[论文解读] 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 6

一句话总结

本综述整合了近年来用于慢性疾病（如糖尿病、心脏病、帕金森病、肾病及神经系统运动障碍）可穿戴监测与治疗系统的技术进展。文章突出展示了微型化电子设备、实时数据分析、远程通信以及靶向物理治疗等关键技术，阐明了集成化可穿戴平台如何实现持续、个性化的疾病管理及新兴的治疗干预手段。

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.

研究动机与目标

• 综述近期集成监测与治疗功能的可穿戴设备在慢性疾病管理方面的进展。
• 在可穿戴监测日益受关注的背景下，识别可穿戴治疗系统中尚未充分探索的研究方向。
• 分析微型化电子设备、数据分析及远程通信等关键技术，以支持实时健康管理。
• 突出展示在糖尿病、心血管疾病、帕金森病、慢性肾病及神经源性运动障碍后状态中的具体治疗应用。
• 提出推动可穿戴治疗系统从被动监测迈向临床实践的未来研究方向。

提出的方法

• 系统性回顾同行评审文献（共191篇参考文献），聚焦于慢性疾病管理的可穿戴设备。
• 按疾病类型对可穿戴系统进行分类，重点强调监测与治疗功能的整合。
• 分析核心技术：用于便携性的微型化电子电路、实时数据处理算法，以及用于远程监测的无线通信技术。
• 评估物理治疗的整合，包括功能性电刺激和用于运动障碍的可穿戴外骨骼。
• 综合分析可穿戴治疗系统从研究到临床实践转化中的临床与工程挑战。
• 识别当前研究中的空白，特别是监测与治疗设备研发之间的不平衡。

实验结果

研究问题

• RQ1 哪些当前的技术进步推动了慢性疾病可穿戴治疗系统的发展？
• RQ2 在不同慢性疾病中，可穿戴监测与治疗系统在有效性与可行性方面如何比较？
• RQ3 哪些关键技术对集成化可穿戴监测与治疗平台的开发至关重要？
• RQ4 为何可穿戴治疗设备的研究进展落后于可穿戴监测设备？
• RQ5 在临床实践中，哪些未来研究方向最有可能推动可穿戴治疗系统的发展？

主要发现

• 在糖尿病管理中，通过自动胰岛素输注和闭环血糖监测，可穿戴治疗系统正逐步发展。
• 对于帕金森病，整合功能性电刺激和步态辅助外骨骼的可穿戴设备在改善运动功能方面展现出潜力。
• 慢性肾病患者受益于可穿戴超滤设备，可实现持续的体液与毒素管理。
• 中风及脊髓损伤患者通过可穿戴机器人外骨骼和神经调节装置，显著改善了运动能力。
• 数据分析与远程通信技术实现了实时反馈与远程临床监管，提升了治疗依从性与临床结局。
• 尽管已取得进展，可穿戴治疗研究仍远落后于监测技术，表明在治疗设备设计方面存在显著的创新机遇。