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不抽血、不貼片的智能手表如何進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)?PPG、ECG兩項(xiàng)技術(shù)是核心

來源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2024年12月23日 08:26

近幾年來智能手表與智能手環(huán)正成為最熱門的穿戴設(shè)備,這些產(chǎn)品在相對(duì)傳統(tǒng)的形制之下搭載了各種各樣的小型化設(shè)備,便攜性和直接接觸人體的特性,使其能夠承擔(dān)各種我們?cè)谶^去難以想象的功能,其中比較有趣的例子就是關(guān)于心率、血氧、心電等各種穿戴者健康狀況的檢測(cè)能力。

作為一支智能手表或者手環(huán),它顯然不應(yīng)該在需要啟用這些功能時(shí)給用戶扎一針,或是需要我們手動(dòng)將許多貼片電極粘在身上各處,如果想要這么做,則意味著在作為智能手表的同時(shí),它還要滿足作為醫(yī)療器械的規(guī)范,并且在使用上也可能受到限制,這就有些舍本逐末了。

不能采用任何侵入式或采樣式的檢測(cè)方法,也就意味著智能手表在健康監(jiān)測(cè)功能上需要另外尋找一種間接路徑,同時(shí)容忍這種相對(duì)間接的方法可能產(chǎn)生的一些誤差,達(dá)到一種使用性與功能性的平衡。這也是為什么我們可以說智能手表提供的健康監(jiān)測(cè)數(shù)值僅供參考,在有需要時(shí)及時(shí)就醫(yī)咨詢才能最大程度保護(hù)我們的身體健康。

回到健康監(jiān)測(cè)功能上,智能手表產(chǎn)品配備的兩種主流技術(shù)分別是PPG與ECG。

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PPG全稱為光電容積脈搏波描記法。原理上看,它通過向皮膚發(fā)射一定波長的光束(一般是綠光),隨后通過透射或反射方式由光電接收器接受,將這一過程中檢測(cè)到的由于血液循環(huán)產(chǎn)生的周期性光強(qiáng)度變化進(jìn)行處理和顯示,產(chǎn)生脈搏數(shù)據(jù)。PPG也可以用于測(cè)量血氧數(shù)值,原理在于含氧量不同的血液反射率不同,同樣可以通過光電接收器檢測(cè)其變化,再通過算法進(jìn)行處理和估算,得出血氧數(shù)值。

PPG技術(shù)能夠推算出脈搏、血氧甚至是血壓,優(yōu)點(diǎn)自然在于無需進(jìn)行采樣,比較適合進(jìn)行常態(tài)化的監(jiān)測(cè)。而缺點(diǎn)則在于它有些過于“間接”了,采集透射或反射的光信號(hào)過程中很容易受環(huán)境干擾,例如穿戴時(shí)的貼合程度、穿戴者本身的運(yùn)動(dòng)、體表汗液等其他可能影響光電檢測(cè)的因素,并且它依然更多依靠算法給出數(shù)值,“估計(jì)”的成分更高。

因此,也有部分智能手表產(chǎn)品針對(duì)特定的測(cè)血壓需求配備了小型氣囊與壓力傳感器,采用更加傳統(tǒng)、貼近臨床方法的示波法精確測(cè)量血壓。

而ECG,它依然指的是心電圖,只不過應(yīng)用在智能手表上時(shí),與我們?cè)卺t(yī)院中常見的大型設(shè)備和多個(gè)貼片電極的監(jiān)測(cè)方法在規(guī)模上有很大差距。原理在于采集生物電信號(hào),人體不同部位存在的電位差及其變化在通過算法處理后,能夠還原出包括心率在內(nèi)的多種數(shù)值。

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在醫(yī)院中,測(cè)心電圖一般會(huì)在胸腹等部位布置多個(gè)貼片電極,目的是在距離心臟足夠遠(yuǎn)的位置上讀取盡量強(qiáng)的信號(hào),但手表僅僅是一個(gè)固定在手腕上的設(shè)備,要如何達(dá)成這一條件呢?主流解決方案是測(cè)量時(shí)讓非佩戴手接觸手表表冠,也就是測(cè)量從佩戴手手腕到非佩戴手指尖的電位差。

智能穿戴設(shè)備上ECG原理的測(cè)量方法相對(duì)PPG更精準(zhǔn)一些,但覆蓋面相對(duì)更小了,心電圖本身能反映出相當(dāng)多人體健康方面的數(shù)據(jù),但目前在智能手表上的應(yīng)用顯然無法達(dá)到醫(yī)院專業(yè)設(shè)備的靈敏度和處理能力。因此ECG較為準(zhǔn)確且可供參考的數(shù)據(jù)僅有心率,各家智能穿戴品牌要如何將PPG和ECG的數(shù)值進(jìn)行整合處理得出健康管理方案,還要由各自的算法水平?jīng)Q定。

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歸根結(jié)底,智能穿戴設(shè)備由于無法突破尺寸的物理限制,在健康監(jiān)測(cè)功能上都要依靠算法補(bǔ)充,在我們健康管理中的地位也以實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警為主,更加突出全天候和便攜性而不是專業(yè)性。不過各式各樣的智能穿戴設(shè)備正在朝著主動(dòng)影響我們生活的方向發(fā)展,例如時(shí)下的智能手表不僅能夠進(jìn)行健康監(jiān)測(cè),還能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)智能家居等生態(tài)進(jìn)行一些智能化的環(huán)境調(diào)節(jié),帶來一種充滿未來感的家庭生活場(chǎng)景。

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