可穿戴設備用于家庭心臟康復運動的研究進展

于天卓，高瑞桐，許林琪，李峰

心臟康復是心血管疾病二級預防的ⅠA級推薦項目[1]，已被公認可以改善心血管疾病患者的運動能力、生活質量和心理健康，還可以降低病死率、發病率和意外住院率[2]。基于家庭的心臟康復近年來因其靈活方便和能融入常規家庭生活等優勢而逐漸受到重視，其可在各種環境中進行，包括家庭或其他非臨床環境，如社區中心、健康俱樂部和公園[3]；相較基于醫學中心的心臟康復，家庭心臟康復可幫助患者擺脫交通障礙，減少日程安排與康復計劃不協調等限制[4]；且最近一項針對獲得心臟康復轉診資格患者的研究發現，當可以選擇家庭或醫學中心方式接受心臟康復時，近一半的患者傾向基于家庭的方式[5]。已有證據表明，家庭心臟康復對心血管疾病危險因素控制方面的短期改善效果較好，且依從性較好[6]。但基于運動的心臟康復在沒有醫護人員監督的家庭環境中進行，會存在諸如運動強度達不到康復要求、缺乏與醫護人員面對面的監控與交流、高風險患者易出現安全問題等挑戰[3]。日漸興起的可穿戴設備為解決這些挑戰帶來了新思路[7]。本文對可穿戴設備用于家庭心臟康復運動的相關研究進行綜述，以期為我國心血管疾病患者的生命全程護理提供參考。

1 可穿戴設備概述

移動醫療是居家康復的重要媒介，其作為數字健康的分支，包括用于健康服務的可穿戴設備[6]。健康領域可穿戴設備被定義為能夠直接穿戴在身上的便攜式醫療或健康電子設備，可以在軟件支持下感知、記錄、分析、調控或干預，甚至治療疾病或維護健康狀態[8]，具有可移動性、可穿戴性、可持續性、簡單操作性和可交互性的特征。近年來隨著云服務和大數據的發展，應用于心臟康復領域的可穿戴設備應運而生，它的興起一方面在于人們對量化自我的需求長期存在；另一方面在于隨著心血管疾病負擔加重和人口老齡化加劇，人們對于能夠實現遠程監測的醫療可穿戴設備需求量不斷增加[9]。

2 可穿戴設備類型及主要功能

根據不同的功能側重，與家庭心臟康復運動相關的可穿戴設備主要分為運動指導、運動記錄、遠程監管和危險預警4種類型。運動指導可穿戴設備主要是通過測量心率來評估運動強度，繼而利用聲音或光信號對患者的運動訓練給予指導和提示，以此提高心臟康復運動有效性。運動記錄可穿戴設備則是通過記錄身體活動并結合目標設定和行為反饋等行為改變技術來幫助患者改變行為，養成更好的健康行為習慣，從而促進心臟康復運動持久性。而遠程監管可穿戴設備主要是作為遠程患者監測系統的關鍵環節，通過采集患者生理參數數據，為監測中心的醫護人員提供供其分析、評估和監管的數據信息，來增加心臟康復運動的專業性。危險預警可穿戴設備主要是通過監控患者的心電情況，對于出現的心律失常等危險情況進行報警，保障了心臟康復運動的安全性。

3 應用可穿戴設備對家庭心臟康復運動的影響

3.1指導運動訓練，提高家庭心臟康復運動有效性 達到一定運動強度的運動訓練是心臟康復的基石[10]，運動強度是決定最佳運動水平和運動效果的重要因素[11]。但是運動強度對于患者來說往往很難把控，如果運動強度過低則無法達到改善心肺適應能力的目的，如果運動強度過高則會增加心血管事件發生的風險[12]。對于參加家庭心臟康復計劃的患者，在運動訓練過程中保持適當的運動強度是提高心臟康復有效性的關鍵。心率是監測患者運動強度的最重要指標，如何使患者運動強度達到靶心率水平是心臟康復的核心環節[13]。可穿戴設備可通過實時測量心率使患者的運動強度保持在適當水平，以此提高家庭心臟康復運動有效性。Lee等[14]自行開發的專用心臟康復腕表式可穿戴傳感器(Dedicated Cardiac Rehabilitation Wearable sensor,DCRW)，通過比較實時測量的運動心率和運動前預先設定的目標心率區域自動向患者推薦運動強度，可有效指導心臟康復運動。Li等[15]使用便攜可穿戴式心電圖監護儀Inticare-MC-06(濟寧中科大象醫療電子科技股份有限公司研發產品)，在進行家庭心臟康復運動時粘貼于心力衰竭患者胸部，其可根據心率評估運動強度，并及時提醒患者，確保運動強度在預設范圍內。余濱賓等[13]采用的uCare RG10動態心電記錄儀，可根據患者自身情況設定康復訓練時的目標心率區域，當其監測到患者運動時心率高于或低于目標心率區域時，便會發出語音提示，從而保證患者在家進行心臟康復運動的有效性。醫療保健提供者需每3～6個月根據患者病情開具包括最大心率、目標心率區域、運動類型及運動持續時間等在內的最新心臟康復運動處方，并指導、幫助患者將運動參數錄入可穿戴設備，確保參數存儲完好，以便患者的院外心臟康復得以順利進行。護理人員應妥善記錄并保管患者的心率及運動數據，可在未來的研究中與開發公司合作，研發基于運動趨勢軌跡自動推薦運動參數的可穿戴設備系統。

3.2增加身體活動，改善家庭心臟康復運動依從性 身體活動是減少心血管疾病風險，延緩心血管疾病進展，降低心血管疾病病死率的最佳方式之一[16]，提高身體活動水平已成為心血管疾病患者延續性護理不可分割的組成部分[17]。可一旦Ⅰ期院內和Ⅱ期門診心臟康復結束，患者運動依從性便會降低[18]。因此，在Ⅲ期院外家庭心臟康復過程中增加患者身體活動，改善運動依從性是必不可少的。加速度計、計步器等是被稱為“量化自我”的可穿戴設備，是簡單且理想的自我監測工具，通過記錄和反饋有關身體活動等行為信息來激勵患者養成更好的習慣，并提供行為強化，從而改善健康狀況[19]，并被證實能夠顯著增加和促進身體活動[20]，特別是在基于行為改變理論來提供諸如短信、電話和個性化服務等額外支持的情況下，其能夠改善患者的運動依從性，促進院外長期家庭心臟康復運動的持久性[21]。Guiraud等[22]讓Ⅰ期院內心臟康復結束后身體活動依從性不佳的患者佩戴MyWellness Key加速度計記錄身體活動，并每隔15 d通過電話采訪給予反饋和支持，研究結束時發現，加速度計記錄聯合電話支持是改善患者身體活動依從性的有效策略。Butler等[23]研究發現，以計步器Yamax Digiwalker 700B為基礎，聯合電話指導進行行為咨詢、目標設定和提供額外身體活動建議的干預方式，可提高Ⅰ期院內心臟康復結束后患者的身體活動水平。Frederix等[24]招募完成Ⅱ期門診心臟康復患者，要求干預組患者佩戴可讀取并可記錄每日有氧步數、常規步數和總步數的三軸加速度計，當患者將每周運動數據上傳至在線患者賬戶后，便會通過短信或電子郵件獲得有關身體活動的個性化自動反饋和新步數目標設定，而對照組患者僅在研究節點為測量目的佩戴不可讀加速度計，結果發現與每日有氧步數相關的峰值攝氧量在干預組患者中顯著增加。相對便捷且便宜的加速度計或計步器等可穿戴設備除了能夠增加身體活動，改善運動依從性之外，與采用自我報告的身體活動監測方式相比，還具有避免回憶偏倚和由于社會期望而夸大身體活動的優點，且監測值準確，可以獲得關于身體活動的詳細類型、強度和量的信息。因此，護理人員應利用可穿戴設備對Ⅲ期院外家庭心臟康復患者進行干預，維持在Ⅰ期院內和Ⅱ期門診心臟康復中所獲得的健康和身體活動水平，康復護士也應熟悉并掌握這些可穿戴設備的操作與維護方法，便于指導患者使用。

3.3實現遠程監管，增加家庭心臟康復運動專業性 可穿戴設備通過采集心電圖等生理數據，能夠實現醫療護理專業人員對患者的遠程健康監管，解決家庭心臟康復缺少面對面監控與交流這一問題，使家庭心臟康復運動更具專業性。王昭昭等[25]運用小米運動手環，獲取Ⅱ期院外心臟康復患者的運動心率、運動步數和運動時間等數據，并指導患者將數據同步上傳至小米應用程序云端，以便心臟康復小組(由責任護士與主管醫生等組成)收集數據，并根據數據制訂患者下一周的康復計劃。Li等[15]采用的遠程心電監測系統要求患者在運動訓練時將便攜可穿戴式心電圖監護儀粘貼在胸部，所記錄的心電圖數據便會通過藍牙傳輸到智能手機應用程序中，云服務平臺會采用獨特的算法實時分析數據，供醫生、護士檢查和診斷，提供監測報告。Piotrowicz等[26]使用基于家庭的遠程監控心臟康復系統EHO3，該系統為每例患者預先設定了訓練課程，患者在進行運動訓練時可佩戴EHO3所包括的微型設備來記錄心電圖數據，還可在運動訓練開始前、結束后或任何時候，如出現心悸、胸痛等癥狀時將心電圖數據上傳至監測中心，監測中心的醫生、護士會對數據進行分析，達到判斷與反饋該患者有無運動訓練禁忌和評估特定患者康復計劃安全性、有效性和準確性的目的。Middison等[27]應用REMOTE-CR平臺對冠心病患者進行遠程心臟康復監測和指導，在運動訓練過程中由可記錄心率、呼吸頻率及單導聯心電圖的可穿戴傳感器將生理數據通過4G或Wifi上傳至網絡應用程序，患者可通過耳機接收運動心臟康復專家實時的個性化音頻指導、反饋和社會支持，并在需要時作出回應。由可穿戴設備引領的遠程心臟康復計劃在臨床實踐中可以作為現有康復服務的補充，其能夠通過增加心臟康復覆蓋范圍、克服可獲得性障礙，并滿足患者獨特偏好來提高總體利用率。我國護理人員應借鑒國外先進經驗并借助日益強大的移動技術，大力研發更具成本效益，更加靈活、交互性強且內容更豐富的遠程心臟康復監測系統，使家庭心臟康復運動更具有專業指導性，并惠及更多需要心臟康復的患者。

3.4監測心電活動，保障家庭心臟康復運動安全性 心血管疾病患者在心臟康復過程中可能出現心律失常或心肌缺血等意外事件，如何有效地監測患者心電情況，防止運動訓練時不良心血管事件的發生至關重要。可穿戴設備具有提供關鍵監測的潛力[28]，且易于穿戴、操作與維護[29]，其可預防和治療心血管不良事件，保障家庭心臟康復運動的安全性。Li等[15]使用的遠程心電監測系統可以檢測出有風險的心律失常，并為患者和監測中心的醫護人員提供早期預警，可以使家庭心臟康復患者克服恐懼、堅持運動。Klein等[30]研發的可穿戴式心臟復律除顫器LifeVest 4000，可以使用胸衣將長期心電圖監測系統與自動體外除顫儀結合在一起。當LifeVest 4000檢測到危及生命的心律失常，如室性心動過速或心室顫動時便會啟動一系列警報并進行電擊除顫，其用于監測家庭心臟康復患者運動過程的心電活動，防治緊急情況是安全有效的。余濱賓等[13]采用的可穿戴式設備uCare RG10動態心電記錄儀，可以實時記錄并監控家庭心臟康復患者的心電活動，當患者出現心率過慢或過快、嚴重心律失常、心肌缺血性改變或跌倒時，記錄儀便會發出語音警報，并將異常心電情況通過短信方式發送給患者親屬，從而保證患者在心血管意外發生時能夠得到及時診治。這些可穿戴設備在保障安全方面起到了舉足輕重的作用，但為了確保佩戴依從性，康復護士或護理人員在指導患者使用時，應考慮到持續佩戴是否舒適的問題，并注意收集患者的訴求，以研發更加小巧、便攜和舒適的可穿戴設備，如將心電圖監測加入生物醫學襯衫中，通過穿著襯衫的舒適性來確保適當的依從性。

4 不足與展望

4.1關注數據信息安全，保護患者隱私權益 心臟康復可穿戴設備能夠存儲患者信息、監測并記錄心電和身體活動情況，將所獲取數據通過藍牙、互聯網等媒介傳輸至智能手機應用程序和云平臺，這樣多環節的數據流動增加了隱私保護的難度。Segura Anaya等[31]調查發現，可穿戴設備用戶高度關注隱私問題；相關指南也指出，研究人員有責任采取合理措施保護用戶身份和健康信息的隱私及機密性[32]。在未來的研發中應更加關注可穿戴設備的數據安全性，康復護士在應用可穿戴設備對心臟康復患者進行干預時應提供知情同意書，并注重培訓患者的信息安全技能，指導患者加強隱私維護意識[33]。相關護理人員也應注意統籌協調，敦促智能手機App和云平臺等第三方運營商注重數據安全，謹防隱私泄露，保障遠程監測系統安全運行。

4.2增加行為改變技術，優化干預措施設計 行為改變技術是設計包括心臟康復等復雜衛生干預服務措施不可或缺的一部分[34]，被證實可以成功改變身體活動的行為改變技術，包括目標設定、問題解決、行動計劃、行為反饋、行為自我監控、社會支持、練習和獎勵等[35]。有研究表明，可穿戴設備采用不同數量或不同組合的行為改變技術，可能會影響其改善身體活動的效果，同時行為改變技術的有效性還受個人特征的影響[36]。因此，在未來研發應用于心臟康復領域且涉及身體活動改變的可穿戴設備時，護理人員應著重優化針對心血管疾病治療的可穿戴設備干預措施設計，康復護士也應在日常護理工作中注意患者的健康需求反饋，根據不同目標人群采用個性化的行為改變技術，促使干預效果更加有效。

4.3需聚焦老年群體特征，開設可穿戴設備培訓課程 心臟康復作為心血管疾病的二級預防措施，其在老年群體中的應用率卻尤其低[3]，而且可穿戴監測設備等數字健康技術在老年人群中也未得到充分利用[37]。可能的原因是在這些技術的發展階段，缺乏對解決老年人具體需求的關注[38]。因此，在未來可穿戴設備等數字技術的設計及研發過程中，護理研究人員應聚焦老年群體運動技能、手眼協調性和處理速度下降等特征，為其設計功能更加精簡、操作更加便捷，能夠滿足老年人喜好，增加老年人接受度和改善用戶體驗的可穿戴設備[39]，并開展使用可穿戴設備的培訓課程，關注老年群體的使用感受，確保老年人參與其中，從而應對人口老齡化所帶來的挑戰。

5 小結

日漸興起的可穿戴設備用于家庭心臟康復，能夠改善心臟康復質量，促進心臟康復實施。可穿戴設備通過實現運動指導、運動記錄、遠程監管和危險預警功能，可提高家庭心臟康復運動的有效性、依從性、專業性和安全性，給心血管疾病患者帶來了諸多益處。但目前心臟康復可穿戴設備在數據信息安全、行為改變技術應用和聚焦老年群體特征等方面存在不足，且產品研發水平、公眾認知度和接納度均參差不齊，在家庭心臟康復運動中應用可穿戴設備的干預研究也缺乏報告，故仍需進一步探索與完善。