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智東西（公眾號(hào)：zhidxcom）
編譯 | 周炎
編輯 | 云鵬

智東西3月21日消息，據(jù)The Verge報(bào)道，近期，Apple Watch實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)測(cè)量血糖的新聞引起了醫(yī)學(xué)界的關(guān)注與討論。蘋果公司指出，該公司在無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)方面取得了里程碑式的進(jìn)展，這將為糖尿病治療帶來(lái)革命性的變化。

研究人員稱，目前這項(xiàng)健康技術(shù)可能不會(huì)取代手指穿刺進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法，技術(shù)本身還有待進(jìn)一步成熟。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用紅外線光譜法時(shí)，目前蘋果的傳感器很難檢測(cè)到由人體血糖變化產(chǎn)生的微弱信號(hào)；當(dāng)采用多波長(zhǎng)法時(shí)，傳感器的體積和電池功耗又很難二者兼顧；除此之外，對(duì)于皮膚較黑的人的來(lái)說(shuō)，光學(xué)傳感器的準(zhǔn)確度尚且不足。同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)在監(jiān)管方面的障礙仍需清除。

一、無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)研究近半個(gè)世紀(jì)，尚未有可靠方法實(shí)現(xiàn)

無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)指的是，在測(cè)量人體血糖水平時(shí)無(wú)需進(jìn)行抽血，也不會(huì)造成破皮或其他疼痛或創(chuàng)傷。當(dāng)人的身體沒(méi)有產(chǎn)生足夠的1型糖尿病胰島素（insulin ），或者隨著時(shí)間推移變成2型糖尿病胰島素抵抗（insulin resistant）時(shí)，那么這個(gè)人便不能有效地調(diào)節(jié)血糖，這個(gè)時(shí)候這個(gè)人就會(huì)患有糖尿病。

為了治療病情，不管是1型還是2型患者都需要通過(guò)典型的侵入型措施（invasive measures），例如手指穿刺試驗(yàn)（finger prick test）或者連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀（continuous glucose monitor）來(lái)監(jiān)測(cè)血糖水平。手指穿刺試驗(yàn)需要個(gè)人用傷手指，然后在測(cè)試條上滴一滴血。連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀需要在皮膚上面嵌入一個(gè)傳感器，這樣患者能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)自身的血糖水平。

無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)血糖對(duì)于患者來(lái)說(shuō)具有巨大吸引力，這樣患者無(wú)需抽血或在身體上安裝傳感器來(lái)獲取服用胰島素的適宜時(shí)間。醫(yī)生也可以遠(yuǎn)程監(jiān)控患者的情況，這樣廣大農(nóng)村地區(qū)的患者便可以得到醫(yī)生的遠(yuǎn)程監(jiān)控與治療。除了糖尿病的醫(yī)治，這項(xiàng)技術(shù)還可以幫助耐力運(yùn)動(dòng)員在長(zhǎng)跑中監(jiān)控碳水化合物的攝入量。事實(shí)上，無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)的研究始于1975年，48年來(lái)，還沒(méi)有可靠的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

二、無(wú)創(chuàng)技術(shù)突破關(guān)鍵在于傳感器

目前，無(wú)創(chuàng)測(cè)量血糖水平的方法主要有兩種，第一種是從尿液或眼淚等體液中測(cè)量葡萄糖水平，谷歌曾經(jīng)嘗試開(kāi)發(fā)智能隱形眼鏡（art contact lenses）來(lái)讀取血糖水平。第二種方法涉及光譜學(xué)，它的本質(zhì)是使用光學(xué)傳感器將光照射到身體，并測(cè)量光如何反射回來(lái)，以測(cè)量特定的指標(biāo)。

第二種技術(shù)目前已經(jīng)出現(xiàn)在智能手表、健身追蹤器和智能戒指中，可以用來(lái)測(cè)量心率、血氧水平和一系列其他指標(biāo)。不同的是，無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)使用的是紅外線（infrared）或近紅外光（near-infrared light），而不是綠光LED或者紅光LED。這種光將瞄準(zhǔn)組織間液（interstitial fluid），即一種在細(xì)胞之間的空間中攜帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和廢物的物質(zhì)。理論上，這種手表會(huì)使用一種專有算法，同時(shí)根據(jù)反射光線來(lái)確認(rèn)血糖水平。但是，雖然方法相似，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于血糖監(jiān)測(cè)時(shí)會(huì)更加復(fù)雜。

▲智能手表將光線照射到皮膚上，測(cè)量心率和血氧水平等生物特征，來(lái)源：The Verge

加州圣馬特奧米爾斯半島醫(yī)學(xué)中心（Mills-Peninsula Medical Center）糖尿病研究所醫(yī)學(xué)主任David Klonoff，曾經(jīng)擔(dān)任糖尿病技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、糖尿病科學(xué)與技術(shù)雜志主編，并在過(guò)去25年中一直致力于研究無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)技術(shù)。

這名醫(yī)學(xué)主任稱，人體血糖水平變化引起的信號(hào)變化十分微弱，回?fù)懿ㄐ旁氡容^低，除此之外，身體的內(nèi)的蛋白質(zhì)、脂肪等成分與葡萄糖的吸收波峰存在重疊，這都影響著血糖檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

Movano首席執(zhí)行官John Mastrototaro稱，人體里充滿水，但是水又會(huì)干擾光學(xué)方法的測(cè)量，人體在水量上細(xì)微的變化就會(huì)極大影響測(cè)量的信號(hào)。Movano將要推出專門為女性設(shè)計(jì)的Evie智能戒指，該產(chǎn)品將正式于2023年美國(guó)消費(fèi)電子展覽會(huì)（ CES）上正式公布。該公司還開(kāi)發(fā)了一款芯片來(lái)測(cè)量血壓和血糖。

Klonoff和Mastrototaro指出，除了身體內(nèi)的水分，外部或者環(huán)境因素，如雜散光（stray light）、人體運(yùn)動(dòng)以及皮膚與傳感器的接觸不良，都會(huì)影響無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)。

▲不良的皮膚接觸、運(yùn)動(dòng)和雜散光都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，來(lái)源：The Verge

紅外光本質(zhì)是一種熱輻射，肉眼并不可見(jiàn)。包括人類在內(nèi)的所有物體都會(huì)發(fā)出某種紅外線熱輻射，這就使得傳感器并不能總是分辨出熱量來(lái)自智能手表還是炎熱的夏天。

假設(shè)有一天智能手表可以無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)血糖水平。但是那時(shí)全球頻繁出現(xiàn)極端熱浪（heatwave），人類的空調(diào)故障，房間就會(huì)變得極端炎熱，當(dāng)用戶出汗時(shí)，智能手表的傳感器就容易把額外的熱量誤認(rèn)為血糖升高。

解決這種問(wèn)題的方法之一是使用多波長(zhǎng)（wavelengths）的光來(lái)收集更多的數(shù)據(jù)。例如，增加更多的傳感器來(lái)發(fā)射不同類型的紅外光。當(dāng)擁有更多的數(shù)據(jù)，便更加容易弄清楚什么是葡萄糖，什么是干擾。但是增加傳感器數(shù)量也會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題，因?yàn)檫@需要更加強(qiáng)大的算法來(lái)處理額外的數(shù)據(jù)。同時(shí)，由于波長(zhǎng)增加后，人類就需要為設(shè)備增加更多的體積。

雖然傳感器體積小，功耗低，可以安裝在智能手表中，但是頻繁連續(xù)測(cè)量仍會(huì)消耗電池壽命。許多支持夜間血氧飽和度（spO2）跟蹤的可穿戴設(shè)備將會(huì)警告用戶，一旦啟用該功能，智能手表的的電池壽命便會(huì)大大縮短。

目前連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀大約保持每5分鐘測(cè)量1次的頻率，這就需要智能手表可以保持一整天的電量。同時(shí)，智能手表仍需為永遠(yuǎn)在線的屏幕供電、測(cè)量其他大量健康指標(biāo)、獲取文本和通知、以及通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi發(fā)送數(shù)據(jù)，這都需要更大的電池。

三、膚色限制、監(jiān)管措施等都將影響無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)技術(shù)的商用

對(duì)于皮膚較黑、有紋身情況的人來(lái)說(shuō)，光學(xué)傳感器的準(zhǔn)確度不足。這是因?yàn)轭伾畹奈矬w比顏色淺的物體反射光的能力強(qiáng)一些。

美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）專家組最近呼吁加強(qiáng)對(duì)這類光學(xué)傳感器的監(jiān)管。這是因?yàn)檫@些器材對(duì)膚色較深的人來(lái)說(shuō)不太準(zhǔn)確。無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)儀在這方面問(wèn)題或許問(wèn)題并不大。因?yàn)榧t外線比可見(jiàn)光更適合處理黑色素和墨水。但即使有這樣大的優(yōu)勢(shì)。Mastrototaro稱，目前無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)仍面面臨挑戰(zhàn)。

在這位記者看來(lái)，許多技術(shù)問(wèn)題都是可以解決的。當(dāng)AI更加強(qiáng)大的時(shí)候，就可以構(gòu)建出能夠處理無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)的算法。同時(shí)，芯片和其他組件也在不斷變小了，功能也變得更加強(qiáng)大。像Movano一樣的公司目前都在積極探索光學(xué)傳感器的替代品。

目前美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局正在對(duì)血糖監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行監(jiān)管。雖然血氧飽和度和心率并不需要食品藥品管理局來(lái)衡量其安全性和有效性，但是在血糖水平上，由于不正確的讀數(shù)或錯(cuò)誤的警報(bào)會(huì)導(dǎo)致1型糖尿病患者在胰島素劑量上使用錯(cuò)誤，進(jìn)而會(huì)危及生命，這就需要任何兜售血糖監(jiān)測(cè)功能的智能手表都必須通過(guò)FDA認(rèn)證。

▲蘋果的血氧功能不需要FDA的批準(zhǔn)，來(lái)源：The Verge

獲得FDA的認(rèn)證可能需要數(shù)月或更長(zhǎng)時(shí)間。同時(shí)，設(shè)備商必須對(duì)血糖監(jiān)測(cè)儀器的準(zhǔn)確性、安全性和有效性進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和臨床試驗(yàn)。這種嚴(yán)格的檢查可以保護(hù)消費(fèi)者。

所以目前來(lái)看，許多公司不太可能試圖取代手指穿刺測(cè)試或血糖檢測(cè)儀等方法。智能手表上的血糖監(jiān)測(cè)或?qū)⒂糜诮】底粉?，或者為糖尿病前期的篩查工具。

蘋果在Apple Watch 系列4上引入FDA認(rèn)證的心電圖（EKG），旨在標(biāo)記患者心率不齊的情況、并建議患者去咨詢醫(yī)生，并評(píng)估其患上房顫（AFib）的風(fēng)險(xiǎn)。Fitbit、三星、Garmin等其他公司也在心電圖和心房顫動(dòng)監(jiān)測(cè)功能上采用相同方法。

這些篩選功能或許聽(tīng)上去可能不太具有革命性，但是它們?yōu)檠芯咳藛T、公司和消費(fèi)者創(chuàng)造了一個(gè)雙贏的局面。疾控中心稱，大約有9600萬(wàn)美國(guó)成年人患有糖尿病前期。糖尿病前期是血糖異常高的狀態(tài)，但還不足以診斷2型糖尿病。這個(gè)患者數(shù)意味著一個(gè)巨大的客戶群體。

“我想我們將要看到的是，這些可穿戴設(shè)備會(huì)以微妙的方式提醒人們，他們正在處于正常水平與糖尿病之間?！盞lonoff稱，未來(lái)將會(huì)有預(yù)測(cè)某些類型的前期糖尿病的模式。

“重要的不僅僅是了解個(gè)人的血糖情況，還在于了解個(gè)人健康的一切信息。Mastrototaro稱，如果電磁頻率（Radio Frequency）技術(shù)成功，Movano希望將葡萄糖與其他健康指標(biāo)，如心率、血氧等一起納入平臺(tái)。他認(rèn)為，這些數(shù)據(jù)信息可以更加完整地體現(xiàn)一個(gè)人的健康情況。

“血糖監(jiān)測(cè)儀在某種程度上是為了獲取個(gè)體整體的情況，而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。Mastrototaro解釋稱，可穿戴設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測(cè)，即1型糖尿病患者可以更加便利地確定攝入多少胰島素。

四、蘋果重視健康領(lǐng)域，但是實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)仍需技術(shù)支持

科技公司喜歡開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)，醫(yī)藥公司則不喜歡。動(dòng)態(tài)血糖監(jiān)測(cè)花了20年時(shí)間才被認(rèn)為是足夠準(zhǔn)確，并作為主要的血糖監(jiān)測(cè)儀使用。

Klonoff和Mastrototaro都沒(méi)有足夠的信息給出任何預(yù)測(cè)，用戶什么使用可以在實(shí)際購(gòu)買的智能手表上看到無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)。

▲要在消費(fèi)電子產(chǎn)品上看到無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)還需要很長(zhǎng)時(shí)間，來(lái)源：The Verge

彭博社猜測(cè)，目前在血糖監(jiān)測(cè)方面具有里程碑意義的產(chǎn)品是蘋果正在開(kāi)發(fā)的一款iPhone大小的原型。若要實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)，蘋果公司首先需要縮小這款原型機(jī)，以適應(yīng)Apple Watch。在理想的情況下，蘋果需要從較小的原型中收集到更多的數(shù)據(jù)，同時(shí)需要經(jīng)過(guò)食品和藥品監(jiān)督管理局的審查。

蘋果公司的健康副總裁Sumbul Detail當(dāng)被問(wèn)到無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)儀是否會(huì)用在未來(lái)Apple Watch上時(shí)指出，血糖監(jiān)測(cè)是蘋果在非常重視的健康領(lǐng)域，但是目前實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)仍需科學(xué)技術(shù)的支持。

結(jié)語(yǔ)：無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)潛力廣闊，“智能穿戴+醫(yī)療”大有可為

根據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截止2021年，全球約有5.37億的患者。而中國(guó)糖尿病患者約占全球的1/4，達(dá)到1.41億，發(fā)病率高達(dá)12.8%，相當(dāng)于每10個(gè)人中就有1個(gè)糖尿病者。

這樣看來(lái)無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)具有巨大的市場(chǎng)空間，一旦無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)應(yīng)用到可穿戴設(shè)備中，將進(jìn)一步推動(dòng)智能穿戴行業(yè)的洗牌。但就目前的醫(yī)療可以水平來(lái)看，無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)還在信號(hào)傳輸、電池功耗、膚色限制、監(jiān)管障礙等方面存在難題，尚未實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)血糖含量。這或許是推動(dòng)“智能穿戴+醫(yī)療”進(jìn)一步發(fā)展的方向。

來(lái)源：The Verge