癲癇是最常見的中樞神經系統慢性疾病之一，已成為全球公共衛生問題。近年來，可穿戴設備在癲癇監測、預測和治療方面取得了顯著進展。本文綜述了侵入式和非侵入式可穿戴設備在癲癇中的應用，如皮下腦電圖設備、耳后腦電圖設備和多模態傳感器設備等，以及這些設備在提高癲癇發作記錄準確性方面的優勢，探討了可穿戴設備在癲癇預測和治療中的最新進展。
引用本文： 梅傲雪, 付聰, 呂坤, 欒國明. 可穿戴設備在癲癇監測、預測和治療中的應用與研究進展. 癲癇雜志, 2024, 10(5): 417-425. doi: 10.7507/2096-0247.202408003 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《癲癇雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
癲癇是一種由于大腦神經元異常放電活動導致短暫大腦功能紊亂的常見神經系統疾病，兒童和老年人是癲癇的高發人群。目前，全世界范圍有超過7 000萬癲癇患者，癲癇因此成為備受全球衛生部門關注的重要問題[1]。癲癇發作的不可預測性給患者和監護人帶來了沉重的負擔，超過50%的患者報告癲癇發作對其日常生活造成了重大影響[2-8]。在年齡20～45歲的青壯年人群中，癲癇猝死發生率是正常人群猝死的27倍[9]。此外，患有癲癇的兒童更容易出現抑郁和焦慮等心理問題[10]。因此，癲癇患者的生活質量和健康有重大影響，需全面的醫療和社會支持系統來管理。
癲癇的診治需要詳細的臨床病史和專業輔助檢查，但長時間的住院監測和高昂費用會降低患者的依從性。此外，傳統方法難以在患者的日常生活中捕捉發作，可能會漏掉一些非慣常發作，影響診斷和治療。近年來，隨著技術進步，癲癇患者可以使用可穿戴設備實時監測并記錄癲癇發作，及時將信息傳遞給醫療機構用于緊急救助和長期管理。在癲癇監測中，侵入式可穿戴設備如微創皮下腦電圖設備被植入頭皮下，持續監測腦電活動并捕捉癲癇發作前的異常電信號。非侵入式可穿戴設備，如耳后腦電圖設備和智能手表，通過分析腦電波和心率等信號，實現日常生活中的實時監控。這些可穿戴設備在監測和預測癲癇發作方面展示出巨大潛力[11]。本文綜述了可穿戴設備在癲癇監測、預測和治療方面的研究進展。
1 監測癲癇發作
準確記錄癲癇發作次數可以幫助醫生更好地管理患者的病情，從而選擇出最佳的治療方案，并監測該方案的有效性。但是在日常生活中癲癇患者難以準確記錄癲癇發作。有研究表明，與通過視頻腦電圖監測的客觀評估相比，患者自我記錄的癲癇發作次數少于實際發作次數的50%，且記錄的準確性還會隨著時間的推移而顯著降低[12]。有研究開發了一款手機軟件Brain4U，雖然包括諸多功能如癲癇發作日記、提醒及跟蹤藥物服用情況，但是對于發作記錄的準確性很大程度上依賴患者及家屬的依從性[13]。相比之下，可穿戴的自動發作檢測設備將比人為記錄更有優勢[14]。下文闡述了侵入式和非侵入式可穿戴設備的進展及展望。
1.1 侵入式可穿戴設備在癲癇監測中的進展
近些年，侵入式可穿戴設備的設計更加小型化、便攜化，使其適合長時間佩戴。2019年，Weisdorf等[15]完成了首項在真實生活環境中進行的微創皮下腦電圖設備（24/7 EEG SubQ設備）監測研究，該研究在院外進行了長達3個月的監測。研究結果表明，3個月的超長期居家癲癇監測是可行的，設備具有良好的耐受性，沒有出現嚴重的不良事件。后續研究在9例癲癇患者和12例健康受試者中植入了皮下腦電設備，共記錄了965天的數據。結果表明，設備在長時間使用中表現穩定，能夠可靠地記錄和傳輸數據，這為設備的進一步開發及臨床應用提供了重要依據[16]。與頭皮腦電相比，皮下腦電設備能夠有效地捕捉到更高質量的腦電信號，減少噪聲干擾[17]。侵入式可穿戴設備在癲癇監測中展現了顯著的優勢，但是這種設備需要通過手術植入，可能會引起皮膚刺激、頭痛等不良反應，從而降低了設備使用的舒適度。此外，數據偽跡問題、患者的依從性等使其應用也面臨一些挑戰。因此，相較于侵入式可穿戴設備，非侵入式可穿戴設備在癲癇監測具有更高的患者接受度。
1.2 非侵入式可穿戴設備在癲癇監測中的進展
近年，一些關于耳后腦電圖設備的研究為非侵入式監測癲癇發作提供了新的思路。Zibrandtsen等[18]的研究比較了顳葉癲癇患者在發作期和間歇期佩戴耳后腦電圖設備和頭皮腦電圖設備的監測效果，結果表明耳后腦電圖能可靠地檢測與顳葉癲癇相關的腦電圖模式，其敏感性和特異性與頭皮腦電圖相當。還有一些研究也證明了從耳后腦電圖記錄中檢測癲癇患者的發作是可行的[19-21]。但是，并非所有的癲癇發作都表現出典型的發作期腦電圖模式，這限制了其在臨床應用中的有效性。
在患者的日常生活中，準確區分日常活動和癲癇發作是可穿戴設備應用的主要難點之一。這需要設備能夠高效處理和分析大量復雜的信號，同時排除日常活動帶來的干擾，以確保監測結果的準確性和可靠性。Japaridze等[22]研究了一款檢測失神發作的彈性頭帶式可穿戴設備，通過自動行為測試，證明該設備能正確記錄日常活動，并且捕捉到癲癇發作。其結果已通過臨床視頻腦電圖記錄驗證。這種自動化檢測方法有望提高癲癇監測和管理的效率和準確性。El Atrache等[23]利用的是佩戴在癲癇患者手腕或腳踝上的可穿戴傳感器記錄光電容積描記法（Photoplethysmography，PPG）數據，研究發現PPG監測技術能夠在不同的癲癇發作階段捕捉到與自主神經系統活動相關的顯著生理變化。但是，受外部干擾和運動偽影等情況的影響，腕帶式PPG傳感器的準確性還有待研究[24-26]。
與此同時，三博腦科醫院研究了腕帶式可穿戴設備結合PPG信號在監測癲癇發作中的應用。在本研究中共監測了22例患者，期間共記錄到10例患者的22次癲癇發作。我們對這10例患者佩戴期間的PPG數據進行了詳細分析。研究方法包括從原始PPG數據中提取單個脈搏波形，并從每個脈搏中進一步提取參數。通過統計學分析，我們發現其中脈搏波寬度以及描述PPG信號的中頻數的P值均<0.05，表明這些參數可能與癲癇發作的生理變化密切相關，這些初步結果為使用PPG技術在日常環境中實時監測癲癇提供了科學依據。
1.3 癲癇發作監測的前景展望
癲癇患者面臨更高的突發意外死亡（Sudden unexpected death in epilepsy，SUDEP）風險[27]。有研究發現SUDEP高風險患者通常是年輕癲癇患者，他們最有可能在睡眠中因癲癇發作而死亡[28]。SUDEP患者在癲癇發作期間心臟自主神經的刺激增加，尤其是在睡眠期間發作時，心率變化更為明顯[29，30]。由荷蘭開發的一款夜間監測手環，使用的是固定于上臂的多模態傳感器手環來監測夜間癲癇發作情況。該研究證明了結合心率和運動可以可靠地檢測夜間癲癇發作[31，32]。這種夜間監測設備有望讓患者及其家人對夜間可能發生的癲癇發作采取必要的預防措施。
在Meritam等[33]進行的一項關于腕帶式可穿戴設備的研究，結果顯示這種腕帶式加速度計設備（Epi-Care）在家庭環境中使用是有效的。根據參與者的反饋，設備在檢測雙側強直-陣攣性發作方面表現出較高的敏感度和較低的誤報率。此外，使用這種設備還幫助減少了與癲癇相關的傷害，因為它能夠及時通知監護人癲癇發作的發生，使他們有機會采取措施保護患者，比如定位患者位置或移除可能造成傷害的物品。這顯示出該設備不僅能提高病情監測的準確性，還能提高患者的安全性和生活質量。目前，有兩種可穿戴設備獲得美國食品藥品監督管理局和歐盟批準，并且已在多個國家銷售。第一種設備名為BrainSentinel SPEAC，通過一個粘性貼片固定在受試者的二頭肌上，通過檢測肌電圖（Electromyography，EMG）中的變化來識別抽搐[34]。第二種，Empatica Embrace是一款腕戴智能手表，通過加速度計和皮膚電活動（Electrodermal Activity，EDA）傳感器監測用戶的運動。通過藍牙與佩戴者的智能手機保持連接。手機上的應用程序將數據和檢測結果發送到云服務器，并在檢測到癲癇發作時向護理人員發出警報[35]。此外，還有其他幾種符合歐盟標準的設備，包括Biovotion Everion是一款配備多模態傳感器的腕帶式設備，能夠連續監測多種生理參數，提供詳細的健康數據；ByteFlies Sensor Dots是一種貼片式可穿戴設備，可記錄腦電圖和心電圖，便于長期監測和數據分析；Livassured NightWatch是一款佩戴在上臂的夜間癲癇發作監測設備，使用心率傳感器和運動傳感器，能夠及時檢測夜間發作并發出警報，提高夜間安全性；Epi-Care Free是一款腕帶式癲癇發作監測設備，使用加速度計和皮膚電活動傳感器來監測癲癇發作，提供高精度的發作檢測和及時的警報功能。除了現有的商用可穿戴生物傳感器，還有許多處于早期階段的傳感器，這些設備未來可能應用于癲癇監測。例如，為運動員設計的汗液采樣傳感器能無創測量葡萄糖、乳酸、鈉等代謝物以及藥物水平，類似技術的流體傳感器也已集成到護齒器和織物中用于采樣唾液和其他體液。已知多種激素如褪黑素[36]、皮質醇和生長激素[37]等在癲癇發作前后會發生變化，為癲癇檢測提供了新的生物標志物，這些技術的發展有望使癲癇監測涵蓋更廣泛的癲癇類型。
2 預測癲癇發作
難以預測的癲癇發作不僅影響患者的社交和生活質量，更可能威脅患者的生命安全。有研究對141例癲癇患者進行了調查問卷，結果顯示超過90%的患者希望能夠預測癲癇發作[5]。為了解決這一問題，研究人員正在探索各種技術手段，包括侵入式或非侵入式可穿戴設備，以提高癲癇發作的預測準確性。
2.1 侵入式可穿戴設備預測癲癇發作
有研究發現反饋式神經刺激（Responsive neurostimulation，RNS）通過放置在患者顱內致癇灶的電極片來收集電信號并進行實時分析，能夠預判患者癲癇發作并達到抑制癲癇發作的效果[38]。盡管這種技術具有顯著的優勢，但也存在一些缺點，例如傷口感染、導線移位或與設備有關的問題[39]。一些患者還可能會出現與電刺激相關的輕微副作用，如刺痛感、肌肉抽搐，或情緒認知等方面的改變[40]。還有一些研究人員發現腦電圖監測到的高頻振蕩可以作為診斷和預后的生物標志物，分析高頻振蕩能夠識別癲癇發作起始區并預測術后結果 [41，42]。
2.2 非侵入式可穿戴設備預測癲癇發作
心率監測和多模態生物信號檢測在癲癇預測和早期識別中扮演著重要角色，尤其是在發作前的關鍵時刻[26]。Behbahani等[43]通過單導聯心電圖記錄分析了12例患者的133次癲癇發作，發現癲癇患者發作前5min心率變異性部分參數有明顯變化。Jeppesen 等[44]利用粘貼在左下肋骨的心率監測器進行研究，表明心率變異性可能是癲癇發作的最早臨床體征，能夠在明顯的臨床表現出現之前預測局灶性癲癇發作。Cogan等[45]報道的多模態檢測在記錄到的所有癲癇發作中均發現了心率上升至少15%。雖然心率變異性在某些患者中能夠有效預測癲癇發作，但個體差異顯著、研究樣本量不足、高誤報率以及在日常生活中的實用性問題仍需解決[46]。
3 治療癲癇
傳統的癲癇治療是服用抗癲癇發作藥物，但抗癲癇發作藥物有多種副作用[47]。 并且隨著時間的推移，大腦的適應性以及代償機制導致一些個體產生耐藥性，使得藥物對癲癇發作的控制能力下降[48]。由于大腦結構和功能的差異，對某些人有效的抗癲癇發作藥物可能對另一些人不起作用[49，50]。據統計，約有1/3的癲癇患者進行了兩種或兩種以上的抗癲癇發作藥物治療，但仍會出現癲癇發作[51]。很多耐藥性癲癇患者會選擇切除手術來治療癲癇，但是，超過30%的患者在術后仍然有癲癇發作[52-54]，可穿戴設備為這些患者帶來了新的希望，幫助更好地管理病情和制定治療方案。
3.1 侵入式可穿戴設備治療癲癇發作
侵入式可穿戴設備在治療癲癇發作中展現出顯著的潛力。下面這兩個研究雖然都使用了同一公司開發的設備，但AspireSR設備的研究強調基于心臟活動的癲癇發作檢測算法及其觸發迷走神經刺激（Vagus nerve stimulation，VNS）治療的效果，而106型號迷走神經刺激（Model 106設備）治療系統則更注重自動刺激模式在臨床中的應用和效果評估。以下是對兩個研究的總結，分別評估了不同型號的VNS設備在癲癇治療中的效果和應用。Boon等[55]研究評估了AspireSR設備治療的效果。結果顯示，設備靈敏度超過80%，能有效檢測并觸發VNS治療。在記錄的66次發作中，27次觸發了VNS治療，其中10次在VNS刺激期間發作被中斷。隨訪發現，佩戴該設備一年以上的患者，癲癇發作的嚴重程度和生活質量顯著改善。盡管設備的假陽性率在每小時0.5～7.2次之間，但總體治療效果可以接受。該研究表明基于心臟變化的自動化VNS在癲癇治療中具有潛力。此外，Fisher等[56]利用的是同一公司的Model 106設備，結果表明，該設備在檢測到心動過速后有效地減少了發作時間，顯著改善了患者的生活質量和發作嚴重程度，并且在研究的12個月期間有50%的患者發作的嚴重程度顯著改善，且耐受性良好。這兩個研究雖然使用了同一公司開發的設備，但AspireSR設備的研究強調基于心率變化的癲癇發作檢測算法及其觸發VNS治療的效果，而Model 106設備則更注重自動刺激模式在臨床中的應用和效果評估。
3.2 非侵入式可穿戴設備治療癲癇發作
經皮耳迷走神經刺激術（transcutaneous Vagus nerve stimulation，t-VNS）是一種無創的迷走神經刺激方法[57]。裝置佩戴在耳輪腳、耳廓和三角窩等耳部位置，通過產生電脈沖來刺激迷走神經從而達到治療癲癇的效果。Rong等[58]研究了50例藥物難治性癲癇患者。患者接受治療24周。隨著治療時間的延長，抗癲癇療效逐漸顯現，54%的患者能夠達到無發作或發作頻率顯著減少。He等[59]對患兒進行了t-VNS治療效果的前瞻性研究。研究結果表明，在治療治療8周后癲癇發作頻率平均減少31.8%，24周后發作減少54.2%，這表明t-VNS治療對減少癲癇發作具有顯著效果，特別是在治療的16～24周期間。還有一些研究也觀察到t-VNS治療時間延長與發作頻率減少之間可能存在正相關關系[60-63]。此外，一項隨機、雙盲對照試驗研究了刺激頻率與癲癇發作頻率降低之間的相關性。治療組使用25 Hz的t-VNS刺激，對照組使用1 Hz的t-VNS刺激。結果顯示，與對照組相比，完整治療周期結束后，25Hz組患者的癲癇發作頻率顯著降低。雖然文中提到該結果沒有統計學意義，但是其他研究也表明，高頻VNS在減少癲癇發作頻率方面是有效的[64-67]。這些研究結果提供了有價值的初步證據，但是以上這些研究的患者數較少并且治療時間和刺激參數方面存在異質性，仍需更大樣本、長時間、嚴格對照的臨床試驗來驗證其療效和安全性。
4 小結與展望
穿戴技術在癲癇預測和診治中的作用越來越顯著，它們能夠實時自動檢測癲癇發作，有望改善患者的生活質量，并推動癲癇研究的進一步發展。然而，目前研究主要集中在院內應用，家庭環境中的研究較少。設備在家庭中使用時的誤報率和穩定性問題還需解決。現有研究多關注短期佩戴，還需要進一步評估長期佩戴的可靠性、穩定性、安全性和臨床效益，同時考慮設備的舒適性和易用性。此外，個人信息保護尤為重要，確保數據的匿名化和脫敏處理。國際抗癲癇聯盟分會調查發現多數國家尚未制定可穿戴癲癇檢測設備的相關指南和共識[27]，對這些設備的具體要求仍不明確。表1總結了近年來關于可穿戴設備在癲癇患者中的應用研究[15，18，19，31，33，44，55，56，68-95]。未來的研究和開發需進一步解決這些問題，以便更好地利用穿戴技術改善癲癇患者的生活質量和治療效果。
表1
可穿戴設備在癲癇患者中的應用研究
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
癲癇是一種由于大腦神經元異常放電活動導致短暫大腦功能紊亂的常見神經系統疾病，兒童和老年人是癲癇的高發人群。目前，全世界范圍有超過7 000萬癲癇患者，癲癇因此成為備受全球衛生部門關注的重要問題[1]。癲癇發作的不可預測性給患者和監護人帶來了沉重的負擔，超過50%的患者報告癲癇發作對其日常生活造成了重大影響[2-8]。在年齡20～45歲的青壯年人群中，癲癇猝死發生率是正常人群猝死的27倍[9]。此外，患有癲癇的兒童更容易出現抑郁和焦慮等心理問題[10]。因此，癲癇患者的生活質量和健康有重大影響，需全面的醫療和社會支持系統來管理。
癲癇的診治需要詳細的臨床病史和專業輔助檢查，但長時間的住院監測和高昂費用會降低患者的依從性。此外，傳統方法難以在患者的日常生活中捕捉發作，可能會漏掉一些非慣常發作，影響診斷和治療。近年來，隨著技術進步，癲癇患者可以使用可穿戴設備實時監測并記錄癲癇發作，及時將信息傳遞給醫療機構用于緊急救助和長期管理。在癲癇監測中，侵入式可穿戴設備如微創皮下腦電圖設備被植入頭皮下，持續監測腦電活動并捕捉癲癇發作前的異常電信號。非侵入式可穿戴設備，如耳后腦電圖設備和智能手表，通過分析腦電波和心率等信號，實現日常生活中的實時監控。這些可穿戴設備在監測和預測癲癇發作方面展示出巨大潛力[11]。本文綜述了可穿戴設備在癲癇監測、預測和治療方面的研究進展。
1 監測癲癇發作
準確記錄癲癇發作次數可以幫助醫生更好地管理患者的病情，從而選擇出最佳的治療方案，并監測該方案的有效性。但是在日常生活中癲癇患者難以準確記錄癲癇發作。有研究表明，與通過視頻腦電圖監測的客觀評估相比，患者自我記錄的癲癇發作次數少于實際發作次數的50%，且記錄的準確性還會隨著時間的推移而顯著降低[12]。有研究開發了一款手機軟件Brain4U，雖然包括諸多功能如癲癇發作日記、提醒及跟蹤藥物服用情況，但是對于發作記錄的準確性很大程度上依賴患者及家屬的依從性[13]。相比之下，可穿戴的自動發作檢測設備將比人為記錄更有優勢[14]。下文闡述了侵入式和非侵入式可穿戴設備的進展及展望。
1.1 侵入式可穿戴設備在癲癇監測中的進展
近些年，侵入式可穿戴設備的設計更加小型化、便攜化，使其適合長時間佩戴。2019年，Weisdorf等[15]完成了首項在真實生活環境中進行的微創皮下腦電圖設備（24/7 EEG SubQ設備）監測研究，該研究在院外進行了長達3個月的監測。研究結果表明，3個月的超長期居家癲癇監測是可行的，設備具有良好的耐受性，沒有出現嚴重的不良事件。后續研究在9例癲癇患者和12例健康受試者中植入了皮下腦電設備，共記錄了965天的數據。結果表明，設備在長時間使用中表現穩定，能夠可靠地記錄和傳輸數據，這為設備的進一步開發及臨床應用提供了重要依據[16]。與頭皮腦電相比，皮下腦電設備能夠有效地捕捉到更高質量的腦電信號，減少噪聲干擾[17]。侵入式可穿戴設備在癲癇監測中展現了顯著的優勢，但是這種設備需要通過手術植入，可能會引起皮膚刺激、頭痛等不良反應，從而降低了設備使用的舒適度。此外，數據偽跡問題、患者的依從性等使其應用也面臨一些挑戰。因此，相較于侵入式可穿戴設備，非侵入式可穿戴設備在癲癇監測具有更高的患者接受度。
1.2 非侵入式可穿戴設備在癲癇監測中的進展
近年，一些關于耳后腦電圖設備的研究為非侵入式監測癲癇發作提供了新的思路。Zibrandtsen等[18]的研究比較了顳葉癲癇患者在發作期和間歇期佩戴耳后腦電圖設備和頭皮腦電圖設備的監測效果，結果表明耳后腦電圖能可靠地檢測與顳葉癲癇相關的腦電圖模式，其敏感性和特異性與頭皮腦電圖相當。還有一些研究也證明了從耳后腦電圖記錄中檢測癲癇患者的發作是可行的[19-21]。但是，并非所有的癲癇發作都表現出典型的發作期腦電圖模式，這限制了其在臨床應用中的有效性。
在患者的日常生活中，準確區分日常活動和癲癇發作是可穿戴設備應用的主要難點之一。這需要設備能夠高效處理和分析大量復雜的信號，同時排除日常活動帶來的干擾，以確保監測結果的準確性和可靠性。Japaridze等[22]研究了一款檢測失神發作的彈性頭帶式可穿戴設備，通過自動行為測試，證明該設備能正確記錄日常活動，并且捕捉到癲癇發作。其結果已通過臨床視頻腦電圖記錄驗證。這種自動化檢測方法有望提高癲癇監測和管理的效率和準確性。El Atrache等[23]利用的是佩戴在癲癇患者手腕或腳踝上的可穿戴傳感器記錄光電容積描記法（Photoplethysmography，PPG）數據，研究發現PPG監測技術能夠在不同的癲癇發作階段捕捉到與自主神經系統活動相關的顯著生理變化。但是，受外部干擾和運動偽影等情況的影響，腕帶式PPG傳感器的準確性還有待研究[24-26]。
與此同時，三博腦科醫院研究了腕帶式可穿戴設備結合PPG信號在監測癲癇發作中的應用。在本研究中共監測了22例患者，期間共記錄到10例患者的22次癲癇發作。我們對這10例患者佩戴期間的PPG數據進行了詳細分析。研究方法包括從原始PPG數據中提取單個脈搏波形，并從每個脈搏中進一步提取參數。通過統計學分析，我們發現其中脈搏波寬度以及描述PPG信號的中頻數的P值均<0.05，表明這些參數可能與癲癇發作的生理變化密切相關，這些初步結果為使用PPG技術在日常環境中實時監測癲癇提供了科學依據。
1.3 癲癇發作監測的前景展望
癲癇患者面臨更高的突發意外死亡（Sudden unexpected death in epilepsy，SUDEP）風險[27]。有研究發現SUDEP高風險患者通常是年輕癲癇患者，他們最有可能在睡眠中因癲癇發作而死亡[28]。SUDEP患者在癲癇發作期間心臟自主神經的刺激增加，尤其是在睡眠期間發作時，心率變化更為明顯[29，30]。由荷蘭開發的一款夜間監測手環，使用的是固定于上臂的多模態傳感器手環來監測夜間癲癇發作情況。該研究證明了結合心率和運動可以可靠地檢測夜間癲癇發作[31，32]。這種夜間監測設備有望讓患者及其家人對夜間可能發生的癲癇發作采取必要的預防措施。
在Meritam等[33]進行的一項關于腕帶式可穿戴設備的研究，結果顯示這種腕帶式加速度計設備（Epi-Care）在家庭環境中使用是有效的。根據參與者的反饋，設備在檢測雙側強直-陣攣性發作方面表現出較高的敏感度和較低的誤報率。此外，使用這種設備還幫助減少了與癲癇相關的傷害，因為它能夠及時通知監護人癲癇發作的發生，使他們有機會采取措施保護患者，比如定位患者位置或移除可能造成傷害的物品。這顯示出該設備不僅能提高病情監測的準確性，還能提高患者的安全性和生活質量。目前，有兩種可穿戴設備獲得美國食品藥品監督管理局和歐盟批準，并且已在多個國家銷售。第一種設備名為BrainSentinel SPEAC，通過一個粘性貼片固定在受試者的二頭肌上，通過檢測肌電圖（Electromyography，EMG）中的變化來識別抽搐[34]。第二種，Empatica Embrace是一款腕戴智能手表，通過加速度計和皮膚電活動（Electrodermal Activity，EDA）傳感器監測用戶的運動。通過藍牙與佩戴者的智能手機保持連接。手機上的應用程序將數據和檢測結果發送到云服務器，并在檢測到癲癇發作時向護理人員發出警報[35]。此外，還有其他幾種符合歐盟標準的設備，包括Biovotion Everion是一款配備多模態傳感器的腕帶式設備，能夠連續監測多種生理參數，提供詳細的健康數據；ByteFlies Sensor Dots是一種貼片式可穿戴設備，可記錄腦電圖和心電圖，便于長期監測和數據分析；Livassured NightWatch是一款佩戴在上臂的夜間癲癇發作監測設備，使用心率傳感器和運動傳感器，能夠及時檢測夜間發作并發出警報，提高夜間安全性；Epi-Care Free是一款腕帶式癲癇發作監測設備，使用加速度計和皮膚電活動傳感器來監測癲癇發作，提供高精度的發作檢測和及時的警報功能。除了現有的商用可穿戴生物傳感器，還有許多處于早期階段的傳感器，這些設備未來可能應用于癲癇監測。例如，為運動員設計的汗液采樣傳感器能無創測量葡萄糖、乳酸、鈉等代謝物以及藥物水平，類似技術的流體傳感器也已集成到護齒器和織物中用于采樣唾液和其他體液。已知多種激素如褪黑素[36]、皮質醇和生長激素[37]等在癲癇發作前后會發生變化，為癲癇檢測提供了新的生物標志物，這些技術的發展有望使癲癇監測涵蓋更廣泛的癲癇類型。
2 預測癲癇發作
難以預測的癲癇發作不僅影響患者的社交和生活質量，更可能威脅患者的生命安全。有研究對141例癲癇患者進行了調查問卷，結果顯示超過90%的患者希望能夠預測癲癇發作[5]。為了解決這一問題，研究人員正在探索各種技術手段，包括侵入式或非侵入式可穿戴設備，以提高癲癇發作的預測準確性。
2.1 侵入式可穿戴設備預測癲癇發作
有研究發現反饋式神經刺激（Responsive neurostimulation，RNS）通過放置在患者顱內致癇灶的電極片來收集電信號并進行實時分析，能夠預判患者癲癇發作并達到抑制癲癇發作的效果[38]。盡管這種技術具有顯著的優勢，但也存在一些缺點，例如傷口感染、導線移位或與設備有關的問題[39]。一些患者還可能會出現與電刺激相關的輕微副作用，如刺痛感、肌肉抽搐，或情緒認知等方面的改變[40]。還有一些研究人員發現腦電圖監測到的高頻振蕩可以作為診斷和預后的生物標志物，分析高頻振蕩能夠識別癲癇發作起始區并預測術后結果 [41，42]。
2.2 非侵入式可穿戴設備預測癲癇發作
心率監測和多模態生物信號檢測在癲癇預測和早期識別中扮演著重要角色，尤其是在發作前的關鍵時刻[26]。Behbahani等[43]通過單導聯心電圖記錄分析了12例患者的133次癲癇發作，發現癲癇患者發作前5min心率變異性部分參數有明顯變化。Jeppesen 等[44]利用粘貼在左下肋骨的心率監測器進行研究，表明心率變異性可能是癲癇發作的最早臨床體征，能夠在明顯的臨床表現出現之前預測局灶性癲癇發作。Cogan等[45]報道的多模態檢測在記錄到的所有癲癇發作中均發現了心率上升至少15%。雖然心率變異性在某些患者中能夠有效預測癲癇發作，但個體差異顯著、研究樣本量不足、高誤報率以及在日常生活中的實用性問題仍需解決[46]。
3 治療癲癇
傳統的癲癇治療是服用抗癲癇發作藥物，但抗癲癇發作藥物有多種副作用[47]。 并且隨著時間的推移，大腦的適應性以及代償機制導致一些個體產生耐藥性，使得藥物對癲癇發作的控制能力下降[48]。由于大腦結構和功能的差異，對某些人有效的抗癲癇發作藥物可能對另一些人不起作用[49，50]。據統計，約有1/3的癲癇患者進行了兩種或兩種以上的抗癲癇發作藥物治療，但仍會出現癲癇發作[51]。很多耐藥性癲癇患者會選擇切除手術來治療癲癇，但是，超過30%的患者在術后仍然有癲癇發作[52-54]，可穿戴設備為這些患者帶來了新的希望，幫助更好地管理病情和制定治療方案。
3.1 侵入式可穿戴設備治療癲癇發作
侵入式可穿戴設備在治療癲癇發作中展現出顯著的潛力。下面這兩個研究雖然都使用了同一公司開發的設備，但AspireSR設備的研究強調基于心臟活動的癲癇發作檢測算法及其觸發迷走神經刺激（Vagus nerve stimulation，VNS）治療的效果，而106型號迷走神經刺激（Model 106設備）治療系統則更注重自動刺激模式在臨床中的應用和效果評估。以下是對兩個研究的總結，分別評估了不同型號的VNS設備在癲癇治療中的效果和應用。Boon等[55]研究評估了AspireSR設備治療的效果。結果顯示，設備靈敏度超過80%，能有效檢測并觸發VNS治療。在記錄的66次發作中，27次觸發了VNS治療，其中10次在VNS刺激期間發作被中斷。隨訪發現，佩戴該設備一年以上的患者，癲癇發作的嚴重程度和生活質量顯著改善。盡管設備的假陽性率在每小時0.5～7.2次之間，但總體治療效果可以接受。該研究表明基于心臟變化的自動化VNS在癲癇治療中具有潛力。此外，Fisher等[56]利用的是同一公司的Model 106設備，結果表明，該設備在檢測到心動過速后有效地減少了發作時間，顯著改善了患者的生活質量和發作嚴重程度，并且在研究的12個月期間有50%的患者發作的嚴重程度顯著改善，且耐受性良好。這兩個研究雖然使用了同一公司開發的設備，但AspireSR設備的研究強調基于心率變化的癲癇發作檢測算法及其觸發VNS治療的效果，而Model 106設備則更注重自動刺激模式在臨床中的應用和效果評估。
3.2 非侵入式可穿戴設備治療癲癇發作
經皮耳迷走神經刺激術（transcutaneous Vagus nerve stimulation，t-VNS）是一種無創的迷走神經刺激方法[57]。裝置佩戴在耳輪腳、耳廓和三角窩等耳部位置，通過產生電脈沖來刺激迷走神經從而達到治療癲癇的效果。Rong等[58]研究了50例藥物難治性癲癇患者。患者接受治療24周。隨著治療時間的延長，抗癲癇療效逐漸顯現，54%的患者能夠達到無發作或發作頻率顯著減少。He等[59]對患兒進行了t-VNS治療效果的前瞻性研究。研究結果表明，在治療治療8周后癲癇發作頻率平均減少31.8%，24周后發作減少54.2%，這表明t-VNS治療對減少癲癇發作具有顯著效果，特別是在治療的16～24周期間。還有一些研究也觀察到t-VNS治療時間延長與發作頻率減少之間可能存在正相關關系[60-63]。此外，一項隨機、雙盲對照試驗研究了刺激頻率與癲癇發作頻率降低之間的相關性。治療組使用25 Hz的t-VNS刺激，對照組使用1 Hz的t-VNS刺激。結果顯示，與對照組相比，完整治療周期結束后，25Hz組患者的癲癇發作頻率顯著降低。雖然文中提到該結果沒有統計學意義，但是其他研究也表明，高頻VNS在減少癲癇發作頻率方面是有效的[64-67]。這些研究結果提供了有價值的初步證據，但是以上這些研究的患者數較少并且治療時間和刺激參數方面存在異質性，仍需更大樣本、長時間、嚴格對照的臨床試驗來驗證其療效和安全性。
4 小結與展望
穿戴技術在癲癇預測和診治中的作用越來越顯著，它們能夠實時自動檢測癲癇發作，有望改善患者的生活質量，并推動癲癇研究的進一步發展。然而，目前研究主要集中在院內應用，家庭環境中的研究較少。設備在家庭中使用時的誤報率和穩定性問題還需解決。現有研究多關注短期佩戴，還需要進一步評估長期佩戴的可靠性、穩定性、安全性和臨床效益，同時考慮設備的舒適性和易用性。此外，個人信息保護尤為重要，確保數據的匿名化和脫敏處理。國際抗癲癇聯盟分會調查發現多數國家尚未制定可穿戴癲癇檢測設備的相關指南和共識[27]，對這些設備的具體要求仍不明確。表1總結了近年來關于可穿戴設備在癲癇患者中的應用研究[15，18，19，31，33，44，55，56，68-95]。未來的研究和開發需進一步解決這些問題，以便更好地利用穿戴技術改善癲癇患者的生活質量和治療效果。
表1
可穿戴設備在癲癇患者中的應用研究
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
