综述：心血管健康监测应用的先进可穿戴传感器
2025-10-26 22:25:01 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
本文阐述了当前可穿戴物理传感器、可穿戴成像技术以及心血管健康应用的柔性生化器件的前沿进展和技术优势。研究人员对每种传感器的优缺点进行了深入的对比分析，主要包括：脉搏波传感器、心电图传感器、血压传感器、血流传感器、超声成像、血糖传感器等。
心血管疾病（CVD）对公共健康构成严重威胁，其死亡率和致残率令人担忧。它不仅会引发急性心肌梗死和急性心力衰竭等急性事件，还会导致中风等慢性疾病，严重影响患者的生活质量，带来沉重的健康负担。此外，心血管疾病经常与其它健康问题交织在一起，形成恶性循环，加剧健康状况的恶化。
超声心动图和冠状动脉CT血管造影等现有医疗设备，存在点检测的局限性，无法进行全面评估。它们只能进行局部检测，无法动态跟踪全身血管变化。此外，传统医疗设备在监测突发状况方面存在不足。相比之下，可穿戴设备通过持续动态监测、多模态数据整合和实时报警功能，显著改善了心血管健康的早期筛查和全天候管理。通过持续监测关键生理参数，可穿戴传感器展现出能够及时识别心血管系统异常的能力。这种早期检测为患者提供了关键的治疗窗口，从而有效减缓病情的进展，显著降低与心血管事件相关的发病率和死亡率。多种可穿戴传感器的应用有望实现更精细的早期预警系统，甚至实现心血管相关疾病的闭环治疗干预。
用于心血管监测的可穿戴传感器种类繁多，包括物理传感器、先进成像技术和生化传感器，每种传感器都能够从不同的视角对心血管健康和功能提供洞察。创新技术的融合和应用，特别是柔性电子、小型化和无线通信技术，促进了可穿戴传感器的兴起。这些传感器可以无缝集成到皮肤贴片或智能服装中。可穿戴传感器的紧凑尺寸和多功能集成能力，使其在早期预警系统和闭环控制系统中的应用极具前景。这些复杂的系统集成了广泛的可穿戴传感器，能够实现实时数据监测，在检测到异常时迅速生成及时警报，并根据监测结果的全面分析自主启动定制化干预措施。这些创新使我们能够持续实时地监测关键生理参数，为心血管健康管理、疾病预防、诊断和治疗带来了深远影响。
心血管健康监测应用的可穿戴传感器
据麦姆斯咨询介绍，电子科技大学的研究人员近期在npj Cardiovascular Health上发表了一篇题为“State-of-the-art wearable sensors for cardiovascular health: a review”的综述性文章。这篇全面的综述文章细致地阐述了当前可穿戴物理传感器、可穿戴成像技术以及心血管健康应用的柔性生化器件的前沿进展和技术优势。研究人员对每种传感器的优缺点进行了深入的对比分析，主要包括：脉搏波传感器、心电图传感器、血压传感器、血流传感器、超声成像、血糖传感器以及其它心血管相关的生化传感器。此外，还深入探讨了早期预警系统的发展历程，并研究了闭环控制系统的开发，为这一充满活力的领域提供了紧跟最新趋势的见解。最后，研究人员还总结了该领域面临的现有挑战，深入探讨了潜在的发展轨迹，并为未来的进一步研究指明了方向。
脉搏波传感器
脉搏波测量是评估心血管健康的关键诊断工具。可穿戴脉搏波监测技术主要包括光学传感器和压力传感器。
可穿戴脉搏波传感器
心电图传感器
心电图（ECG）监测在心血管健康管理中至关重要，有助于检测心律失常、心肌缺血和心肌梗死等心脏问题。可穿戴传感器通过将电极与能够自主传感和数据处理的先进系统集成，解决了现有挑战，实现了长期舒适的心电图监测。可穿戴心电图传感器主要分为两大类：湿电极和干电极。此外，无需直接电极-皮肤接触的非接触式心电图传感器技术也在兴起。
可穿戴心电图传感器
血压传感器
血压（BP）监测对于心血管健康至关重要，因为高血压是导致心脏病、中风和心力衰竭等疾病的主要风险因素。目前，已有厂商开发出可穿戴血压监测设备，主要采用示波法、血管卸载技术和PPG。然而，其测量精度、长时间使用舒适度以及需要频繁校准等方面仍存在挑战。基于超声波、压力传感器和多信号分析等替代原理的新兴血压测量技术，因其潜在优势而受到关注。
可穿戴血压传感器
血流传感器
检测血流动力学变化对于心血管疾病早期诊断和预防至关重要。目前，用于血流监测的可穿戴血流传感器主要利用热分析和多普勒原理，包括超声波、激光和光声技术。
可穿戴血流传感器
超声成像传感器
成像技术在心血管健康评估和相关疾病诊断中占据核心地位。它能够以非侵入性和清晰的方式展示心脏结构、血管形态和血流动力学特征，为医生提供精细详尽且直观的诊断基础。
近些年，便携式超声成像技术在实时可视化心血管及其它组织、器官结构的研究中具有重要意义。可穿戴超声成像传感器通过微型化柔性探头实现连续无创监测。
可穿戴超声成像传感器
生化传感器
可穿戴生化传感器是指能够将生物体发出的生化信号转换为可测量电信号或其它可量化格式的器件。例如血糖、胆固醇、尿酸、乳酸、电解质（如钠、钾）、尿素和炎症细胞因子等生化指标，可以从人体汗液、唾液、泪液及其它体液中获取。这些指标与心血管健康的关系至关重要。
心血管健康监测相关的可穿戴生化传感器
结论
心血管疾病具有高发病率和死亡率，因此对心血管健康进行持续、实时监测至关重要。可穿戴心血管监测系统有潜力整合物理、成像和生化传感器，并进一步发展成为早期预警或闭环系统。这些系统在提供实时、个性化、持续护理方面展现出无与伦比的价值。研究人员系统性地综述了专为特定生理参数设计的可穿戴传感器的原理、分类和最新进展，以应对心血管健康监测的多样化需求。此外，文章概述了基于可穿戴传感器技术的早期预警和闭环系统，并强调了它们在实时健康管理方面的潜力。研究人员还分析了可穿戴传感器当前面临的挑战，并讨论了未来的研究方向和发展机遇，评估了它们目前的进展状态。持续发展的尖端集成技术，如柔性传感器，结合对先进算法的深入探索，有望进一步加速可穿戴传感器的发展，为改善心血管健康监测和治疗提供关键支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s44325-025-00090-6
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