[論文レビュー] Latest Progresses in Developing Wearable Monitoring and Therapy Systems for Managing Chronic Diseases

Han Gui, Jing Liu|arXiv (Cornell University)|Feb 6, 2018

Advanced Sensor and Energy Harvesting Materials参考文献 165被引用数 6

ひとこと要約

本レビューは、糖尿病、心疾患、パーキンソン病、腎臓疾患、神経学的運動障害を含む慢性疾患のためのウェアラブルモニタリングおよび治療システムにおける最近の進展を統合的に検討する。小型化された電子機器、リアルタイムデータ分析、通信技術、および標的性のある物理的療法といった、主な促進技術を強調し、統合型ウェアラブルプラットフォームが継続的でパーソナライズされた管理および新たな治療的介入を可能にしていることを示している。

ABSTRACT

Chronic disease is a long-lasting condition that can be controlled but not cured. Owing to the portability and continuous action, wearable devices are regarded as promising ways for management and rehabilitation of patients with chronic diseases. Although the monitoring functions of mobile health care are in full swing, the research direction along wearable therapy devices has not been paid with enough attention. The aim of this review paper is to summarize recent developments in the field of wearable devices, with particular focus on specific interpretations of therapy for chronic diseases including diabetes, heart disease, Parkinson's disease, chronic kidney disease and movement disability after neurologic injuries. A brief summary on the key enabling technologies allowing for the implementation of wearable monitoring and therapy devices is given, such as miniaturization of electronic circuits, data analysis techniques, telecommunication strategy and physical therapy etc. For future developments, research directions worth of pursuing are outlined.

研究の動機と目的

• 慢性疾患のための、モニタリングと治療機能を統合したウェアラブルデバイスにおける最近の進展をレビューすること。
• ウェアラブルモニタリングにおける関心の高まりにもかかわらず、ウェアラブル治療システム分野における未開拓の研究分野を特定すること。
• 小型化された電子機器、データ分析、通信技術といった、リアルタイムの健康管理に不可欠な促進技術を分析すること。
• 糖尿病、心血管疾患、パーキンソン病、慢性腎臓病、神経学的後続運動障害における具体的な治療的応用を強調すること。
• ウェアラブル治療システムを受動的モニタリングを越えて臨床応用へと進めるための今後の研究方向性を提示すること。

提案手法

• 慢性疾患管理のためのウェアラブルデバイスに焦点を当てた、査読済み文献の体系的レビュー（191件の参考文献）。
• 疾患タイプ別にウェアラブルシステムを分類し、モニタリングと治療機能の統合を強調すること。
• コア技術の分析：携帯性を実現する小型電子回路、リアルタイムデータ処理アルゴリズム、遠隔モニタリングに必要な無線通信技術。
• 物理的療法統合の評価、特に運動障害に対する機能的電気刺激およびウェアラブル外骨格の応用。
• ウェアラブル治療システムを研究段階から臨床応用へと移行させる際の臨床的および工学的課題の統合的分析。
• 特に、モニタリングと治療デバイス開発の間の不均衡に起因する、現在の研究におけるギャップの特定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 慢性疾患のためのウェアラブル治療システムを可能にする現在の技術的進歩は何か？
• RQ2 さまざまな慢性疾患において、ウェアラブルモニタリングと治療システムの有効性および実現可能性はどのように比較されるか？
• RQ3 統合型ウェアラブルモニタリングおよび治療プラットフォームの開発に不可欠な主な促進技術は何か？
• RQ4 なぜウェアラブル治療デバイスに関する研究は、ウェアラブルモニタリングデバイスの研究に比べて遅れているのか？
• RQ5 臨床応用におけるウェアラブル治療システムの発展を促進する上で、最も有望な今後の研究方向性は何か？

主な発見

• 糖尿病管理におけるウェアラブル治療システムは、自動インスリン投与およびクローズドループグルコースモニタリングによって登場している。
• パーキンソン病では、機能的電気刺激を組み込んだウェアラブルデバイスおよび歩行支援外骨格が、運動機能の改善に有望である。
• 慢性腎臓病患者は、継続的な体液および毒素管理を提供するウェアラブル超濾過デバイスの恩恵を受ける。
• 脳卒中および脊髄損傷患者は、ウェアラブルロボット外骨格および神経調整デバイスにより、歩行能力の向上を示している。
• データ分析および通信技術により、リアルタイムフィードバックと遠隔臨床監視が可能となり、治療遵守性および治療成績が向上している。
• 進展は見られるものの、治療分野におけるウェアラブル研究は、モニタリング分野に比べてまだ未発達であり、治療デバイス設計における革新の大きな機会が存在する。