综述：用于帕金森病管理的可穿戴传感器
2023-11-11 16:03:01 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
如今，有多种体戴式传感器（BWS）被提出用于监测帕金森病的临床特征，如运动波动、运动障碍、震颤、运动迟缓、步态冻结（FoG）或步态障碍等。体戴式传感器已被用作患者管理或研究的附加工具。
帕金森病（PD）目前在欧洲影响着约120万患者，其发病率预计在未来几十年内将呈指数级增长。随着人们对帕金森病的认识不断加深，治疗教育以及患者对严格控制症状的需求都在不断增加。此外，不同患者的症状变化很大，同一患者的症状也有波动，这就需要有创新的工具来帮助医生和患者在日常生活环境中监测疾病，并更有针对性地调整治疗方式。如今，有多种体戴式传感器（BWS）被提出用于监测帕金森病的临床特征，如运动波动、运动障碍、震颤、运动迟缓、步态冻结（FoG）或步态障碍等。体戴式传感器已被用作患者管理或研究的附加工具。
据麦姆斯咨询报道，近日，法国里尔大学（Lille University）、The French Ns-Park Network、图卢兹大学医院（Toulouse University Hospital）等机构的研究人员组成的团队在npj Parkinson's Disease期刊上发表了题为“Overview on wearable sensors for the management of Parkinson’s disease”的综述论文，总结了欧洲帕金森病患者最常用的体戴式传感器（PDMonitor®、Personal KinetiGraph® (PKG®)、STAT-ON™、Kinesia 360™/One™、DynaPort、FeetMe®和Mobility LabTM）的特征，重点关注了它们作为改善治疗管理工具的作用。
PDMonitor®由五个相同的基于惯性测量单元（IMU）的传感设备组成，分别佩戴在双手腕、小腿和腰部，旨在监测PD患者。PDMonitor®设备的组件包括：（i）SmartBox：用于收集、处理数据并将数据上传到云端；（ii）5个传感监测设备，每个设备在佩戴期间（最短2小时至7天）均具有内部数据存储功能，并在与SmartBox对接时传输收集到的数据；（iii）用于将设备固定在患者身上的附件（图1）。
图1 用于帕金森病（PD）管理的体戴式传感器（BWS）
PDMonitor®的优势在于提供7天以上的居家连续监测，捕获不同的帕金森病表现，并提供一份发送给医生的临床报告（但相当长）。此外，患者似乎需要持续的技术支持，并且PDMonitor®的使用需要同时使用5个传感器。
PKG®技术是由澳大利亚神经学家开发的，旨在量化帕金森病患者在现实生活中的运动学表现。它还包括服用抗帕金森病药物的提醒，即服用这些药物时进行药物管理标记，以及检测手表被摘除的传感器，并且可以监测与睡眠期间运动相关的活动。
PKG系统由PKG手表和PKG报告组成（图1）。PKG手表是一款佩戴在受帕金森病影响最严重的一侧手腕上的医疗设备。在佩戴期间，PKG手表会自动收集患者所经历的运动类型的数据，并提醒患者在按照医生的处方记录服用多巴胺能药物。数学算法将收集的原始运动数据转换为运动迟缓和运动障碍评分，并提供图形化PKG报告。
PKG的优势在于设备易于佩戴。它能够检测运动波动/运动迟缓、运动障碍，并可能提供白天嗜睡程度的衡量。但PKG也存在一些局限性：该设备仅测量一侧肢体的部分运动帕金森病表现，并且不直接评估步态、FoG和跌倒。
STAT-ON™是一款分析惯性信号的可穿戴传感器，具有一组实时运行的经过验证的机器学习算法。该传感器尺寸为90 mm × 62.5 mm × 21.2 mm，重86克（图1）。在内部，该系统由两个超低三轴纳米加速度计、两个微控制器和一个低功耗蓝牙（Bluetooth）系统组成。该传感器的电池寿命为7天（每天连续工作8小时）。该传感器系统可提供有关步态的多个参数的信息，例如步长、FoG和跌倒，以及上肢和下肢运动、躯干或颈部运动障碍，而运动迟缓主要是根据步态估计的，系统不记录震颤。
STAT-ON™的优势是单一传感器的使用以及患者可接受的可用性。此外，“事件”按钮可以提供药物摄入量等个性化信息，有助于进一步分析患者的状态。
Kinesia 360™包括一个移动应用程序（APP）和两个佩戴在帕金森病患者手腕和脚踝上的无线运动传感器（图1），用于量化正常活动期间全天的震颤、运动迟缓、运动障碍、身体位置和步数。
Kinesia 360™具有能够在现实生活条件下连续监测患者的运动状态的优点。它对评估震颤和运动障碍具有特别高的敏感性和特异性。
DynaPort7（McRoberts）是一款小型轻质传感器，可安装在下背部的皮带上，它是DynaPort混合系统的新版本。它将加速度传感器和陀螺仪结合在一起，具有六个通道，每个通道以100 Hz的频率评估个人的运动。它使用蓝牙协议与个人计算机主机进行通信。
DynaPort是一款易于佩戴的小型设备，能够提供有关步态参数和跌倒风险的信息。然而，DynaPort没有提供其他帕金森病表现的信息，包括震颤、运动障碍和运动波动，其表现仅在三项研究中进行了评估。
FeetMe® Monitor是一个由三部分组成的解决方案（鞋垫、连接器和应用程序），用于持续远程实时监测。它允许医疗专业人员从远程患者监测中收集活动数据，以评估残疾程度和跌倒风险，以及患者的进展和对治疗的反应。
FeetMe® Monitor连接鞋垫是一款可穿戴医疗设备，可测量时空步态参数和足底压力，以支持个人的活动能力评估。该硬件产品由两个规则形状的鞋垫和一个带有壁挂适配器的双头无线充电器组成，可同时为两个鞋垫充电（图1）。
FeetMe® Monitor是评估步态参数并帮助帕金森病患者进行日常管理的有前途的工具。FeetMe®鞋垫将惯性测量单元（IMU）和压力传感器集成在鞋底内，无需外部电线或其他模块。
Mobility Lab™包括：（i）一套1-6个无线体戴式Opal™惯性传感器；（ii）用于无线数据传输和独立传感器同步的接入点；（iii）指导用户和患者完成测试方案的软件；（iv）自动分析和报告记录的数据，每次测试后用户（患者和研究人员）都可以立即获得这些数据，并与之前的评估进行比较。
就研究数量而言，Mobility Lab™是针对帕金森病患者进行医院内步态和姿势分析的最佳工具之一，其参数还能够区分Med-On和Med-Off状态。然而，它主要用于医院内评估，不能捕获震颤，其持续家庭监测的可行性仍需在大规模研究中进一步验证。
综上所述，对帕金森病特征进行更客观和持续监测的需求仍未得到满足，例如，仅通过主观手段正确评估症状和严重程度存在困难，以及由于缺乏亲自就诊而导致护理连续性的失败。目前，帕金森病患者必须自费购买体戴式传感器进行监测，或者神经科医生可以通过家庭医疗服务商获得各种体戴式传感器记录。尽管有多种体戴式传感器可供使用，但尚无关于其使用范围以及如何使用的国家或国际指南。
这篇综述旨在提供欧洲范围内有关体戴式传感器的概述，以改善帕金森病患者的管理。尽管目前存在不确定性，但研究人员应该继续前进并开展合作，以明确体戴式传感器在帕金森病患者常规护理中使用的最佳范围和方法。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41531-023-00585-y
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