中华急诊医学杂志  2022, Vol. 31 Issue (8): 1135-1138   DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2022.08.022
可穿戴设备辅助自我急症状态评估APP的研发
赵瑞文1 , 江城1 , 周贤龙1 , 甘佼弘1 , 杨菲虹1 , 罗冠冠1 , 余仁龙2 , 田钰1 , 赵剡1     
1. 武汉大学中南医院急救中心,湖北省急救与复苏临床医学研究中心,武汉 430071;
2. 武汉源启科技股份有限公司,武汉 430074

急症涵盖了各种内、外科紧急情况,患者在来到急诊科后,会得到专业、迅速的评估和救治。但绝大多数急症发生在院外。如何在院外突发急症后最大程度的挽救患者生命、降低致残率,评估判断、紧急呼救和现场自救是缺一不可的三大要素。作为院前自救的关键一环,评估判断就是初步了解病情的危重程度、有无生命危险、能否自行前往医院以及可否立即采取急救措施等。

在现代医疗保健体系中,分诊承担了上述职责。分诊是患者与护士或急救人员的首次医疗接触,这是一个动态的评估过程[1],通常包括院前分诊、现场分诊和急诊分诊三个阶段[2]。但现有的分诊不仅需要专业的医护人员,还需专业的设备及场地,这在院外场景,通常无法第一时间满足。

1 应用背景

2017年我国居民健康素养水平只有14.18%,城乡居民维护健康的知识和技能比较缺乏,不健康生活方式比较普遍[3]。2018年至2020年,人工智能的应用覆盖了大部分的医疗卫生领域,尤其是神经网络、计算机辅助诊断、核磁共振成像和智慧医疗领域[4]。在《“健康中国2030”规划纲要》的指导下,随着互联网技术的飞速发展,以智慧医疗为背景的社区居民健康管理和医疗服务的需求不断增长。有研究对60岁以上的102位体检者进行随机访谈,发现受访者健康管理需求的首位就是健康风险评估[5]

我国目前移动医疗设备多应用于院内诊疗,形式单一[6]。近年来,可穿戴设备进入公众视野,凭借数据采集、归纳和分析能力,可协助开展健康评估[7]。此外,无线可穿戴设备在急诊科辅助分诊时可加强患者等待期间的监护,减少不良事件的发生[8]

一项针对老年人的研究发现,91% 的参与者认为可穿戴手表是可接受且易于使用的[9]。2017年,Apple Heart Study招募数万名老年志愿者使用和iPhone APP[10]记录心律,以监测心房颤动,这表明老年人群可以使用这些设备。此外,可穿戴设备在老年人跌倒预防、防止伤害发生方面也展现出使用前景[11]

基于可穿戴设备长时程、连续的生命体征信息监测,可实现对危重疾病的早识别、早评估、早处置,对于改善重症抢救患者的预后具有十分重要的价值[12-13]

2 “健康急救”APP(安卓版)简介

“健康急救”APP(安卓版)是使用者在院外基于可穿戴设备采集到的生命体征辅助进行自我急症状态评估的手机软件。该软件基于中国华为手表内置模块,关联手机端所搭载的APP,达到自我监测与评估的目的。产品运行构件包括内置监测体温、心率、血压、血氧饱和度、心电图模块的华为手表,安装有“健康急救”APP的智能手机,搭载5G网络和GPS定位系统。

2.1 APP首页

进入产品界面后,页面会根据当前是否连接手表提示不同的文字。如果未连接手表会显示附图1-A,点击“华为手表未连接”后面按钮可进入到手表连接页面;如果已连接手表会显示附图1-B,用户如果有症状(呼吸困难、咯血、非创伤性胸痛、心悸/心慌、休克、高血压,头痛、抽搐、肢体乏力)时可选择相应的选项,选择后进入到生命体征测量界面;如果用户开启了华为智能手表持续监测功能,系统检测到生命体征异常时,会显示附图1-C,对用户进行预警提示。见附图1。

2.2 检测页面

用户正确佩戴后,按照系统提示进行测量,各项生命体征的测量均可在30 s内完成,进入检测界面,根据系统提示步骤即可开始测量。同时本APP支持单独测量某一项生命体征,测量顺序可根据用户需求进行调整。第一步测量心率、心电数据,测量时将手指放至电极开始测量,即显示图 2-A, 根据系统提示测量心率、心电数据后进入第二步;第二步测量血氧饱和度数据,需要用户保持静止状态,避开骨节,不要太松, 即显示图 2-B。保证监测单元贴住皮肤,不要有异物遮挡,根据系统提示测量血氧饱和度数据后进入第三步;第三步测量体温数据,需要用户偏紧佩戴,屏幕朝上,保持静止,即显示图 2-C, 根据系统提示测量体温数据后进入第四步,第四步测量血压数据,需要用户手臂呈稳定姿势(手臂弯折,掌心朝向胸前),设备不要压迫胸口,手腕手掌自然放松勿握拳。另一只手掌支撑着测量手臂肘部,务必保持设备与心脏齐平,即显示图 2-D, 根据提示测量完成后,手机APP端显示对应的生命体征测量结果。见附图2。

2.3 测量结果

本APP基于华为智能手表获取的生命体征进行分析,华为智能手表在生命体征数据准确性、可靠性方面有医疗级精准测试的证明及临床测试试验记录,获得药品监督管理局二类医疗器械注册证书和市场监督管理局计量器具型式批准证明。各测量指标的正常范围均按照国家卫生行业标准进行设置,具体如下:心率(60~100次/min)、血氧饱和度(94%~100%)、体温(36℃~37.2℃)、血压(收缩压90 mmHg~140 mmHg、舒张压60 mmHg~90 mmHg)。在测量结果页,针对不同的症状会有不同的关联问题。系统根据用户的生命体征检测结果和不同症状关联问题的回答情况给出对应的自测结果和就医建议。

现以“呼吸困难”举例说明:当测量体征为正常时,即显示图 3-A; 当测量体征异常时,即显示图 3-B;当测量体征异常,需要用户回答问题时,即显示图 3-C。测量结束后,系统会提示用户“能否一口气从1数到20”、“有无咽喉梗阻”、“有无大汗”等问题,用户回答完毕,系统给予就医建议。见附图3.

2.4 就医建议

系统根据用户“选择的症状”、“生命体征测量结果”、“问题回答情况”等做出整体评估,告知用户当前风险情况和就医建议。因测量可能存在相关干扰因素如运动、情绪激动等,本APP在生命体征结果异常时会提醒用户是否存在以上情况,若“是”,则建议用户休息后再次进行测量。本APP中风险等级分为三类“风险较低”即图 4-A,“可能有风险”即图 4-B,“风险较高”即图 4-C。对于“风险较高”人群,系统建议其一键启动急救,等待120救援并给出等待期间的建议,对于“可能有风险”及“风险较低”人群则系统会给出再次评估或继续观察等建议,见附图4。

3 “健康急救”APP(安卓版)的工作原理

本产品利用可穿戴设备与手机端APP智能互联的监测模式运行。运行方式分两种情况,主动测量或自动监测,并给予预警建议。测量评估包括手机APP的生命体征检测及快速问答两部分,系统结合两方面情况进行最终评估,并给出建议。流程图见图 1

图 1 APP测量工作流程图
3.1 预警机制

可穿戴设备持续监测用户的生命体征信息,根据预设标准进行预警。当出现异常生命体征时,本APP会建议用户再次测量生命体征,用户根据实际情况选择对应的症状,并快速回答症状对应的问题,APP将综合监测结果和问题答案给出就医建议。

3.2 就医建议

不同的风险等级对应不同的就医建议,包括一键启动120呼救、休息后重新评估、或自行前往附近医院或关联互联网医院进行在线问诊。

3.3 “健康急救”APP(安卓版)内置症状的设定

APP版本1.0目前共设定3个系统9种症状,包括呼吸系统(呼吸困难,咯血)、心血管系统(非创伤性胸痛、心悸/心慌、休克、高血压)以及神经系统(头痛、抽搐、肢体乏力)。每种症状均设置了1~3个问题,若用户的回答满足相关问题的一项及以上,则APP建议患者立即拨打120。现以“呼吸困难”举例说明。

3.1.1 情景1

王某,佩戴可穿戴设备,此时设备检测到其血氧饱和度降低,本APP则语音提示用户回答相关问题。若用户此时处于昏迷状态,系统无法检测到语音,则直接启动呼救功能,等待120到达发病现场,进行后续施救工作。

3.2.2 情景2

王某,佩戴可穿戴设备,此时系统检测到血氧饱和度下降,本APP语音提示后,用户可回答内置相关问题。若此时出现“无法一口气从1数到20”、“咽喉梗阻感”、“大汗、呼吸急促费力”等其中任何一种及以上的症状,则APP会建议患者立即呼叫120。若用户无生命体征异常,但仍有不适感,则建议其休息后重新评估,必要时前往附近医院或联系互联网医院就诊/咨询。

4 讨论

本研究是在基于有内置生命体征监测模块的华为智能手表的基础上进行的“健康急救”APP的研发。该项目应用华为手表可进行体温、心率、血压、血氧饱和度和心电图监测的特点,联合智能手机通讯的功能,通过选择APP内相应症状并回答内置问题,将监测到的用户生命体征与急症的症状结合评估,帮助使用者在院外进行初步的自我评估,为院前急救体系提供辅助功能,为民众的医疗安全增加了保障。

欧美等发达国家近几年通过实时定位进行院外施救的辅助工作,但在国内院前急救的应用相对欠缺,院前急救体系并不完善[10]。有关可穿戴设备分类及进展的综述发现,传统的可穿戴设备主要应用于医疗健康和运动健身领域,但其功能仅限于信息提醒、体征测量,不会对数据进行分析并提供相应的解决方案[17]。本APP的研发,通过持续监测、自动预警、主动呼救、就医建议等全方位服务,在确定症状、是否需要就医、是否继续观察等方面有了客观的指标,可有效改善院前评估的不及时及不准确性,对院前评估的提升有较大意义。

有研究[16]显示,患者在院期间通过可穿戴设备的连续生理监测与分析能够捕捉到更多异常事件,为临床诊疗提供更加丰富的决策支持信息,并且这种新型监护模式能够有效融入现有医疗流程。此外,对于慢病监测、评估与管理,后续可探索新型监护模式在不同临床应用场景中的适用性,为慢病患者提供客观、准确的院前评估及就医建议。

在现实工作中,我国120调度系统其体制机制不够健全、设备不齐全、人员素质不高等因素给120医疗急救工作带来了一定的影响和制约,如何更快更准确地定位、找到患者、减少急救等待时间、提高院前急救的效率与质量、减少空车率及提高有限医疗资源的利用率,是每个院前急救工作者都需要思考的问题[18]

本APP的研发及应用,在院外即可实现疾病的轻重缓急分类,对于无需120救援或前往急诊就诊的群体而言,互联网医院在线问诊即可集中进行健康管理,而对于需要救援的群体而言,持续的监测及自我评估也可有效补充120的评估程序,搭载的定位系统有利于救援人员的及时到达,在人力、物力、时间等方面均实现了急诊资源的应用优化。

本研究仍存在局限性。首先,本APP依赖于网络支持,需要通过网络信号传播的方式进行呼救,因此在偏远山区等网络信号不佳的地方使用时,呼救功能可能会受到限制。第二,用户需要选择症状才能进行下一步的处理及建议,在后期研究中,推进整体设备的智能化开发是研究的重点内容,包括如何正确的使用设备,在规范佩戴、正确的回答、合理的采取建议等方面均需要正确的引导和培训。第三,需要考虑如何提升用户认可度和应用意愿。有研究[19]分析远程医疗在老年社区中的急诊分诊和减少不必要的急诊转运中的有效性,结果发现虽然该服务是免费的,但使用率很低,也并未发现减少急诊转运的证据;虽然社区居民大多对该系统表现出兴趣和信心,但是社区急救人员缺乏对远程医疗的认同度。第四,在信息采集、传输、集成交互及信息反馈等重要环节[20],数据安全及隐私保护需要给予额外的关注,这也是下一步研发工作的重点内容,以期为患者提供一个安全高效的健康APP,实现有效的院外自我病情评估。

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利益冲突  所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明  赵剡:课题选题设计及论文指导;田钰:APP设计,论文指导及修改;赵瑞文:论文撰写;江城:文献查阅及论文修改;周贤龙、杨菲虹、甘佼弘、罗冠冠: 参与APP问诊问题设计;余仁龙:负责APP交互界面设计

参考文献
[1] Polley C, Jayarathna T, Gunawardana U, et al. Wearable bluetooth triage healthcare monitoring system[J]. Sensors (Basel), 2021, 21(22): 7586. DOI:10.3390/s21227586
[2] Robertson-Steel I. Evolution of triage systems[J]. Emerg Med J, 2006, 23(2): 154-155. DOI:10.1136/emj.2005.030270
[3] Yancey CC, O'Rourke MC. Emergency Department Triage. 2021 Jul 30. In: StatPearls[Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022.
[4] 国家卫健委. 2022年我国居民健康素养水平不低于22%[J]. 现代养生, 2019, 19(14): 1-2.
[5] 张富程, 高凯, 姜茂敏. 医疗卫生领域人工智能的研究热点及发展趋势研究[J]. 中国医疗管理科学, 2020, 10(4): 45-51. DOI:10.3969/j.issn.2095-7432.2020.04.011
[6] 伍星, 伍瑛, 黄晓梅, 等. 智慧医疗背景下城市社区老年人健康管理模式优化研究[J]. 中国医药导报, 2020, 17(33): 194-196.
[7] Shah MU, Lotterman S, Roberts D, et al. Smartphone telemedical emergency department consults for screening of nonacute dizziness[J]. Laryngoscope, 2019, 129(2): 466-469. DOI:10.1002/lary.27424
[8] 王杰, 黄发贵, 蒋世荣, 等. 移动医疗设备在院前急救中应用现状[J]. 齐齐哈尔医学院学报, 2019, 40(5): 620-623. DOI:10.3969/j.issn.1002-1256.2019.05.039
[9] 蒋玉波, 赵小妹. 医疗健康领域可穿戴设备应用研究[J]. 锦州医科大学学报(社会科学版), 2019, 17(3): 54-57. DOI:10.13847/j.cnki.lnmu(sse).2019.03.015
[10] Nino V, Claudio D, Schiel C, et al. Coupling wearable devices and decision theory in the United States emergency department triage process: a narrative review[J]. Int J Environ Res Public Health, 2020, 17(24): 9561. DOI:10.3390/ijerph17249561
[11] McMahon SK, Lewis B, Oakes M, et al. Older adults' experiences using a commercially available monitor to self-track their physical activity[J]. JMIR Mhealth Uhealth, 2016, 4(2). DOI:10.2196/mhealth.5120
[12] Perez MV, Mahaffey KW, Hedlin H, et al. Apple Heart Study Investigators Large-scale assessment of a smartwatch to identify atrial fibrillation[J]. N Engl J Med, 2019, 14;381(20): 1909-1917. DOI:10.1056/NEJMoa1901183.
[13] Strauss DH, Davoodi NM, Healy M, et al. The geriatric acute and post-acute fall prevention intervention (GAPcare) Ⅱ to assess the use of the apple watch in older emergency department patients with Falls: protocol for a mixed methods study[J]. JMIR Res Protoc, 2021, 10(4): e24455. DOI:10.2196/24455
[14] 樊瑜波. 可穿戴医疗/健康技术: 生物医学工程的机遇和挑战[J]. 生物医学工程学杂志, 2016, 33(1): 1. DOI:10.7507/1001-5515.20160001
[15] 曹德森, 李德玉, 张政波, 等. 随行生理监护系统设计及性能初步验证[J]. 生物医学工程学杂志, 2019, 36(1): 121-130. DOI:10.7507/1001-5515.201709029
[16] 王钊, 梁洪, 王佳晨, 等. 基于可穿戴技术的临床监护新模式探索研究[J]. 生物医学工程学杂志, 2021, 38(4): 753-763.
[17] 蒋小梅, 张俊然, 赵斌, 等. 可穿戴式设备分类及其相关技术进展[J]. 生物医学工程学杂志, 2016, 33(1): 42-48. DOI:10.7507/1001-5515.20160009
[18] 刘磊. 院前急救APP报警软件的设计构想[J]. 中华灾害救援医学, 2014, 2(7): 401-404. DOI:10.13919/j.issn.2095-6274.2014.07.012
[19] Carolan K, Grabowski DC, Mehrotra A, et al. Use of telemedicine for emergency triage in an independent senior living community: mixed methods study[J]. J Med Internet Res, 2020, 22(12): e23014. DOI:10.2196/23014
[20] 何晓琳, 钱庆, 吴思竹, 等. 健康医疗可穿戴设备数据隐私相关问题研究[J]. 中国医院管理, 2017, 37(10): 68-70.