指套式可穿戴无创血压监测仪，实现医疗级连续血压监测
2025-06-07 20:57:03   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

准确且便携的血压（BP）监测对于心血管疾病管理至关重要。然而，现有的可穿戴连续血压监测技术往往不够准确，需要依赖外部校准，限制了它们在连续血压监测中的实际应用。

据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院空天信息创新研究院联合中山大学附属第三医院和首都医科大学附属北京友谊医院共同开发了一种配备指套传感器的可穿戴连续无创血压监测仪（WeBPM），能够在医疗级精度范围内连续准确地监测血压。WeBPM集成了先进的手指示波血压测量技术，提供可靠的自校准功能。

此外，研究人员为闭环（closed-loop）阶段提出的脉动周期容积调节方法（PCVAM）可以在基于脉动周期的受控频率下连续跟踪血管舒缩张力的变化，从而实现连续血压测量。在与Nexfin监测仪的对比实验中，WeBPM在诱导动态血压实验中表现出优异的性能，收缩压（SBP）的测量误差为（-1.4±6.24）mmHg，舒张压（DBP）的测量误差为（-0.82±4.83）mmHg。此外，与临床有创参考测量相比，WeBPM的收缩压和舒张压测量误差分别为（-1.74±4.9）mmHg和（0.37±3.28）mmHg，进一步证明了其出色的性能。

上述结果突出了可穿戴连续无创血压监测仪（WeBPM）在个性化健康管理和远程监测方面的潜力，为连续无创血压监测提供了一种新的解决方案。相关研究成果以“Wearable Continuous Blood Pressure Monitoring Based on Pulsatile Cycle Volume Adjustment Method”为题发表在Tsinghua Science and Technology期刊上。

这项研究主要贡献可以概括如下：

（1）这项研究设计了一种名为“WeBPM”的紧凑、无线、可穿戴的连续血压监测系统。该系统采用缓慢移动的流体控制机制，实现手指处连续、精确的血压测量。

WeBPM系统的硬件组成及原理图

WeBPM系统主要由四个部分组成：指套传感器、主控制单元、心脏参考系统和配备图形用户界面（GUI）的平板电脑。指套传感器由充满硅油的气囊和光电容积脉搏波（PPG）系统组成，用尼龙扣牢固地固定在手指上。PPG系统包含一个波长为940 nm的红外LED和一个光电二极管（PD）。WeBPM系统可以通过WeBPM的触摸屏或平板电脑进行人工操作。实验过程中收集的测试数据存储在平板电脑上，用于实验后进一步分析和处理。

（2）该研究开发了一种针对WeBPM开环（open-loop）阶段手指应用的示波血压测量算法。该算法为连续监测提供准确的血压读数和可靠的示波自校准，无需外部校准。

开环阶段的示波血压测量过程

（3）该研究首次提出了一种用于实时血压跟踪的脉动周期容积调节方法（PCVAM）。该方法集成了脉动PPG信号的形状因子和PPG信号的生理成分以进行闭环控制，便于跟踪缓慢的血压变化和快速的生理变化（例如呼吸），从而提高了监测血压和血管舒缩张力变化的时效性和效率。

PCVAM框图

（4）该研究提出了一种连续血压波形重建算法。基于系统识别技术，该算法首次使用PPG和指套压力信号对连续血压波形进行高质量重建，从而实现了进一步的血流动力学参数计算。

（5）该研究通过示波血压实验、系统识别实验、动态血压实验和临床有创对比实验，对WeBPM和所提出算法的准确性和临床应用效果进行了评估。

示波血压实验结果

临床有创对比实验的血压测量结果

该研究实现了类似设备难以实现的自校准功能。此外，研究人员对开环阶段获得的示波血压和欧姆龙电子血压监测仪进行了精度比较。WeBPM系统测量的收缩压和舒张压的平均误差分别为（-1.73±6.60）mmHg和（-1.12±5.61）mmHg。重要的是，这两项指标都在美国医疗器械协会（AAMI）推荐的（5±8）mmHg的可接受误差范围内。这足以证明WeBPM系统可以为闭环阶段的连续血压监测提供可靠的自校准数据。

总而言之，研究人员开发了一种创新的可穿戴血压监测系统WeBPM，旨在实现医疗级精度的连续无创血压监测。WeBPM集成了先进的示波血压测量技术，提供可靠的自校准功能。WeBPM为家庭夜间监测、普通病房监测和门诊护理等各种场景提供了一种简单、有效、方便的血压监测解决方案。展望未来，研究人员计划将WeBPM应用于心血管疾病患者的监测，以进一步评估其有效性和临床应用潜力。这项研究不仅为连续无创血压监测提供了新的技术途径，也为个性化健康管理和慢性病监测开辟了新的可能性。

论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10786939

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