用于连续无线监测动脉血压的轻薄、柔性可穿戴系统

在临床环境之外连续监测动脉血压（BP）对于预防和诊断高血压相关疾病至关重要。然而，目前的连续BP监测仪器存在系统庞大或用户设备界面性能差的问题，阻碍了其在连续BP监测中的应用。

近期，香港城市大学于欣格教授和解放军总医院马晓辉副主任医师等人报道了一种轻薄、柔性的小型化系统（TSMS），该系统结合了保形压电传感器阵列、主动压力自适应单元、信号处理模块和先进的机器学习方法，可以对动态动脉BP进行真正的可穿戴、连续的无线监测。通过优化材料选择、控制/采样策略和系统集成，TSMS在保持A级测量精度的同时，表现出了改进的界面性能。对87名志愿者的初步试验和对两名高血压患者的临床跟踪证明了TSMS作为一种可靠的血压测量产品的能力，以及它在精确控制血压和制定个性化诊断方案方面的可行性和实用性。相关工作以“Thin, soft, wearable system for continuous wireless monitoring of artery blood pressure”为题发表在Nature Communications期刊上。

TSMS由三个子系统组成，包括一个用于检测血液脉搏波的传感模块，一个用于提供强大背压以改善界面特性的主动压力自适应模块，以及一个用于原位提取脉冲传输时间间隔并将测量数据传输到图形用户界面（GUI）的数据处理模块（图1）。整个系统的重量只有50 g、薄至4毫米，封装在硅胶中作为腕带，为用户提供友好的可穿戴界面。压电材料PZT 5H的高度化学/物理稳定性使得传感器阵列具有优异的均匀性和鲁棒性，同时由于其高的压电耦合系数而保持优异的灵敏度。

图1 可穿戴无线连续血压监测系统及其工作原理

主动压力自适应单元基于内置微型安全气囊和微型泵，为压电传感器阵列提供强大的背压和闭环反馈，以有效检测血液传播产生的动脉变形。测量的血液脉冲波形和它们到达两个感测单元之间的时间差与多个提取的特征和局部脉搏波速度（PWV）一起被预处理，作为血压估计模型的输入。

与其他无堵塞BP监测设备相比，该工作解决了系统集成水平、界面性能和BP估计模型方面的问题，从而在可穿戴性、连续性、动态性方面显示出巨大优势，最重要的是测量精度（A级），这将促进其在连续BP监测中的应用。Benchtop研究、结构设计、理论模拟和对87名志愿者的初步试验已经证明了TSMS在连续血压监测中的可行性和实用性。此外，对高血压个体和临界高血压个体的动态血压跟踪，成功揭示了一天和一周内的血压变化（图2）。

图2 个体动态血压追踪

审核编辑：刘清