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(jī)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(yàn)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(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(yàn)已經(jīng)證明了TSMS在連續(xù)血壓監(jiān)測中的可行性和實(shí)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