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(huì)在用戶日常鍛煉過(guò)程中測(cè)量心率、估算卡路里消耗并跟蹤距離和高度。作為運(yùn)動(dòng)追蹤器，這些設(shè)備在滿足用戶對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)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(fèi)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(wú)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(cè)量，但實(shí)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(jí)血壓 (BP) 測(cè)量可能會(huì)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(cè)量的設(shè)備的可用性將對(duì)公眾健康產(chǎn)生巨大影響。下面檢查這些設(shè)備在測(cè)量血壓方面的有效性。

為什么連續(xù)血壓測(cè)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(guó)近一半的成年人被診斷患有高血壓。盡管高血壓會(huì)增加患心臟病和中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)，但只有不到四分之一的人的高血壓得到控制。一項(xiàng)研究表明，高血壓每年給美國(guó)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(jí)保健醫(yī)生 (PCP) 測(cè)量血壓是家常便飯，我們幾乎不會(huì)去想它。準(zhǔn)確測(cè)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(dòng)脈壓隨著心肌收縮上升到最高水平時(shí)測(cè)量它們，當(dāng)動(dòng)脈壓隨著心肌收縮下降到最低水平時(shí)測(cè)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(shí)中：臨床血壓測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)是導(dǎo)管插入術(shù)，它通過(guò)將應(yīng)變計(jì)放置在與動(dòng)脈血液接觸的液體中來(lái)測(cè)量瞬時(shí)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(huì)使用一種稱為聽(tīng)診的技術(shù)。在這種標(biāo)準(zhǔn)的臨床方法中，醫(yī)生使用聽(tīng)診器聽(tīng)取獨(dú)特的心音（稱為柯氏音），并觀察壓力計(jì)，同時(shí)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(jiǎn)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(cè)量的振蕩壓力幅度中發(fā)現(xiàn)的已知關(guān)系來(lái)估計(jì) BP。

即使使用家用血壓監(jiān)測(cè)儀，袖帶的使用也有效地排除了連續(xù)血壓測(cè)量，臨床上稱為動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè) (ABPM)。ABPM 被認(rèn)為對(duì)于找到一個(gè)人的真實(shí)血壓至關(guān)重要，特別是對(duì)于估計(jì)有三分之一的高血壓患者來(lái)說(shuō)，他們因暫時(shí)性高血壓（稱為白大衣高血壓）或暫時(shí)性低血壓（隱匿性高血壓）而被錯(cuò)誤分類為高血壓，測(cè)量時(shí)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(jià)格昂貴，通常不在健康保險(xiǎn)范圍內(nèi)，這有效地阻止了它們的常規(guī)使用。相對(duì)低成本的無(wú)袖帶 BP 可穿戴設(shè)備的可用性可能會(huì)改變游戲規(guī)則，使識(shí)別和治療高血壓所需的常規(guī) ABPM 成為可能。

為什么無(wú)袖血壓計(jì)可穿戴設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性

下一代無(wú)袖帶血壓可穿戴設(shè)備依賴于與傳統(tǒng)血壓測(cè)量方法截然不同的技術(shù)。這些可穿戴設(shè)備使用來(lái)自消費(fèi)者心率監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)量血容量變化可用于跟蹤與心室收縮相關(guān)的動(dòng)脈壓力波，心室收縮使全身血液脈動(dòng)。通過(guò)測(cè)量此脈壓波沿已知距離傳遞所需的時(shí)間，可以計(jì)算出相應(yīng)的脈搏波速度（PWV）。使用已知的血液動(dòng)力學(xué)關(guān)系，PWV 又可以用于計(jì)算血壓。盡管如此，在可穿戴設(shè)計(jì)中使用這些原則在多個(gè)層面上都具有挑戰(zhàn)性。

對(duì)于無(wú)袖帶 BP 可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，第一個(gè)挑戰(zhàn)在于獲得準(zhǔn)確的 PWV 測(cè)量值。研究人員已經(jīng)發(fā)展出兩種主要的 PWV 測(cè)定方法：

脈搏傳輸時(shí)間 (PTT)，它使用從已知距離分開的身體的兩個(gè)不同部位獲取的 PPG 測(cè)量值來(lái)計(jì)算 PWV，

脈搏到達(dá)時(shí)間 (PAT)，通過(guò)比較使用 PPG 測(cè)量的脈搏波的到達(dá)與相同脈搏的相關(guān) R 波來(lái)計(jì)算 PWV，R 波是心電圖 (ECG) QRS 復(fù)合波中的峰值。

研究人員在測(cè)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(jī)器學(xué)習(xí)方法正被用于通過(guò)分析脈搏波形本身的形狀來(lái)估計(jì)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(dòng)脈壁彈性、血液粘度等動(dòng)態(tài)特性外，心血管系統(tǒng)因人而異的差異也使計(jì)算絕對(duì)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(lái)校準(zhǔn)其他無(wú)袖帶的設(shè)備。

盡管無(wú)袖帶血壓測(cè)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(duì)臨床準(zhǔn)確性的期望與用戶對(duì)最大便利的期望之間找到中間立場(chǎng)。事實(shí)上，下一代基于健康的可穿戴設(shè)計(jì)可能會(huì)演變成兩條軌道：一條強(qiáng)調(diào)臨床級(jí)生命體征測(cè)量的準(zhǔn)確性，另一條強(qiáng)調(diào)消費(fèi)者健康和保健的便利性。

結(jié)論

未來(lái)的健康和健身消費(fèi)設(shè)備可能會(huì)推動(dòng)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(jì)的生命體征測(cè)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(yǔ)音分析、睡眠跟蹤和身體成分。通過(guò)強(qiáng)調(diào)用戶的便利性和信息的廣度，新興的消費(fèi)者可穿戴設(shè)備確實(shí)可以在促進(jìn)健康方面大有幫助。

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