^[5] 。與國外可穿戴技術的研究相比，我國起步相對較晚，但發展很快 ^[6] 。美國的一項研究指出，有大約16%的人使用包括智能手環在內的可穿戴設備，且今后會不斷增長 ^[7-8] 。目前在國內被廣大群眾熟知的可穿戴設備是智能手環，如今市場上的智能手環也基本具有測量血壓、心率、運動步數等功能，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的精準性還未得到科學的驗證與評價，因此暫時不能替代醫用血壓計。 本文主要是以某一品牌的智能手環為實驗器材，研究其血壓監測功能方面的精準性，為該類智能手環在健康監測中的應用提供依據。

　　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、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據以及完成數據上傳等功能。

　　1.4 檢測方法

　　調查人員向研究對象展示和講解調查問卷以及知情同意書的相關內容，征得同意后開始問卷調查，并讓研究對象簽署知情同意書。利用問卷調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（手環佩戴史）。

　　對于高血壓的測量方法如下：若對象在調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；若已經進行了劇烈運動，先讓其靜坐半小時左右，觀察其平復情況，以此確保研究對象能在較為平和的狀態下進行測試。在此過程中，調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查人員自身的手機進行展示以及測量。調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），連續測量三次并記錄。隨后參考實驗智能手環的說明書，將手環戴在研究對象的手腕距離手腕3 cm~5 cm處，并調整腕帶寬松程度，使其貼合。將手機上實驗智能手環對應的APP軟件成功開啟，輸入水銀血壓計所測得三次數據的平均值，進行手環測量之前的數據矯正。隨后利用手環進行血壓測量，同水銀血壓計一樣，左右手輪流測量總共三次，并記錄數據。

　　1.5 觀察與評價指標

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

　　1.6 統計學方法

　　利用Excel2007版對數據進行統計整理，并利用SPSS17.0對數據進行分析，通過卡方檢驗來比較兩組數據，同時繪制ROC曲線圖。

　　2 結果

　　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，兩種方法所測結果均為高血壓或均為非高血壓為正確結果，即檢測結果與標準值檢測結果一致才為正確結果。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；擁有手環佩戴史的有98例，沒有使用該實驗智能手環的有216例。按照是否有手環佩戴史，性別，分別統計每組的正確率。其中，男性和女性正確率分別為80.58%和82.64%。經卡方檢驗，P值大于 0.05，說明不同性別高血壓患者測試結果正確率差異不具有統計學意義。擁有手環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的群體血壓測量正確率為80.09%，經卡方檢驗，P值大于 0.05，說明是否有手環佩戴史的高血壓患者測試結果正確率差異不具有統計學意義。

　　2.2 血壓檢測真實性

　　將不同組別測試總體結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%；綜合反映檢測結果真實性指標結果顯示約登指數0.64，陽性似然比3.38，陰性似然比0.16。如表2所示，其中男性組檢測結果的靈敏度最低，女性組測試結果的特異度最高。

　　綜合水銀血壓計檢測血壓和智能手環監測系統篩檢結果的真實性指標，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，顯示智能手環檢測結果真實程度較高，對高血壓人群的血壓監測真實性較好，如圖1所示。

　　3 討論

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

　　面對大眾對慢病管理日益迫切需求，醫療資源緊缺的現狀顯然已經無法滿足，一種院內治療結合院外健康監護的模式受到越來越多關注 ^[4] ，相比較于已經投入醫學使用的血壓計，智能手環面臨最大的問題則是它的精準性以及功能的校正問題，而已經上市的智能手環還需要大量的實驗和數據來證明這一點。對于智能手環而言，測量的數據是否與實際血壓數值有偏差，以及如何校正偏差，都是需要進行科學驗證和評價后方可獲得答案。智能可穿戴設備能夠指導和鼓勵人們擁有更健康的生活習慣 ^[9-12] ，但是已確診的高血壓患者不能只依賴智能手環作為運動指導依據，并且關于可穿戴設備功能的校正和新功能的開發應更多被考慮 ^[13] 。

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