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ウェアラブルな生物医学センサーは、臨床医や個人が心臓の健康を追跡する方法を根本的に変更しました。これらのコンパクトで非侵襲的なデバイスは、一度だけ病院の設定で利用できたリアルタイムの心拍数データを提供します。世界中の何百万人ものユーザーと、ウェアラブルによる継続的な心拍数の監視は現在、予防的心臓学とリモート患者管理の礎となっています。
ウェアラブルセンサーが心拍数を測定する方法
光学系(PPG)技術
ほとんどのスマートウォッチおよびフィットネス・バンドはPPGセンサーを使用します。これらは皮に緑か赤外線ライトを排出し、マイクロバスルのベッドの血の容積の脈拍によって引き起こされる軽い吸収の変更を測定します。反映された信号は中心率を抽出し、高度装置で、心拍数の変動(HRV)処理されます。PPGは全日摩耗のための力効率が良い、快適なですが動きのアーティファクト、皮の彩色および包囲されたライトによって影響することができます。
電カード情報(ECG)センサー
胸のストラップと新しいスマートウォッチは、ドライエレクトロードECGセンサーを組み込んでいます。これらは、体表面から心臓の電気活動を検出します。ECGは、最も正確なR-R間隔を提供し、その特性の強迫、早期換気、および伝導異常などの不整脈を特定することができます。ただし、ECGは直接皮膚の接触を必要とし、PPGよりも継続的な24 / 7監視にはあまり便利です。
インピーダンスのプレシャスモグラフィーおよび他のモダリティ
新興センサーは、心臓出力に関連する三次元インピーダンスの変化を測定するために、バイオインピーダンスを使用します。一部のウェアラブルは、運動ノイズをフィルタリングし、運動中に精度を向上させるために、PPGを加速器と組み合わせます。 研究者グレードのデバイスは、機械的心臓機能をキャプチャするために、生体学的心臓学的または弾力学的心臓学的役割を担うかもしれません。
ウェアラブルハートレートモニターの種類
スマートウォッチ
Apple Watch、Samsung Galaxy Watch、Fitbit Sense、Garmin FenixファミリーはPPGとしばしば単一鉛ECGを統合しています。 彼らは、継続的な監視、不規則なリズム通知、および、有害フィブリレーション検出のためのFDAがクリアした機能を提供します。 Smartwatchesは、ユーザーフレンドリーなインターフェイス、セルコネクティビティ、および健康記録と統合するアプリエコシステムの利点を持っています。 バッテリーの寿命は、通常、機能に応じて18時間から数日間の範囲です。
胸のストラップ
Polar H10、Garmin HRM-Pro、Wahoo TICKRは、アスリートや臨床研究に金基準です。 彼らはECGを使用し、最小限のラグでビートツービート精度を提供します。 チェストストラップは、エクササイズテスト、HRV分析、および研究プロトコルに最適です。 彼らの主な制限は、長期の摩耗とディスプレイの欠如に対する不快感です。データはペアリングされたデバイスで読み込まれる必要があります。
フィットネスバンドとリング
当社のリングやWHOOPバンドのようなデバイスは、コンパクトなフォームファクタでPPGを使用します。 彼らは、睡眠と回復メトリックを強調し、多くの場合、HRVを組み込んで心拍数の傾向を休む。 リングは、手首のデバイスよりも控えめですが、サンプリング率が低下する可能性があります。 フィットネスバンドは、一般的な健康追跡のためにそれらにアクセスできるように、より低いです。
医療用等級の付着力パッチ
Zio Patchと同様の製品は、診断監視のために処方されています。 彼らは、高い忠実度で連続14日間のECG録画を提供します。 これらのパッチは、消費者のウェアラブルではなく、非整形物質検出のための臨床ベンチマークを表しています。 彼らのテルメドリンの使用は、償還モデルが進化するにつれて成長しています。
継続的な心拍数モニタリングの臨床応用
属性の洗い流すことの検出
アトリアルフィブリレーション(AFib)は、脳卒中の有力な原因であり、しばしば非対症的です。不規則なリズム通知アルゴリズムでウェアラブルは、非診断を受ける可能性があるAFibエピソードを検出することができます。Apple Heart StudyやHuawei Heart Studyなどの研究は、これらのデバイスを大きなコホートで検証しています。 PendingConfirmatory ECGは、これらのアラートは、タイムリーな医療評価を促すことができます。
心拍数の変動(HRV)による自律神経機能
HRVは、心拍数のビートからビートまで変化を計測し、副産物と対症バランスを反映します。ウェアラブルは、ストレス、回復、早期感染の兆候を評価する上で有用である、毎日のHRV追跡を可能にします。臨床医は、糖尿病、パーキンソン、ポストコヴィド症候群などの条件で自律的な機能障害を監視するために、HRVトレンドを使用しています。
慢性的な条件の遠隔監視
心臓障害、冠動脈疾患、または手術後の状態の患者は、継続的な心拍数監視による利益をもたらします。頻脈、ブレージカルディア、または新症の警報は、病院の受診を軽減することができます。Biofourmisや現在の健康のようなプラットフォームは、バーチャルケアチームのための電子健康記録とウェアラブルなデータを統合します。
エクササイズの処方とフィットネスの最適化
健康な個人にとって、ウェアラブルは、嫌気性調節、脂肪燃焼、または高強度のインターバルトレーニングのための特定の心拍数のゾーンをターゲットに役立ちます。 HRデータは回復期間を導き、過度のトレーニングを防止します。 選手は、トレーニング負荷を調整し、早期に過度の上昇を検出するためにHRVを使用します。
患者およびヘルスケアプロバイダーのメリット
早期発見と介入
連続したデータは、クリニック内の12鉛ECGが欠落する可能性がある過渡異常を捉えます。例えば、睡眠中のベンチュラル頻脈の30秒の実行は、遠隔で記録および分析することができます。早期検出は、症状がエスカレーションする前に、ライフスタイルの修正、薬の調整、または電気生理学紹介を可能にします。
パーソナル化医療とデータ駆動の意思決定
縦心拍数の傾向は、個々の基質と偏差を明らかにします。 週に10 bpm上昇する患者の安静心拍数は、感染、脱水、または甲状腺機能障害を信号することができます。 プロバイダーは、これらのパターンを使用して、人口平均に依存するのではなく、治療を調整することができます。 ウェアラブルデータで訓練された機械学習モデルは、心血管イベントのリスクの stratification を改善しています。
患者のエンゲージメントの強化
リアルタイムのフィードバックを見ると、ユーザーはより健康な行動を採用することを奨励します。 調査では、毎日のステップカウントと心拍数のフィードバックが身体活動を向上させることを示しています。 ゲーミフィケーションと社会的な機能は、さらなるモチベーションを維持します。 加齢患者は、薬とフォローアップの予定に従う可能性が高いです。
ヘルスケアコストの削減
ウェアラブルによるリモートモニタリングは、不要な緊急部訪問や入院を減少させることができます。 []のメタ分析:医療インターネット研究のジャーナル]]は、ウェアラブル対応リモートモニタリングを使用して心臓障害患者が30%の少ない受診率を持っていたことがわかりました。 保険会社や雇用主は、ウェルネスプログラムの一環として、ますますます補助装置です。
課題と限界
実世界条件の下の正確さ
PPGセンサーは、高強度の動き、低灌流状態、およびメラニン吸収によるダークスキントーンを持つ個人では、より正確です。 []の2019研究]は、酸素飽和エラーが黒の患者でより顕著に発見されました。 製造業者はアルゴリズムを改善し、マルチ波長LEDを追加していますが、臨床的意思決定は検証なしで生PPGデータにのみに依存しないはずです。
電池寿命とデータ継続
連続心拍数監視は、バッテリーを迅速に監視します。ほとんどのスマートウォッチは、毎日充電を必要とし、一晩データをギャップを作成します。 過去数か月のコインセルバッテリーで胸当てストラップをチェストしますが、統合ディスプレイが欠如します。 研究者は、エネルギーの収穫と低電力チップを探求し、自律性を拡張しています。
データのプライバシーとセキュリティ
ウェアラブルデータは、米国におけるHIPAA、欧州のGDPR)、様々な規制([ FDAガイダンス])に従う。 多くの消費者デバイスは、分析または広告のために、第三者とデータを共有します。 患者とプロバイダは、データストレージ、暗号化、同意の合意を理解しなければなりません。 アメリカンハート協会は、透明なデータポリシーを推奨しています。
規制および臨床検証ギャップ
あらゆるウェアラブルは、FDA クリアまたは医療目的のために CE マークされています。クリアされたデバイスでさえ、従来のモニターと比較して限られた検証研究を受けています。臨床医は、無脊椎測定を解釈する際に不確実性に直面しています。専門家の社会は、ウェアラブルなデータ報告と臨床統合のための基準を開発しています。
未来の方向と革新
人工知能と予測分析
大型のウェアラブルなデータセットで訓練された機械学習モデルは、低張力、不整脈の発症、または臨床イベントの前に分裂時間を予測することができます。例えば、 [Apple Watchの有毒予測アルゴリズム[]は、生PPG信号の深い学習を使用します。AIは、正しい運動アーティファクトとアラートのパーソナライズされたしを支援します。
多変位センサーの融合
未来のウェアラブルは、心拍数、呼吸速度、亜鉛反応、温度、および酸素飽和を単一のチップに結合します。この全体的なビューは、敗血症、熱中症、またはパニック攻撃の早期兆候を検出することができます。 FitbitやWithingsなどの企業は、すでにSpO2と皮膚温度センサーを統合しています。
最小化と皮膚パッチフォームファクター
柔軟でストレッチ可能な電子機器は、数週間の皮膚に合わせるタトゥーのようなパッチを可能にします。 これらの「電子皮膚」デバイスは、低消費電力でグラフェンまたはポリマーフィルムを使用します。 それらは使い捨てまたは半再使用可能な、病院で家庭のプログラムに最適です。
デジタル治療薬とEHRとの統合
ウェアラブルなデータは、臨床的決定支援をトリガーし、電子的健康記録にシームレスに流れます。 ]のようなプラットフォーム。 ハーバードのデジタルヘルスへの取り組みは、EpicとCernerとの統合を検証しています。 Algorithmsは、薬物のtitrationやライフスタイルのカウンセリングを必要とする患者にフラグを立てることができます。
特別人口における継続的な心拍数モニタリング
研究は小児科、妊娠およびgeriatricsのための身につけられる身に着けやすいです。母体腹部パッチによる胎児心拍数の監視は開発中にあります。高齢者落下検出システムは心拍数をaccelerometryと結合します。乳児のために、身につけられるソックスはSIDSの危険を減らすために心拍数および酸素を測定します。
コンテンツ
ウェアラブルな生物医学センサーは、継続的な心拍数監視において重要なツールになるために、フィットネストラッキングを超えて移動しました。 彼らは、臨床医が以前不可能だった日常生活に窓を配る一方で、個人が心血管の健康を充電することを可能にします。 精度の向上、規制明快さ、インテリジェントな分析は、その影響を深化します。 これらのデバイスは、サイズとコストを縮小するにつれて、普遍的な採用は予防心臓病の世界的な負担を抑えることができます。
[]「ウェアラブルデバイスはガジェットだけではありません。彼らは21世紀のステススコープになっています。」 — エリクソン・トロール博士、スクラップス・リサーチ・トランスレーション・インスティテュート
ウェアラブル心拍数モニターの臨床ガイドラインの詳細については、 [心臓学の推奨事項]と[FDAのデジタル健康リソース[]を参照してください。