用于連續無線監測動脈血壓的輕薄、柔性可穿戴系統

在臨床環境之外連續監測動脈血壓（BP）對于預防和診斷高血壓相關疾病至關重要。然而，目前的連續BP監測儀器存在系統龐大或用戶設備界面性能差的問題，阻礙了其在連續BP監測中的應用。

近期，香港城市大學于欣格教授和解放軍總醫院馬曉輝副主任醫師等人報道了一種輕薄、柔性的小型化系統（TSMS），該系統結合了保形壓電傳感器陣列、主動壓力自適應單元、信號處理模塊和先進的機器學習方法，可以對動態動脈BP進行真正的可穿戴、連續的無線監測。通過優化材料選擇、控制/采樣策略和系統集成，TSMS在保持A級測量精度的同時，表現出了改進的界面性能。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。相關工作以“Thin, soft, wearable system for continuous wireless monitoring of artery blood pressure”為題發表在Nature Communications期刊上。

TSMS由三個子系統組成，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據傳輸到圖形用戶界面（GUI）的數據處理模塊（圖1）。整個系統的重量只有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/物理穩定性使得傳感器陣列具有優異的均勻性和魯棒性，同時由于其高的壓電耦合系數而保持優異的靈敏度。

圖1 可穿戴無線連續血壓監測系統及其工作原理

主動壓力自適應單元基于內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反饋，以有效檢測血液傳播產生的動脈變形。測量的血液脈沖波形和它們到達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）一起被預處理，作為血壓估計模型的輸入。

與其他無堵塞BP監測設備相比，該工作解決了系統集成水平、界面性能和BP估計模型方面的問題，從而在可穿戴性、連續性、動態性方面顯示出巨大優勢，最重要的是測量精度（A級），這將促進其在連續BP監測中的應用。Benchtop研究、結構設計、理論模擬和對87名志愿者的初步試驗已經證明了TSMS在連續血壓監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血壓跟蹤，成功揭示了一天和一周內的血壓變化（圖2）。

圖2 個體動態血壓追蹤

審核編輯：劉清