在臨床環(huán)境之外連續(xù)監(jiān)測動脈血壓（BP）對于預(yù)防和診斷高血壓相關(guān)疾病至關(guān)重要。然而，目前的連續(xù)BP監(jiān)測儀器存在系統(tǒng)龐大或用戶設(shè)備界面性能差的問題，阻礙了其在連續(xù)BP監(jiān)測中的應(yīng)用。

近期，香港城市大學(xué)于欣格教授和解放軍總醫(yī)院馬曉輝副主任醫(yī)師等人報道了一種輕薄、柔性的小型化系統(tǒng)（TSMS），該系統(tǒng)結(jié)合了保形壓電傳感器陣列、主動壓力自適應(yīng)單元、信號處理模塊和先進(jìn)的機器學(xué)習(xí)方法，可以對動態(tài)動脈BP進(jìn)行真正的可穿戴、連續(xù)的無線監(jiān)測。通過優(yōu)化材料選擇、控制/采樣策略和系統(tǒng)集成，TSMS在保持A級測量精度的同時，表現(xiàn)出了改進(jìn)的界面性能。對87名志愿者的初步試驗和對兩名高血壓患者的臨床跟蹤證明了TSMS作為一種可靠的血壓測量產(chǎn)品的能力，以及它在精確控制血壓和制定個性化診斷方案方面的可行性和實用性。相關(guān)工作以“Thin, soft, wearable system for continuous wireless monitoring of artery blood pressure”為題發(fā)表在Nature Communications期刊上。

TSMS由三個子系統(tǒng)組成，包括一個用于檢測血液脈搏波的傳感模塊，一個用于提供強大背壓以改善界面特性的主動壓力自適應(yīng)模塊，以及一個用于原位提取脈沖傳輸時間間隔并將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀D形用戶界面（GUI）的數(shù)據(jù)處理模塊（圖1）。整個系統(tǒng)的重量只有50?g、薄至4毫米，封裝在硅膠中作為腕帶，為用戶提供友好的可穿戴界面。壓電材料PZT 5H的高度化學(xué)/物理穩(wěn)定性使得傳感器陣列具有優(yōu)異的均勻性和魯棒性，同時由于其高的壓電耦合系數(shù)而保持優(yōu)異的靈敏度。

圖1 可穿戴無線連續(xù)血壓監(jiān)測系統(tǒng)及其工作原理

主動壓力自適應(yīng)單元基于內(nèi)置微型安全氣囊和微型泵，為壓電傳感器陣列提供強大的背壓和閉環(huán)反饋，以有效檢測血液傳播產(chǎn)生的動脈變形。測量的血液脈沖波形和它們到達(dá)兩個感測單元之間的時間差與多個提取的特征和局部脈搏波速度（PWV）一起被預(yù)處理，作為血壓估計模型的輸入。

與其他無堵塞BP監(jiān)測設(shè)備相比，該工作解決了系統(tǒng)集成水平、界面性能和BP估計模型方面的問題，從而在可穿戴性、連續(xù)性、動態(tài)性方面顯示出巨大優(yōu)勢，最重要的是測量精度（A級），這將促進(jìn)其在連續(xù)BP監(jiān)測中的應(yīng)用。Benchtop研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計、理論模擬和對87名志愿者的初步試驗已經(jīng)證明了TSMS在連續(xù)血壓監(jiān)測中的可行性和實用性。此外，對高血壓個體和臨界高血壓個體的動態(tài)血壓跟蹤，成功揭示了一天和一周內(nèi)的血壓變化（圖2）。

圖2 個體動態(tài)血壓追蹤

審核編輯：劉清