研究可穿戴设备血压监测功能的精准性

　　黄雨薇，董壮壮，张雨亭，张玉鹏，谭晓东（武汉大学健康学院，湖北 武汉 430071）

　　摘要：研究某一品牌智能手环测量血压功能的精准性，为该类智能手环在健康监测中的应用提供依据。方法：以某一品牌智能手环作为研究器材，与水银血压计共同测量，对两者的血压检测结果进行对比研究。结果：在血压测试正确率方面，该品牌的智能手环对于血压测试结果的正确率为81.53％；在血压测试真实性方面，该智能手环总体检测血压的灵敏度85.62%，假阴性率13.82%，特异度77.98%，假阳性率22.84%。同时绘制受试者工作特征曲线（ROC曲线），得知 ROC曲线的曲线下面积为0.818（95% CI = 0.786，0.907）。结论：该品牌的智能手环在血压监测方面的精准性较高，但在具体测量数值上差异较大，因此应该多注重智能手环功能的校正以及新功能的开发。

　　关键词：智能手环；水银血压计；精准性；高血压

　　0 引言

　　可穿戴设备即为可以穿戴或者佩戴在人身体上的设备的总称，是一种辅助人的便携设备，是可穿戴技术的实现方式 ^[1-2] 。目前在市场上主流形式的可穿戴设备有穿戴相机、智能手表、智能眼镜、智能手环、可穿戴医疗设备等 ^[3] 。

　　近年来，随着人口老龄化程度日益明显，健康需求、保健意识与日俱增，可穿戴医疗技术强势兴起，可穿戴医疗设备层出不穷 ^[4] 。目前可穿戴设备更多的开发和使用于健康监测方面，例如测量监测血压、心率、血糖以及监测睡眠时间等，能够有效地帮助人们随时随地监测自身的健康状况，对于慢性病的预防和疾病预后效果都有一定的促进作用。研究显示，2016年智能手环占整个可穿戴装置市场的57.8% ^[5] 。与国外可穿戴技术的研究相比，我国起步相对较晚，但发展很快 ^[6] 。美国的一项研究指出，有大约16%的人使用包括智能手环在内的可穿戴设备，且今后会不断增长 ^[7-8] 。目前在国内被广大群众熟知的可穿戴设备是智能手环，如今市场上的智能手环也基本具有测量血压、心率、运动步数等功能，由于其较低的费用以及便捷程度，使其普及程度较高。但是不同品牌的智能手环的精准性还未得到科学的验证与评价，因此暂时不能替代医用血压计。 本文主要是以某一品牌的智能手环为实验器材，研究其血压监测功能方面的精准性，为该类智能手环在健康监测中的应用提供依据。

　　1 对象与方法

　　1.1 研究对象

　　本研究选取湖北省恩施市宣恩县高血压患者为实验对象，利用若干只同一品牌手环和两个水银血压计对每位研究对象进行血压测量。

　　1.2 纳入与排除标准

　　1）纳入标准：①高血压患者，有服用降压药历史；②会使用智能手机；③签订知情同意书。2）排除标准：不愿意参与问卷调查和实验测试。

　　1.3 仪器与材料

　　本研究所使用的仪器包含若干只实验智能手环、两个同类型的水银血压计和若干部智能手机。所有实验手环和智能手机均无运行迟缓、充电等硬件故障，均能正常显示测量数据以及完成数据上传等功能。

　　1.4 检测方法

　　调查人员向研究对象展示和讲解调查问卷以及知情同意书的相关内容，征得同意后开始问卷调查，并让研究对象签署知情同意书。利用问卷调查询问得知对象是否为高血压患者、是否有高血压服药史以及是否有使用过该实验手环（手环佩戴史）。

　　对于高血压的测量方法如下：若对象在调查前并无进行任何剧烈运动以及可能会影响血压心率的活动，先让研究对象静坐3~5min；若已经进行了剧烈运动，先让其静坐半小时左右，观察其平复情况，以此确保研究对象能在较为平和的状态下进行测试。在此过程中，调查人员询问研究对象是否有智能手机，并检查手机有无硬件问题。若无智能手机则利用调查人员自身的手机进行展示以及测量。调查人员先参照水银血压计测试的标准，利用水银血压计对调查对象测试血压并记录测量值，两只手轮流测量（左右测量顺序随机开始），连续测量三次并记录。随后参考实验智能手环的说明书，将手环戴在研究对象的手腕距离手腕3 cm~5 cm处，并调整腕带宽松程度，使其贴合。将手机上实验智能手环对应的APP软件成功开启，输入水银血压计所测得三次数据的平均值，进行手环测量之前的数据矫正。随后利用手环进行血压测量，同水银血压计一样，左右手轮流测量总共三次，并记录数据。

　　1.5 观察与评价指标

　　将水银血压计测量结果和实验智能血压测量结果与我国规定的高血压标准（收缩压≥140 mmHg，舒张压≥90 mmHg）进行比对，以水银血压计测量结果所得到的血压判断情况为金标准，来统计计算实验智能手环所测的正确率和真实性的情况，以此判断该手环血压监测功能的精准性。

　　1.6 统计学方法

　　利用Excel2007版对数据进行统计整理，并利用SPSS17.0对数据进行分析，通过卡方检验来比较两组数据，同时绘制ROC曲线图。

　　2 结果

　　2.1 血压测试正确率

　　本次研究总共检测血压317人次，获取共计317份问卷，其中整理后剔除3份无效问卷，有效问卷共有314份。对于同一个对象来说，两种方法所测结果均为高血压或均为非高血压为正确结果，即检测结果与标准值检测结果一致才为正确结果。其中正确256例，总体正确率为81.53%。如表1所示，其中男性170例，女性144例；拥有手环佩戴史的有98例，没有使用该实验智能手环的有216例。按照是否有手环佩戴史，性别，分别统计每组的正确率。其中，男性和女性正确率分别为80.58%和82.64%。经卡方检验，P值大于 0.05，说明不同性别高血压患者测试结果正确率差异不具有统计学意义。拥有手环佩戴史的群体血压测量正确率为84.69%，没有使用该实验智能手环的群体血压测量正确率为80.09%，经卡方检验，P值大于 0.05，说明是否有手环佩戴史的高血压患者测试结果正确率差异不具有统计学意义。

　　2.2 血压检测真实性

　　将不同组别测试总体结果真实性指标进行对比，总体检测血压的灵敏度85.62%，假阴性率13.82%，特异度77.98%，假阳性率22.84%；综合反映检测结果真实性指标结果显示约登指数0.64，阳性似然比3.38，阴性似然比0.16。如表2所示，其中男性组检测结果的灵敏度最低，女性组测试结果的特异度最高。

　　综合水银血压计检测血压和智能手环监测系统筛检结果的真实性指标，绘制受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，即ROC曲线）。 ROC曲线的曲线下面积AUG = 0.818（95% CI= 0.786，0.907），曲线整体靠左上，显示智能手环检测结果真实程度较高，对高血压人群的血压监测真实性较好，如图1所示。

　　3 讨论

　　研究中发现，对于高血压测量判断方面，该实验智能手环与水银血压计所测得结果大体一致，且在统计学角度来说，性别和有无手环穿戴史并无明显差异。然而在实际测量过程中，手环与水银血压计在具体测量数值上相差较大，其原因可能是由于手环测量之前，需要在手机软件上设置初始血压值，在校正之后才能进行手环血压测量。如果初始血压值不准确，可能会影响手环测量的血压数值偏高或偏低，从而可能会导致手环对血压实际情况的测量。该实验手环所测得正确率高以及灵敏度的结果，均不能代表现目前在市面上其他智能手环在高血压监测方面的准确性。

　　面对大众对慢病管理日益迫切需求，医疗资源紧缺的现状显然已经无法满足，一种院内治疗结合院外健康监护的模式受到越来越多关注 ^[4] ，相比较于已经投入医学使用的血压计，智能手环面临最大的问题则是它的精准性以及功能的校正问题，而已经上市的智能手环还需要大量的实验和数据来证明这一点。对于智能手环而言，测量的数据是否与实际血压数值有偏差，以及如何校正偏差，都是需要进行科学验证和评价后方可获得答案。智能可穿戴设备能够指导和鼓励人们拥有更健康的生活习惯 ^[9-12] ，但是已确诊的高血压患者不能只依赖智能手环作为运动指导依据，并且关于可穿戴设备功能的校正和新功能的开发应更多被考虑 ^[13] 。

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　　本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第7期第54页，欢迎您写论文时引用，并注明出处