可穿戴设备在谵妄管理的研究进展.pdf

第 卷第 期 年 月健 康 研 究.收稿日期:基金项目:浙江省医药卫生科研基金()浙江大学医学院附属邵逸夫医院护理科研基金()作者简介:程俊宁()男浙江温岭人硕士研究生通讯作者:庄一渝()女浙江杭州人硕士主任护师健康理论与机制研究:./.程俊宁陈香萍劳月文等.可穿戴设备在谵妄管理的研究进展.健康研究():.可穿戴设备在谵妄管理的研究进展程俊宁陈香萍劳月文乔晓婷庄一渝(.浙江中医药大学 护理学院浙江 杭州.浙江大学医学院附属邵逸夫医院 护理部浙江 杭州)摘要:可穿戴设备借助无线通信技术及云端平台实现远程监测、动作识别等功能以辅助临床决策和治疗现已逐步应用于谵妄领域 文章对可穿戴设备在谵妄患者中的应用现状、应用过程中存在的问题以及展望进行综述以期为开展基于可穿戴设备在谵妄领域的研究提供参考关键词:谵妄可穿戴设备综述中图分类号:文献标志码:文章编号:()(.):.:谵妄是一种急性脑功能障碍其特征是精神状态改变、注意力障碍、意识水平改变或思维紊乱好发于老年和重症患者且在养老院、临终关怀等医疗机构均有发生根据患病人群的不同其发生率在.之间 专家共识指出谵妄与患者负性临床结局相关包括住院死亡率上升、住院时间延长以及认知功能障碍等增加家庭照顾者和医疗卫生保健体系的负担 目前谵妄评估工具难以实现长期监测无法反映谵妄症状的波动性且带有评估人员的主观性 可穿戴设备借助无线通信技术及云端平台打破了传统医疗的限制为谵妄筛查及预防提供了新的思路 随着大数据、人工智能的发展可穿戴设备得到了飞速的发展从理论概念转为商业产品 目前可穿戴设备的研究聚焦于临床逐步应用于谵妄领域通过采集、分析患者的生命参数及活动轨迹实现对患者健康状态的动态监测为谵妄筛查提供客观的指标 国外已有研究将可穿戴设备结合虚拟现实应用于谵妄的预防及治疗但国内针对可穿戴设备在谵妄领域的相关研究较少 本研究就可穿戴设备在谵妄患者中的应用现状和展望进行综述以期为可穿戴设备在谵妄的预测、预防和缓解谵妄严重程度等方面的研究或推广应用提供参考 谵妄管理现状谵妄管理的重点在于早期识别处于谵妄风险的患者和谵妄患者并及时采取干预措施 谵妄的病理生理机制尚不明确没有单一的干预措施或药物能预防或治疗谵妄多项指南推荐采用多元策略降低谵妄发生率或持续时间 谵妄诊断的金标准是采用精神疾病的诊断和统计手册对患者进行评估但评价人员却仅限于精神科医生在应用中存在较大的局限性一般不采用 目前使用的谵妄评估工具包括 项谵妄快速诊断测试()、护理筛查量表、意识模糊评估方法()或重症监护谵妄筛查量表()等 但上述工具主要是通过临床人员的主观评估且筛查频率在 次/日无法捕捉到谵妄症状的波动性错过谵妄评估的最佳时机低估谵妄的发生 可穿戴设备概述可穿戴设备是指佩戴在身上的便携式电子设备通常由传感单元、通信单元和处理单元构成具备采集和分析人体数据功能实现数据交互辅助临床决策已有研究将其用于谵妄的筛查、预测及干预 可穿戴设备按传感器的类别可主要分为生物传感器、运动传感器和环境传感器 其中运动传感器又称惯性传感器主要用于检测运动轨迹或运动识别如加速度传感器、陀螺仪等 按照部位不同可分为头部、手部、下肢、躯干穿戴类 手部穿戴类设备包括腕式活动记录仪、智能手环或智能手表等主要应用于睡眠监测、心率监测、运动轨迹记录等 头部穿戴类设备包括头戴式显示器、虚拟现实头盔等主要应用于谵妄预防等方面 可穿戴设备在谵妄患者中的应用 寻找特定的睡眠参数谵妄是通过易感因素和诱发因素之间的复杂相互作用而发展起来如高龄、认知障碍及并发症等其中睡眠障碍常被认为是谵妄相关的危险因素 多项研究证实了两者之间的相关性 然而目前还没有一种客观、连续地测量睡眠质量参数的完美方法 多导睡眠图()、脑电图、睡眠日记或睡眠报告在应用中存在较大局限难以长期监测患者睡眠 若睡眠质量参数能被准确测量寻找出与谵妄相关的特定参数后续可将睡眠质量参数用于谵妄预测、筛查 可穿戴设备能通过客观的数据量化睡眠参数在同睡眠的金标准 比较的研究中可穿戴设备在睡眠与清醒判定方面具有较高的敏感性(以上)和准确度(以上)适用于长期的睡眠监测荷兰开展的一项试点研究采用加速度传感器测量老年患者的睡眠觉醒节律通过比较老年患者谵妄发生前后睡眠参数的变化确定受谵妄影响的参数 结果发现谵妄前后患者的实际睡眠时间、睡眠效率和睡眠持续时间减少睡眠潜伏期增加 但该研究样本量较小后续仍需开展大样本验证研究 另一项使用褪黑素预防谵妄的随机对照试验将腕戴式监测设备用于跟踪患者睡眠情况虽然该研究结果表明谵妄患者存在睡眠片段化但并未确定睡眠参数是否可用于谵妄预测 等在其基础上对数据进行二次分析通过 曲线和混合自回归模型评价睡眠参数在谵妄发展中的预测价值研究发现短时睡眠()对谵妄发生具有预测价值 这为早期识别高危个体提供了途径可以帮助预测患者发生谵妄的风险 早期识别谵妄及谵妄亚型活动改变是谵妄的主要症状之一 谵妄的其他症状如患者的认知能力和精神状态的波动不易用自动化方法进行量化而患者的身体活动模式更适合用可穿戴设备来进行评估如加速度传感器可用于量化患者身体活动的改变为谵妄早期识别和区分谵妄亚型提供更客观的标准活动记录仪常由加速度传感器和数据记录器组成每 记录一次活动将收集到的数据上传入数据记录器通过编写的程序对传感器信号进行分析区分患者活动体态转换(坐、躺、站立和行 第 期 程俊宁等:可穿戴设备在谵妄管理的研究进展走)等使用活动记录仪对谵妄患者进行活动监测研究发现活动记录仪能较好区分不同谵妄亚型患者之间的动态活动变化可用于谵妄亚型的判断但该研究未将谵妄亚型患者与非谵妄患者的动态活动进行比较尚不足以用于谵妄筛查 等在 等的基础上对活动记录仪进行优化采用三轴加速度传感器放置于大腿中外侧测量垂直加速度和中外侧加速度 通过三轴传感器监测临终患者活动变化并将患者 内的运动变化分为白天、“日落”前后和夜间三个时间段进行比较研究发现谵妄和非谵妄的患者在活动总时间的百分比、内体态变化的次数、运动持续时间等方面存在差异加速度传感器为谵妄筛查提供了客观指标能够用来区分谵妄与非谵妄人群其中白天体位变化次数是最有鉴别性的测量指标 等将小波变换()用于加速度传感器以区分谵妄亚型患者躺、坐和行走活动的运动信号研究发现采用 的加速度传感器能在临床环境客观评估谵妄患者的运动状态并在区分谵妄亚型患者活动变化方面的准确性为 目前以加速度计为代表的运动传感器通过对谵妄患者活动变化连续、客观的监测为谵妄筛查提供客观指标从而避免了谵妄评估的主观性 未来研究需对患者活动变化的指标加以辨别寻找出对检测谵妄最具鉴别性的测量指标 同时具有活动监测功能的智能手表日益普及商业化的产品种类较多如三星 智能手表、小米手环等相比研究环境下的活动记录仪更易推广 等进行的验证研究表明智能手表在活动识别方面与活动记录仪没有差异准确率高达 可用于代替活动记录仪具有广阔的发展空间 但此类设备在临床谵妄筛查的使用仍需进行验证研究 虚拟现实预防谵妄 虚拟现实()是利用计算机图像技术构造虚拟三维场景用户通过陀螺仪、传感器和磁力计等装置与虚拟环境交互作用实现视觉、听觉及触觉等沉浸体验虚拟现实的实现在于可穿戴设备的发展 随着 时代的到来、人工智能的发展以及传感器集成技术的突破部分可穿戴设备已从概念化转向商用化如头戴式显示器、虚拟现实头盔等产品这也为虚拟现实技术的应用奠定基础现有研究将虚拟现实应用于谵妄领域以期能降低谵妄发生率和谵妄的严重程度 等学者采用虚拟现实头盔、三轴加速度传感器、环境传感器、位置追踪器开发构建了“”系统实时监控 患者数据通过提高睡眠质量、减少疼痛、降低镇静剂的使用和刺激认知预防谵妄的发生和谵妄持续时间 等通过头戴式显示器和降噪耳机对 例 患者提供虚拟现实的刺激以期降低谵妄的发生率 但对于干预的时机、持续时间仍需进一步研究确认 等对日间儿科患者采用虚拟现实干预 组术前焦虑评分明显低于对照组镇痛药物的使用显著减少但与正常护理组对比两组谵妄结局无差异 这与 等的研究类似在患儿术前一天采用 引导 组焦虑评分显著降低但与对照组相比两者谵妄结局并未有差异 这或许与研究人群相关 患者长期处于较为紧张、嘈杂的环境下虚拟现实营造了一种舒适的场景一定程度上为 患者提供了良好的疗愈环境避免监护室的冲击感缓解患者焦虑、紧张情绪减少其罹患谵妄的风险 另外同传统传递信息方式相比 显著降低术前焦虑未来研究可采取多元化的行为准备以期降低谵妄的发生率 讨论 完善研究设计可穿戴设备能用数据反映患者的身体情况相较于谵妄的评估工具更具客观性 多项研究利用可穿戴设备找到与谵妄相关的特定参数如睡眠效率、睡眠持续时间、短时睡眠、白天体位变化次数等但并未对这些指标的预测性能进行评价 并不清楚其阈值、灵敏度及特异度 等通过随机试验发现短时睡眠、长时睡眠、平均睡眠时间在谵妄和正常患者之间存在差异但当对其预测性能进行评价时发现只有短时睡眠有预测价值 若后续研究采用这些睡眠参数或活动指标筛查或预测谵妄需要的前提是这些指标是精确且有价值的 可通过 曲线分析纳入的指标对谵妄的预测价值寻找出其中最具预测价值的指标 另外部分研究样本量小数据收集时间短研究对象限于特定人群并未使用谵妄的金标准评估患者导致研究偏倚风险较高影响结果的比较、推广 未来需开展大样本、多中心试验收集更长时间内的数据通过谵妄的金标准评估患者采用健 康 研 究 年可穿戴设备监测患者健康数据寻找出其中存在差异的参数或指标并在其基础上对数据进一步分析评价指标的预测价值为以后的应用提供参考 改良可穿戴设备 同时可穿戴设备本身存在一定的局限性在睡眠监测这方面此类设备能准确地记录睡眠中断(例如睡眠次数)但在监测睡眠持续时间/睡眠效率上精准度欠缺通常高估 另外在 人群的应用存在局限原因在于 患者可能受到镇静剂的使用、神经肌肉的无力或约束的限制影响患者的身体活动一方面是优化谵妄评估算法与医务人员通力合作对不同人群加以区分完善算法的逻辑判断通过设置多种模式如术后谵妄算法、老年谵妄算法提高谵妄预测的准确性另一方面是改良可穿戴设备考虑对现有的传感器集成化如将加速度计、陀螺仪和方位传感器集成为测量模块 从成本效益方面集成传感器比单独的传感器更具成本优势而且能够降低尺寸满足未来可穿戴设备的发展需求也能避免在数据收集过程受到的干扰因素如人体的状态、周围环境等因素实现精准监测 构建智能化数据库通过可穿戴设备采集患者数据上传并储存至云端服务器建立大样本数据库不仅可用于谵妄领域的研究也为其他领域的研究提供相应的数据支持 医护人员也能通过查阅系统云端收集的数据了解患者健康状况的动态变化对该疾病人群的发病特点、危险因素做出判断给予相应的干预措施达到疾病预防或治疗作用 推动设备智能化以期未来可穿戴设备能做到自校准、自标定和自动补偿功能在自动采集数据、进行逻辑判断和数据处理的同时兼顾一定程度的存储和信息处理功能 优化 干预 目前 干预谵妄的研究较少且结果存在差异 考虑可能是不同人群谵妄发生的影响因素不同从单一的方面进行干预可能效果并不如意 这也从侧面反映了谵妄是一类综合征是多因素作用的结果 未来研究可将 作为多元策略中的一部分结合早期运动、视听觉辅助降低谵妄的发生风险或严重程度 同时不断优化 设备中存在的眩晕、技术费用高昂等问题拓展其在谵妄领域的应用 小结可穿戴设备通过监测患者活动周期提供一种客观的方法衡量患者昼夜节律和身体活动模式的改变可用于监测谵妄患者的睡眠质量或是谵妄及谵妄亚型的筛查同时也能为未来评价谵妄的预防或治疗方案的有效性提供客观的数据从而推动谵妄治疗干预方法的改进与完善 随着智能手表等可穿戴设备的更新换代和普及应用患者入院前的数据信息可被采集其活动数据可被导出这些客观的活动数据能够为患者入院时提供可靠的基准 使用可穿戴设备监测谵妄患者的价值在于其非侵入性、连续长期的数据收集功能 未来仍需大样本、高质量的研究构建数据库开发出适用于可穿戴设备的谵妄算法推动谵妄的预防或治疗参考文献:./.():.中华医学会神经病学分会神经心理与行为神经病学学组.综合医院谵妄诊治中国专家共识().中华老年医学杂志():.:.():.():.:.():.:.():.:.():.:.():.(第 期 程俊宁等:可穿戴设备在谵妄管理的研究进展):.中华医学会重症医学分会.中国成人 镇痛和镇静治疗指南.中华危重病急救医学():.:.():.:.():.:.():.:().():.韦哲薛翔吕克难.可穿戴设备在医院诊疗中的应用研究进展.中国医学装备():.戴剑松.运动传感器测量身体活动的关键技术研究.南京:南京医科大学.韦哲石恒兵曹彤等.国内外智能可穿戴设备的研究进展.中国医学装备():.:.():.():.:.:.():.:.():.():.:.():.:.():.():.:.():.:.():.():.:.:.:.():.:.():.(责任编辑 王晓迪)健 康 研 究 年