可穿戴设备在促进健康方面能走多远？

健身手环、智能手表和其他用于健康和健身的可穿戴设备通常会在用户日常锻炼过程中测量心率、估算卡路里消耗并跟踪距离和高度。作为运动追踪器，这些设备在满足用户对运动强度和健身水平的更多信息的需求方面大有帮助，但下一步是什么？可穿戴设备能否进一步改善用户的整体健康状况？他们能否在不损害当前便利性的情况下这样做？

就目前的形式而言，消费者可穿戴设备作为易于使用的设备已获得认可，可以提供大量信息，而用户只需付出很少的努力或无需付出任何努力。尽管可穿戴设备有望提供更详细的健康数据，包括生命体征测量，但实现这一承诺既是技术挑战，也是可用性挑战。例如，尝试提供临床级血压 (BP) 测量可能会在可穿戴设备当前操作的方便、大部分透明的方式中引入一些摩擦。尽管如此，提供连续血压和生命体征测量的设备的可用性将对公众健康产生巨大影响。下面检查这些设备在测量血压方面的有效性。

为什么连续血压测量至关重要

根据疾病控制和预防中心 (CDC) 的数据，美国近一半的成年人被诊断患有高血压。尽管高血压会增加患心脏病和中风的风险，但只有不到四分之一的人的高血压得到控制。一项研究表明，高血压每年给美国造成约 1310 亿美元的损失，2017 年每天有近 1300 人因此丧命。

由您的初级保健医生 (PCP) 测量血压是家常便饭，我们几乎不会去想它。准确测量血压几乎与了解隐藏在收缩压值细微变化中的心血管影响一样复杂。当动脉压随着心肌收缩上升到最高水平时测量它们，当动脉压随着心肌收缩下降到最低水平时测量舒张压。获得准确血压结果的困难可能反映在以下事实中：临床血压测量的金标准是导管插入术，它通过将应变计放置在与动脉血液接触的液体中来测量瞬时血压。

导尿当然不是您在 PCP 例行就诊期间期望进行的操作。相反，您的 PCP 可能会使用一种称为听诊的技术。在这种标准的临床方法中，医生使用听诊器听取独特的心音（称为柯氏音），并观察压力计，同时放气放置在上臂上的先前充气的袖带。家用 BP 设备使用一种更简单且不太准确的方法，称为示波法，该方法使用内置压力传感器的袖带测量的振荡压力幅度中发现的已知关系来估计 BP。

即使使用家用血压监测仪，袖带的使用也有效地排除了连续血压测量，临床上称为动态血压监测 (ABPM)。ABPM 被认为对于找到一个人的真实血压至关重要，特别是对于估计有三分之一的高血压患者来说，他们因暂时性高血压（称为白大衣高血压）或暂时性低血压（隐匿性高血压）而被错误分类为高血压，测量时医生办公室、诊所或医院的医疗保健提供者。ABPM 设备价格昂贵，通常不在健康保险范围内，这有效地阻止了它们的常规使用。相对低成本的无袖带 BP 可穿戴设备的可用性可能会改变游戏规则，使识别和治疗高血压所需的常规 ABPM 成为可能。

为什么无袖血压计可穿戴设计具有挑战性

下一代无袖带血压可穿戴设备依赖于与传统血压测量方法截然不同的技术。这些可穿戴设备使用来自消费者心率监测器和健身可穿戴设备中用于光电体积描记术 (PPG) 的相同光学传感器的数据提取 BP 测量值。

PPG 依赖于与每次心脏收缩相关的血容量周期性增加引起的皮肤光学变化。原则上，相同的光学测量血容量变化可用于跟踪与心室收缩相关的动脉压力波，心室收缩使全身血液脉动。通过测量此脉压波沿已知距离传递所需的时间，可以计算出相应的脉搏波速度（PWV）。使用已知的血液动力学关系，PWV 又可以用于计算血压。尽管如此，在可穿戴设计中使用这些原则在多个层面上都具有挑战性。

对于无袖带 BP 可穿戴设备的设计者来说，第一个挑战在于获得准确的 PWV 测量值。研究人员已经发展出两种主要的 PWV 测定方法：

脉搏传输时间 (PTT)，它使用从已知距离分开的身体的两个不同部位获取的 PPG 测量值来计算 PWV，

脉搏到达时间 (PAT)，通过比较使用 PPG 测量的脉搏波的到达与相同脉搏的相关 R 波来计算 PWV，R 波是心电图 (ECG) QRS 复合波中的峰值。

研究人员在测量 PTT 和 PAT 方面取得了很大进展，新方法不断涌现。例如，机器学习方法正被用于通过分析脉搏波形本身的形状来估计血压。即便如此，在解释结果方面仍然存在重大挑战。除了动脉壁弹性、血液粘度等动态特性外，心血管系统因人而异的差异也使计算绝对血压的任务变得非常复杂。因此，研究人员发现，目前所有的方法都需要定期使用袖带来校准其他无袖带的设备。

尽管无袖带血压测量存在巨大困难，但研究人员仍然相信可以找到合适的解决方案——特别是如果可以在医疗保健提供者对临床准确性的期望与用户对最大便利的期望之间找到中间立场。事实上，下一代基于健康的可穿戴设计可能会演变成两条轨道：一条强调临床级生命体征测量的准确性，另一条强调消费者健康和保健的便利性。

结论

未来的健康和健身消费设备可能会推动更多的主观指标，更多地关注帮助用户采取健康的行为。除了估计的生命体征测量外，这些设备还将整合更多类型的传感器和感官模式，例如亚马逊 Halo 可穿戴设备中提供的语音分析、睡眠跟踪和身体成分。通过强调用户的便利性和信息的广度，新兴的消费者可穿戴设备确实可以在促进健康方面大有帮助。

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