对比研究一款市售智能手环监测功能的精准性*

何 也 李 杰 任庭苇 周吉永 张 勇

高血压是世界范围内流行的一种慢性疾病，2010年，我国至少有2亿高血压患者，约为全球患病总人数的1/5[1]。随着电子科学技术在医学领域的广泛运用，出现了可随时监测身体血压、心率、运动步数、睡眠时间等指标的设备。美国的一项研究指出，有大约16%的人使用包括智能手环在内的可穿戴设备，且今后会不断增长[2-3]。而另一研究显示，2016年智能手环占整个可穿戴装置市场的57.8%[4]。智能手环较其他可穿戴设备的普及度更高，因而智能手环监测功能的精准性尤为重要，但其是否可靠还没有得到科学的评价[5]。为此，本研究选用众多设备中的一款市售智能手环，对其血压测量、心率测量、24 h计步数以及睡眠时间监测结果进行评估，为该类智能手环在健康监测和健康管理中的应用提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取6名志愿者参与本研究测试，其中3名男性，3名女性，年龄均为23岁，共测试10只智能手环分别编为1～10号。血压心率测试：由1名男性志愿者完成1～10号手环分别与血压计对比测试。24 h计步测试与睡眠时间测试：1名男性志愿者佩戴Withings智能手环、待测手环1号和6号，另1名男性志愿者佩戴1部苹果6s手机、待测手环2号和7号，其余3名女性志愿者的设备佩戴分别为：①1部苹果6s手机、待测手环3号和8号；②一部苹果6s手机、待测手环4号和9号；③一部苹果6s手机、待测手环5号和10号。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①年龄18～65岁；②无严重心脏病、脑血管疾病、高血压、糖尿病、精神疾病、躯体障碍等疾病；③签订知情同意书。

(2)排除标准：①有严重行动障碍和身体疾病；②不愿意参加该测试。

1.3 仪器与材料

待测设备为H07型智能手环10只(深圳爱迪柯斯科技有限公司)；参比设备为YE680A型上臂式电子血压计1台(江苏鱼跃医疗设备股份有限公司)，该电子血压计设备已通过江苏鱼跃医疗设备股份有限公司计量校准；苹果6s手机[6]4部(美国苹果公司)，Withings Activité Pop型手环[7](Withings手环)1只(瑞士Activité Pop公司)。

所有智能手环无闪屏、无法充电等硬件故障，不存在无法上传数据以及无法连接手机App等系统故障。

1.4 检测方法

(1)志愿者手环佩戴参考智能手环说明书进行，在左手手腕，距离手掌3～5 cm处，并调整腕带使手环贴合手腕，不至过松或过紧。若需同时佩戴两只手环，另一只手环也佩戴在同一只手臂并距离前一只手环1～2 cm处。参考设备苹果6s手机统一放在上衣口袋中，臂式血压计的使用参考血压测试的标准方法。

(2)血压心率测试中的1名男性志愿者按要求佩戴1只待测手环，并用同一只手佩戴血压计臂带，将手环调整到血压模式与心率模式，读取和记录血压与心率值，再用血压计测量其血压与心率，重复测试30次，如此逐一完成编号1～10待测智能手环测试。在24 h计步和睡眠测试中，负责该测试的5名志愿者按要求每人将两只待测智能手环佩戴于同一只手臂，并携带对照设备，每日记录各设备24 h计步数和睡眠时间，连续测试5 d，即重复测试5次。

1.5 观察与评价指标

为了探究智能手环功能的准确性，将血压、心率及24 h计步数3项指标与参考设备进行比较，智能手环与Withings手环之间24 h计步数与睡眠时间的比较则是探究其功能的精确性。

1.6 统计学方法

数据录入采用2010版excel软件，采用SPSS 19.0软件包进行数据分析。智能手环的血压、心率、24 h计步数测量值与参考值比较以及智能手环间睡眠时间采用两两比较t检验，以()表示。手环测量值与血压计测量值的精确度通过其变异系数(variation coefficient，CV)值%(CV%)表示。

2 结果

2.1 血压及心率测试情况

(1)智能手环与血压计血压心率测试结果比较。在10只智能手环中，5号、6号和7号智能手环的收缩压测量值与参考值有统计学差异(t=-2.86，t=3.20，t=-4.53；P＜0.05)；10只智能手环舒张压测量值均与参考值有显著差异，且智能手环测量值均比参考值高；10只智能手环中有5号和7号智能手环心率测量值与参考值之间比较 差异无统计学意义(t=-2.30，t=1.91；P＞0.05)，其余8只存在统计学差异，且智能手环测量值均高于参考值，见表1。

(2)智能手环与血压计血压心率测量值CV%比较。智能手环收缩压测量值CV%为5.08%～10.42%，而参考血压计测定结果的CV%为3.69%～7.76%，且两者之间差异具有统计学意义(t=2.96，P＜0.05)；智能手环舒张压测量值CV%为3.97%～9.89%，参考值CV%为4.68%～6.96%，但两者差异无统计学意义(t=1.03，P＞0.328)；智能手环心率测量值CV%为4.63%～15.71%，参考值CV%为3.78%～6.11%，两者之间差异具有统计学意义(t=5.58，P＜0.05)，见表2。

表1 智能手环与血压计血压心率测试结果比较()

表1 智能手环与血压计血压心率测试结果比较()

设备 收缩压 舒张压 心率测量值(mmHg) CV% t值 P值 测量值(mmHg) CV% t值 P值 测量值(mbp) CV% t值 P值1号手环 114.23±9.68 8.47 1.36 0.185 69.57±3.01 4.33 20.15 0.000 64.87±3.00 4.63 2.36 0.026血压计 111.07±5.58 5.02 58.53±2.74 4.68 63.40±2.62 4.13 2号手环 117.23±7.63 6.51 0.58 0.570 77.77±5.14 6.61 13.92 0.000 70.60±11.09 15.71 3.26 0.003血压计 115.90±8.99 7.76 63.20±3.64 5.76 63.33±3.41 5.38 3号手环 115.73±7.97 6.88 1.65 0.109 77.07±5.57 7.23 14.13 0.000 64.00±7.08 11.06 3.31 0.003血压计 112.93±5.19 4.60 61.90±3.34 5.40 59.23±2.84 4.79 4号手环 115.13±8.85 7.68 -0.16 0.874 76.63±5.84 7.62 11.57 0.000 65.60±9.08 13.84 4.45 0.000血压计 115.40±5.93 5.14 63.60±3.69 5.81 58.53±3.58 6.11 5号手环 110.40±7.04 6.38 -2.86 0.008 72.93±4.25 5.83 10.36 0.000 61.73±5.10 8.26 1.47 0.151血压计 115.77±6.59 5.69 62.03±3.46 5.58 60.33±2.28 3.78 6号手环 116.47±12.14 10.42 3.20 0.003 72.23±7.10 9.89 10.84 0.000 64.03±6.79 10.60 2.30 0.029血压计 108.17±4.21 3.89 58.90±4.10 6.96 60.87±2.74 4.50 7号手环 107.10±6.63 6.19 -4.53 0.000 70.67±3.75 5.30 5.87 0.000 61.93±4.29 6.93 1.91 0.066血压计 114.63±6.88 6.00 64.20±4.32 6.73 60.07±3.26 5.42 8号手环 108.67±5.52 5.08 -0.79 0.438 72.33±3.51 4.85 7.69 0.000 65.37±5.85 8.94 4.32 0.000血压计 109.80±5.83 5.31 64.73±4.41 6.81 60.70±3.42 5.63 9号手环 107.37±9.57 8.92 -1.59 0.123 70.77±5.43 7.67 5.09 0.000 63.00±7.37 11.70 3.00 0.006血压计 110.43±4.17 3.78 64.37±3.05 4.73 59.20±3.16 4.90 10号手环 112.07±10.54 9.41 0.47 0.642 71.00±2.82 3.97 15.97 0.000 65.23±5.66 8.68 3.32 0.002血压计 111.07±4.10 3.69 59.07±2.97 5.03 61.57±2.47 4.02

表2 智能手环与血压计血压心率测量值CV%比较()

表2 智能手环与血压计血压心率测量值CV%比较()

设备 收缩压 舒张压 心率CV% t值 P值 CV% t值 P值 CV% t值 P值智能手环 7.59±1.68 2.96 0.016 6.33±1.83 1.03 0.328 10.04±3.26 5.58 0.000血压计 5.09±1.24 5.75±0.84 4.87±0.77

2.2 智能手环24 h计步数测试情况

10只智能手环中仅2号智能手环1只与苹果6s手机测量值比较差异有统计学意义(t=2.88，P＜0.05)，其余智能手环与Withings手环之间，智能手环与苹果6s手机间比较差异均无统计学意义，见表3。

2.3 睡眠时间测试情况

在10只智能手环中仅5号和10号在深睡眠时间测试中比较差异有统计学意义(t=-3.59，P＜0.05)，其余智能手环差异均无统计学意义，见表4。

表3 智能手环24 h计步数测试结果()

表3 智能手环24 h计步数测试结果()

注：①表中*为1号与6号比较，2号与7号比较，3号与8号比较，4号与9号比较，5号与10号比较；②表中☆为6号与Withings手环比较，7号与苹果6s手机比较，8号与苹果6s手机比较，9号与苹果6s手机比较，10号与苹果6s手机比较；③表中△为1号手环与Withings手环比较，2号与苹果6s手机比较，3号与苹果6s手机比较，4号与苹果6s手机比较，5号与苹果6s手机比较。

设备 步数(步) t值 P值1号手环 10538.6±4938.4 -0.89* 0.426 6号手环 11193.0±3633.4 0.72☆ 0.511 Withings手环 10629.0±3298.7 -0.06△ 0.954 2号手环 11368.6±2262.7 1.93* 0.127 7号手环 11219.6±2107.5 2.73☆ 0.052苹果6s手机 10056.0±1610.1 2.88△ 0.045 3号手环 6928.2±5535.6 0.92* 0.409 8号手环 6587.6±5570.6 -0.46☆ 0.670苹果6s手机 6715.8±5381.0 0.71△ 0.516 4号手环 11521.0±3964.7 2.03* 0.112 9号手环 11029.0±3736.4 -1.58☆ 0.189苹果6s手机 12713.4±4300.2 -0.95△ 0.395 5号手环 6544.2±1168.0 -1.20* 0.296 10号手环 6990.4±1259.9 -0.63☆ 0.563

表4 智能手环睡眠时间测试结果()

表4 智能手环睡眠时间测试结果()

设备 总睡眠 浅睡眠 深睡眠时间(min) t值 P值 时间(min) t值 P值 时间(min) t值 P值1号手环 422.00±37.18 1.63 0.178 281.00±71.54 0.72 0.512 141.00±67.95 -0.43 0.688 6号手环 420.00±37.42 277.00±63.40 143.00±62.31 2号手环 431.00±77.01 0.00 1.000 254.00±40.37 1.51 0.206 177.00±52.63 -2.06 0.108 7号手环 431.00±76.44 247.00±37.18 184.00±48.40 3号手环 513.00±40.87 0.49 0.649 432.00±48.17 1.01 0.370 83.00±22.80 -1.14 0.319 8号手环 504.00±70.92 404.00±107.09 100.00±45.42 4号手环 462.00±59.22 0.00 1.000 312.00±45.63 -1.97 0.120 148.00±30.94 1.24 0.284 9号手环 462.00±59.22 320.00±53.32 142.00±39.78 5号手环 424.00±86.70 -1.53 0.200 330.00±65.48 -0.91 0.413 94.00±47.75 -3.59 0.023 10号手环 465.00±81.16 356.00±89.26 109.00±44.36

3 讨论

智能手环在收缩压测试中测量值与测得参考值基本一致，其能够反映出被测量者收缩压的真实状况；但在舒张压与心率方面，智能手环与测得参考值大体呈现出不一致，尤其在舒张压测试中所有智能手环测量值与测得参考值均不一致，且智能手环测量值较参考值偏高，故其反映被测试者的舒张压时可能较真实值高，而心率测试仅两只智能手环测量值与参考值比较无差异。其余各只手环测量值均与参考值不一致，且较参考值高，即其测量值较真实值偏高。1～10号智能手环在各项测试中的精确度较参考值的精确度差，表明智能手环测量稳定性不如电子血压计好。

在本研究24 h计步数测试中，各智能手环之间，智能手环与苹果6s手机和Withings手环之间的测量值无差别，表明智能手环的计步功能具有一致性，且智能手环与另外两种设备的计步功能也具有一致性。各编号智能手环分别在总睡眠时间、浅睡眠时间及深睡眠时间的测试结果总体上无差别，该品牌型号的每款智能手环的睡眠监测功能一致。

通过对10只智能手环各项测量结果进行评估，了解其血压等功能的准确性和精确性。智能手环的血压心率测试功能精准度不及电子血压计，因此若要使用该智能手环采集数据应当据此对其结果做适当校正。智能手环的计步功能与现有的一些计步工具测量结果无差别，可能是现有的计步工程技术开发程度普遍相近，使不同设备的计步功能相同。智能手环与Withings手环之间的计步与睡眠时间监测功能无差别。该品牌智能手环的血压、心率测定功能其准确度或精确度都不可代替专业医疗测量设备，只能作为部分参考。已确诊的高血压患者不能只依赖该产品作为运动指导依据；由于可穿戴设备的使用，对其功能的校正和新功能的开发应更多被考虑[8]。

智能可穿戴设备能够指导和鼓励人们拥有更健康的生活习惯[9-12]。适当的锻炼、健康的睡眠习惯能够增长寿命，改善健康和预防疾病[13]。因此，智能手环的计步和睡眠监测功能可在一定程度上对增进人体健康起到积极作用。

参考文献

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