陳根：光學體積描記術，沒那麼簡單_風聞

文/陳根

可穿戴設備已成為實現定製化智能生物醫療的重要途徑，以及以病人為中心的新型醫療健康模式的基礎——利用可穿戴設備進行持續性的人體生理信號監測，能夠實時告知人體生理健康狀況，提供更為全面的生理健康信息。

當前，已經有很多商用可穿戴設備問世，比如Apple Watch。其中，可穿戴設備通過使用嵌入芯片中的傳感器幫助監控我們的運動、呼吸和心率，並利用多種技術來實現這種監測，光學體積描記術（PPG）就是應用最多的技術之一。

光學體積描記術的最基本工作方式是使用光學傳感器，隨着每次血液脈動改變血管的容積，測量光反射（或吸收）的相對差。**最早的消費型心率監測儀使用的就是這種基本方法，但現在的健身產品通常採用一種更加先進的 PPG，用於測量周邊血氧飽和度水平。**這樣可讓用户更深入瞭解他們對運動的生理反應。

然而，雖然光學體積描記術能夠記錄人體的某些生理信息，並提供一定的健康輔助與預警建議，但人們似乎很少想到，光學體積描記術對於不同人的應用存在特定的差別。據The Verge報道，根據一項新的研究建模，用於跟蹤Apple Watch Series 5和Fitbit Versa 2等可穿戴設備中的心率的光傳感器對深色皮膚或肥胖者的效果****也並不相同。

具體來看，該研究考察了三種可穿戴設備上的光學體積描記術信號，分別是Apple Watch Series 5、Fitbit Versa 2和Polar M600。研究小組使用了一個模擬光如何在組織中移動的模型，以顯示這些設備上的傳感器在不同的皮膚屬性下會有什麼表現。較深的皮膚有較高的黑色素，吸收更多的光，而肥胖者的皮膚往往更厚，水分更少，血流量也比非肥胖者的皮膚少。

研究人員的模型發現，光學體積描記術信號並沒有隨着膚色的變化而發生太大的變化：它在各種設備上的變化不到10%。但是**，**建立肥胖模型，無論是單獨還是與膚色一起，都會造成信號高達60%的變化。

研究人員認為，信號損失似乎是由於肥胖症患者皮膚厚度的變化。PPG信號的峯值也有變化，它被用來計算心率，但其信號強度不應該根據心率值而變化。信號的形狀也有變化——不同的人羣正在用它作為跟蹤血壓的一種方式。

研究人員表示，隨着他們提高BMI水平和增加膚色，信號減弱了，然後其他功能也開始消失了。其中**，傳感器數量較少的Fitbit比Apple Watch的信號損失更為嚴重。**這樣的分析似乎揭示了那些希望使用可穿戴設備來跟蹤服務不足羣體的心血管健康的項目所存在的問題。

換言之，研究人員必須謹慎使用光學體積描記術，尤其是對於旨在使用設備幫助監測心血管問題高風險人羣的項目——其中就包括肥胖症患者。