全球约有6400万心力衰竭病例。根据美国心脏协会数据，美国现有620万成年心力衰竭患者，预计到2030年将增至800万。心力衰竭是一种进行性临床综合征，其特征是心脏结构异常导致无法泵出足够血液满足身体需求。
目前监测心力衰竭的设备具有侵入性，必须通过手术植入。此外，约半数心力衰竭患者不需要或不符合植入式设备的使用条件，特别是无法接受针对胸腔（颈部与腹部之间区域）的监测。因此，亟需开发非侵入式解决方案来实现心力衰竭进展的全天候监测。
佛罗里达大西洋大学(FAU)工程与计算机科学学院研究团队联合克里斯汀·E·林恩护理学院，成功开发出一款可实时连续监测心力衰竭相关生理参数的可穿戴设备原型。该技术基于嵌入轻量腰带的传感器，可便捷佩戴于腰部，持续监测胸阻抗、心电图(ECG)、心率及活动状态。胸阻抗是监测心力衰竭进展的关键生物信号，心电图则通过测量心脏电活动来评估心血管状态，患者活动数据结合其他指标可全面反映心力衰竭状况。
发表在《科学报告》(Scientific Reports)的研究中，团队在坐、站、躺、走等不同状态下测试了该可穿戴设备。结果显示所有传感器均能准确追踪不同状态下的变化：体位传感器正确识别佩戴者姿势变化，心率传感器持续监测心率，设备尤其精准捕捉到胸阻抗的细微变化。
与多数心电图监测仪类似，该设备的ECG传感器对运动较敏感，尤其在行走时。但即使在行走状态下，传感器仍能保留QRS波群（心室电脉冲传导）及R波（QRS波群组成部分），这些指标对诊断左心室肥大至关重要——左心室肥大表明心脏主泵血腔室的心肌纤维增生。
"我们集成到腰带模块的所有传感器均可长期佩戴而不影响患者日常活动，"资深作者、FAU电气工程与计算机科学系副教授瓦西姆·阿什加尔(Waseem Asghar)博士表示，"重要的是，心力衰竭症状的连续实时监测可及时预警患者及其医疗人员健康状况恶化，使医护人员能通过药物干预避免患者住院。"
研究团队预计该技术将具备更高预测价值，实现心力衰竭监测的高特异性和高灵敏度。
"约四分之一的心力衰竭患者在出院30天内需再次入院，半数患者在六个月内需再次入院，"合著者、FAU克里斯汀·E·林恩护理学院助理教授玛丽·安·利维特(Mary Ann Leavitt)博士指出，"此类健康可穿戴设备有望以经济高效、安全便捷的方式降低再入院率。"
基于研究结果，团队目前正在多样化受试者群体中测试该模块，以开发心力衰竭预测算法。
"这款心力衰竭监测可穿戴设备是我参与阿什加尔博士医学微纳米技术实验室的主要项目，对美国增长最快的心血管疾病具有重要社会意义，"第一作者、FAU电气工程与计算机科学系博士生兼研究助理谢赫·穆罕默德·阿舍尔·伊克巴尔(Sheikh Muhammad Asher Iqbal)表示，"我们正开发非侵入式解决方案，为心力衰竭患者提供更有效的管理、诊断和预后服务，惠及广大患者。"
其他研究合著者包括FAU电气工程与计算机科学系特科雷教授伊马德丁·马古布(Imadeldin Mahgoub)博士和副教授萨拉·杜(Sarah E. Du)博士。本研究获得佛罗里达大西洋大学感知与嵌入式网络系统工程研究所(I-SENSE)及工程与计算机科学学院支持。
该可穿戴设备已在坐、站、躺、走等不同状态下完成测试。
这款轻量腰带可24/7全天候实时连续监测所有与心力衰竭相关的关键生理参数。
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