何瑩，劉燕華，黃文霞

四川大學(xué)華西護理學(xué)院/四川大學(xué)華西醫(yī)院 a.麻醉手術(shù)中心；b.全科醫(yī)學(xué)中心，四川 成都 610041

引言

隨著社會的快速發(fā)展，人們學(xué)習(xí)、生活、工作等壓力的不斷增加，心理健康問題不斷凸顯，2019年數(shù)據(jù)顯示，我國抑郁癥與焦慮癥的合計患病率達到7%[1-2]。目前心理健康監(jiān)測主要依賴于測評問卷的形式，但其具有很強的主觀性，且時效性不足。隨著醫(yī)學(xué)和計算科學(xué)之間的交叉融合，通過可穿戴設(shè)備采集佩戴者的語音、動作、環(huán)境、生命體征等信息，可以挖掘物理信息與心理健康之間的關(guān)系[3]。國務(wù)院印發(fā)《計量發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》[4]中明確指出，要進一步提升移動醫(yī)療領(lǐng)域可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備的技術(shù)水平。目前，可穿戴設(shè)備在移動醫(yī)療心理健康監(jiān)測領(lǐng)域多處于實驗室階段，未來在臨床實踐中將展現(xiàn)出無限的潛力。

1 可穿戴設(shè)備的定義及發(fā)展

智能可穿戴設(shè)備的理念起源于20世紀(jì)60年代，但直到20世紀(jì)90年代，可穿戴設(shè)備形態(tài)才開始初步發(fā)展，首款手腕計算機于1975年問世，隨后頭戴式攝像頭、便攜式立體聲播放器、可穿戴眼鏡等設(shè)備相繼問世[5]。進入21世紀(jì)后，可穿戴設(shè)備便進入了飛速發(fā)展的時期，2001年第一款無線耳機問世，隨后耐克和蘋果聯(lián)合推出了iPod、Fitbit，并推出首款產(chǎn)品Fitbit Tracker，穿戴設(shè)備在健康監(jiān)測領(lǐng)域引起了人們廣泛的關(guān)注，已逐漸成為人類社會未來發(fā)展的趨勢[6]。目前可穿戴設(shè)備尚無統(tǒng)一的定義，陳東義[7]認(rèn)為可穿戴設(shè)備是以人為載體，通過可穿戴設(shè)備，可實現(xiàn)與人的交互。目前智能可穿戴設(shè)備被認(rèn)為是一種可以穿戴在身上并具有信息采集、信號處理、交互等功能的便攜式電子設(shè)備，它可以利用傳感器設(shè)備接入移動互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)人與物隨時隨地的信息交流[8]。

2 可穿戴設(shè)備在移動醫(yī)療場景下的應(yīng)用

近年來，智能手環(huán)、胸章、眼鏡等智能可穿戴設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中?？纱┐髟O(shè)備在移動醫(yī)療場景下的應(yīng)用因具有設(shè)備便捷化、智能化等優(yōu)勢，已成為目前移動醫(yī)療的熱點。移動醫(yī)療領(lǐng)域是一種將移動計算、醫(yī)學(xué)傳感器以及信息技術(shù)融合為一體的創(chuàng)新型醫(yī)療模式[9]?？纱┐麽t(yī)療設(shè)備由不同數(shù)據(jù)采集模塊組成，可對人體進行實時監(jiān)測，并采集數(shù)據(jù)為診療提供依據(jù)。目前可穿戴設(shè)備主要在健康監(jiān)測、疾病管理、康復(fù)等移動醫(yī)療領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[10]。

2.1 可穿戴醫(yī)療設(shè)備在健康監(jiān)測中的應(yīng)用

可穿戴醫(yī)療設(shè)備可實時對生命體征信息進行監(jiān)測，包括血壓、心率、呼吸、血糖、睡眠質(zhì)量等的變化，同時也可以根據(jù)生理變化結(jié)合環(huán)境和語言信息等反映心理健康狀況，為患者的治療提供科學(xué)依據(jù)。與例行體檢、出現(xiàn)問題尋求醫(yī)生幫助相比，可穿戴設(shè)備在患者自主參與、客觀數(shù)據(jù)的實時反饋以及智能化時代遠程醫(yī)療等方面都展現(xiàn)了獨特的優(yōu)勢，如路知遠[11]研制的可穿戴設(shè)備可以實時監(jiān)測老年人的心率、血壓等生理信號，以及皮膚狀態(tài)、體脂量等生理參數(shù)，實現(xiàn)對老年人的日常健康監(jiān)測。在心理健康監(jiān)測方面，頭戴式、手環(huán)式的可穿戴設(shè)備已被用于壓力、情緒等方面的監(jiān)測[12]，可反映某個情景下佩戴者的情緒變化、壓力大小，但因依從性和佩戴時長等的影響對長期的心理健康問題的反映還有待進一步研究，未來可穿戴醫(yī)療設(shè)備有望融入更多的數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)人體全生命周期的健康監(jiān)測。

2.2 可穿戴設(shè)備在疾病管理中的應(yīng)用

在疾病管理領(lǐng)域，可穿戴設(shè)備在移動醫(yī)療慢病管理，如高血壓、糖尿病等方面已經(jīng)開始應(yīng)用于社區(qū)和醫(yī)院，任庭葦[13]首次在中國社區(qū)開展移動醫(yī)療慢病管理系統(tǒng)，利用可穿戴設(shè)備進行慢性病患者的管理取得了一定效果。可穿戴醫(yī)療設(shè)備在帕金森患者步態(tài)監(jiān)測[14]、阿爾茨海默病患者定位服務(wù)[15]、心血管疾病患者心電監(jiān)護[16]等中都得到了應(yīng)用和發(fā)展，在心理健康監(jiān)測方面可穿戴設(shè)備可實時客觀地反映心理健康狀況，但如何實現(xiàn)可穿戴設(shè)備在治療過程中的全程監(jiān)測是未來需要進一步探索的方向。

2.3 可穿戴設(shè)備在康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用

目前可穿戴設(shè)備和康復(fù)醫(yī)學(xué)的交叉融合已經(jīng)有成果產(chǎn)出并應(yīng)用于患者的康復(fù)訓(xùn)練，如外骨骼機器人、智能膝關(guān)節(jié)等[17]。Chiang等[18]將可穿戴慣性傳感器應(yīng)用于全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后的患者，通過客觀的數(shù)據(jù)幫助醫(yī)生制定康復(fù)計劃，靈活調(diào)整方案。Sungkarat等[19]通過可穿戴足底壓力設(shè)備對腦卒中患者進行步態(tài)和平衡訓(xùn)練，對患者的康復(fù)有明顯的效果，且改善了傳統(tǒng)治療方法的不足，可提供更及時科學(xué)的康復(fù)計劃。同時患者穿戴智能設(shè)備可通過激勵反饋等增強患者康復(fù)的信心，并進行更積極的自我管理。在心理疾病康復(fù)領(lǐng)域目前的研究尚未有可穿戴設(shè)備的介入，未來通過可穿戴設(shè)備實現(xiàn)治療、康復(fù)的定量評估有望成為移動醫(yī)療領(lǐng)域中重要的工具。

3 可穿戴設(shè)備在心理健康監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀

長期的抑郁、焦慮、自閉等心理疾病會嚴(yán)重影響身體健康，且大部分有心理疾病的患者并沒有明顯的表征變化，初期難以被發(fā)現(xiàn)，甚至部分患者不愿主動面對自己心理的健康狀態(tài)而逃避治療。雖然血液皮質(zhì)醇測試、腦電圖和生理體征信息是測量心理健康的“金標(biāo)準(zhǔn)”；然而，它們通常是侵入性或有時效性的，這就需要持續(xù)和自動化的心理健康監(jiān)測系統(tǒng)進行實時情緒監(jiān)測。通過可穿戴設(shè)備實時的采集語言、行為、體征信息等客觀數(shù)據(jù)，通過客觀的數(shù)據(jù)來研究個人心理健康狀況，這也彌補了采用問卷調(diào)查的主觀性和實效性不足等問題。

3.1 語言信號在心理健康監(jiān)測中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)分析人心理健康中，被試者需要在特定的環(huán)境下通過與心理方面的專家進行溝通和交流，或進行問卷調(diào)查等方式，通過專家們的觀察和問卷調(diào)查結(jié)果來判斷被試者的心理健康狀況。其評估結(jié)果不僅需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的專家進行分析，而且容易受到專家、被試者主觀因素等的影響而存在偏差。因此，通過可穿戴設(shè)備客觀評估和分析人的身心健康狀況具有重要現(xiàn)實意義。研究表明，基于可穿戴設(shè)備的社交信號處理與分析，語言信號是反映心理健康最有效的指標(biāo)之一，可以作為個人心理健康狀況的客觀評定標(biāo)準(zhǔn)[20]。Costa等[21]的研究中，通過智能手機等設(shè)備通話時的語音數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析處理來探索數(shù)據(jù)與情緒之間的關(guān)系，了解被研究人員當(dāng)時的情緒狀態(tài)，包括焦慮、抑郁等情緒，并能及時反饋給佩戴者，提醒佩戴者及時調(diào)整自己的情緒狀態(tài)；顧俊[12]設(shè)計了一種智能可穿戴手環(huán)，通過采集大學(xué)生穿戴者在演講過程中的語音數(shù)據(jù)，建立焦慮情緒的評估模型，實現(xiàn)了可穿戴設(shè)備與社交感知軟件的通信，并通過軟件展示評估焦慮的結(jié)果。但心理健康是一個多因素結(jié)果，語言信號也受主觀性的影響，為更好地定義心理健康的基礎(chǔ)，需要不斷豐富這些模型。

3.2 行為活動在心理健康監(jiān)測中的應(yīng)用

通常人們在談話時，說話者的面部表情可作為判斷患者情緒的依據(jù)，此外因個人的肢體行為動作特征更能夠反映內(nèi)心的真實想法，因此還可從微小的肢體行為動作判斷患者的情緒狀況。已有運用可穿戴設(shè)備對行為活動進行心理健康監(jiān)測的研究，如對兒童的自閉癥[22]、青年人早期孤獨癥[23]等疾病的監(jiān)測，通過可穿戴設(shè)備可以起到及時預(yù)警的作用，從而盡早治療。臨床實踐表明，眼球運動與精神障礙之間存在密切聯(lián)系[24]，因此，在Vidal等[25]的研究中，通過一種可穿戴的動眼追蹤器分析眼球的活動來監(jiān)測佩戴者的精神和情緒狀態(tài)，證明了眼球運動在心理健康分析方面的獨特潛力。Sano等[26]將可穿戴設(shè)備應(yīng)用于30名大學(xué)生進行14 d的持續(xù)數(shù)據(jù)采集，根據(jù)量表測試睡眠飲食和壓力的情況，同時使用可穿戴設(shè)備收集大學(xué)生的行為數(shù)據(jù)，以分析大學(xué)生行為、睡眠飲食與壓力之間的關(guān)系和大學(xué)生的心理健康狀況。上述可穿戴設(shè)備的監(jiān)測實現(xiàn)了通過行為活動來反映心理健康，從更細(xì)致的環(huán)節(jié)得到更科學(xué)的評估結(jié)果。目前由于受技術(shù)水平的限制，可穿戴設(shè)備在收集信息時也存在監(jiān)測的特異性和靈敏度影響結(jié)果的真實性的情況。

3.3 體征信息在心理健康監(jiān)測中的應(yīng)用

研究表明，使用可穿戴設(shè)備可以系統(tǒng)測量體征信息，實現(xiàn)早期精神壓力的監(jiān)測[27]。當(dāng)人們受到精神和情緒上的波動時，人體的器官將受到神經(jīng)系統(tǒng)和激素的影響，身體信號被認(rèn)為是判斷心理狀態(tài)的重要參數(shù)，也是評估心理健康狀況的基礎(chǔ)，因此選擇更直觀實時的生理監(jiān)測數(shù)據(jù)信號可對佩戴者進行更加客觀地評估[28]。Kakria等[28]設(shè)計了一個頭戴式心理健康監(jiān)測系統(tǒng)，通過使用腦電圖信號和器官的代表性變異心率變異性（Heart Rate Variability，HRV）作為研究中的重要參數(shù)，數(shù)據(jù)通過移動設(shè)備傳輸給精神科醫(yī)生進行診斷，實現(xiàn)更客觀實時的評估和治療。在一項對代謝綜合征（Metabolic Syndrome，MES）患者的研究中，研究者通過可穿戴設(shè)備收集30名參與者的心電數(shù)據(jù)、血糖水平、血氧飽和度等，來探索MES患者的焦慮和壓力情況，結(jié)果表明，可穿戴設(shè)備在區(qū)分MES和其他組的壓力水平方面分別達到了92%和89%的平均準(zhǔn)確率[29]。有研究顯示，HRV可作為監(jiān)測壓力和焦慮最有效的生理指標(biāo)之一[30]。體征信號的反映有利于在心理疾病發(fā)生前或早期被監(jiān)測識別，且最具有客觀性和實效性，但需要更大的樣本量來捕捉心理的多級變化。

4 可穿戴設(shè)備應(yīng)用于醫(yī)療場景下心理健康監(jiān)測存在的問題及解決方法

整體來看，目前可穿戴醫(yī)療設(shè)備技術(shù)在國內(nèi)外均處于發(fā)展階段，可穿戴醫(yī)療設(shè)備的研究主要集中于生理健康的監(jiān)測和識別，關(guān)于心理健康監(jiān)測方面的研究，如心理疾病表征的預(yù)警、心理疾病的評估和診斷、情感的感知等研究相對較少。

目前可穿戴醫(yī)療設(shè)備雖然已在心理健康監(jiān)測領(lǐng)域開展了相關(guān)研究與應(yīng)用，但相關(guān)的應(yīng)用多處于實驗室階段，在臨床中的運用還較少。在心理健康監(jiān)測領(lǐng)域主要還存在如下問題：① 智能可穿戴設(shè)備的實時計算能力、續(xù)航能力不強，導(dǎo)致心理治療師和佩戴者使用不方便，不能直觀顯示心理健康評估結(jié)果和反映心理健康狀態(tài)；② 在心理數(shù)據(jù)模塊監(jiān)測方面，醫(yī)療場景下心理狀態(tài)的反映受到多因素的影響，需要進一步提高評估結(jié)果的客觀性和科學(xué)性；③ 心理監(jiān)測方面的多種傳感器集成度和兼容性不佳，便捷度和舒適度有待提高；④ 未找到一個合適的數(shù)據(jù)模型，適用于大多數(shù)心理健康監(jiān)測應(yīng)用，而且數(shù)據(jù)的深度、模型的精度都有待提升。

針對以上存在的問題，可通過以下措施進行改進，以推動穿戴設(shè)備在心理健康監(jiān)測中的應(yīng)用。① 目前用于心理健康監(jiān)測的可穿戴設(shè)備往往功能單一，可將多種情感系統(tǒng)傳感器相結(jié)合獲取更豐富的數(shù)據(jù)，未來可使其形成多模態(tài)傳感器數(shù)據(jù)集；② 心理狀態(tài)的真實反映需要長時間的連續(xù)監(jiān)測，設(shè)計一種舒適、輕便、美觀的可穿戴設(shè)備更利于提高實驗者穿戴和使用的依從性；③ 心理健康監(jiān)測的可穿戴設(shè)備在硬件方面可以收集儲存佩戴者的數(shù)據(jù)信息，為治療和診斷提供依據(jù)，但如何實現(xiàn)更系統(tǒng)的醫(yī)療服務(wù)需要將可穿戴設(shè)備與云端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，軟件的協(xié)助在心理健康治療中的應(yīng)用必不可少。

5 小結(jié)與展望

目前人們對于心理健康監(jiān)測的需求越來越大，而在心理治療師資源明顯不足、人群對心理健康問題認(rèn)識不足、心理疾病患者就醫(yī)行為不高的情況下，可穿戴設(shè)備技術(shù)可以實現(xiàn)對早期出現(xiàn)心理健康問題的人群進行及時干預(yù)，為心理疾病患者提供更客觀準(zhǔn)確、智能科學(xué)的數(shù)據(jù)以幫助心理專家做出高質(zhì)量診斷和治療，同時患者參與整個監(jiān)測過程有利于提高依從性，增強康復(fù)信心，并降低心理治療成本，減少醫(yī)療支出。目前可穿戴設(shè)備的技術(shù)相關(guān)問題在國家的支持和大眾的監(jiān)督下不斷完善，在移動醫(yī)療領(lǐng)域多方面發(fā)展進一步成熟，但在心理健康監(jiān)測領(lǐng)域幾乎未應(yīng)用于臨床實踐，用于心理健康監(jiān)測的多模態(tài)傳感器數(shù)據(jù)集還有待完善，缺少一套系統(tǒng)的心理健康監(jiān)測的評估和診斷模型，如何真正落實到臨床應(yīng)用，模型的可靠性與問卷調(diào)查結(jié)果反映的一致性值得深入探討。未來有望通過臨床實踐的不斷豐富和應(yīng)用于心理健康監(jiān)測的可穿戴設(shè)備的不斷發(fā)展，形成一套智能化、科學(xué)化的臨床診斷方案。