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連續(xù)無創(chuàng)式血壓測量方案,告別“擼袖子”時代

2018-11-07

  據(jù)統(tǒng)計,我國高血壓患者已經(jīng)超過了2.7億,其中有四成的患者并不知道自己患有高血壓。為了有效地控制高血壓,我國于2017年頒布了“國家基層高血壓防治管理指南”,并試圖通過早期預防來控制高血壓患病率。有專家建議,正常成年人至少每2年測量一次血壓,高血壓高危人群每半年測量一次血壓,高血壓患者至少每周測量一次血壓……

  10月8日是我國的“全國高血壓日”,今年的宣傳主題是“知曉您的血壓”。據(jù)統(tǒng)計,我國高血壓患者已經(jīng)超過了2.7億,其中有四成的患者并不知道自己患有高血壓。為了有效地控制高血壓,我國于2017年頒布了“國家基層高血壓防治管理指南”,并試圖通過早期預防來控制高血壓患病率。有專家建議,正常成年人至少每2年測量一次血壓,高血壓高危人群每半年測量一次血壓,高血壓患者至少每周測量一次血壓。

  測血壓前,先擼袖子?

  目前,我們采用傳統(tǒng)的袖帶無創(chuàng)血壓設(shè)備測量血壓,該設(shè)備使用柯式音法來監(jiān)聽血液的振動情況,并獲取在固定或較長時間間隔(通常超過15分鐘)內(nèi)的收縮壓和舒張壓。雖然測量效果是很不錯,但是用戶體驗并不是很好。

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  為什么說使用袖帶無創(chuàng)式血壓設(shè)備的用戶體驗不是很好呢?首先,不可連續(xù)測量,一般情況下需要測量血壓值1~2次,取測得的平均值作為受測者的真實血壓值。其次,袖帶的寬窄以及與測量部位的松緊度對測量結(jié)果的都會有一定的影響。最后,測量血壓時應盡量使血壓計袖帶和聽診器貼近肌膚,這樣才能使血壓的測量盡可能地準確,這意味著我們使用袖帶無創(chuàng)式血壓設(shè)備時必需先“脫衣或擼起袖子”,尤其在冬季,測量血壓的正確方式是脫掉衣服使測量血壓的一側(cè)上肢完全暴露。但是,《中華高血壓雜志》上曾發(fā)表過一項研究,稱脫衣服會導致血壓明顯升高,脫衣件數(shù)越多越明顯。

  連續(xù)、舒服,還可嵌入穿戴設(shè)備的血壓測量方案

  連續(xù)無創(chuàng)式血壓測量是一種實時或以較短時間間隔監(jiān)測人體收縮壓和舒張壓的技術(shù)。與傳統(tǒng)的袖帶無創(chuàng)式血壓設(shè)備測量不同,連續(xù)無創(chuàng)式血壓提供了一種連續(xù)、舒適的血壓測量方法,更重要的是可以非常方便地集成于現(xiàn)有的腕帶、手表等可穿戴設(shè)備平臺。

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  簡單來說,連續(xù)式無創(chuàng)測量法是在某一時段內(nèi)無創(chuàng)連續(xù)地測量血壓,能夠檢測每搏血壓及連續(xù)的動脈壓波形,為臨床診斷與治療提供更充分的依據(jù),特別是在臨床監(jiān)護及特殊情況下觀察血壓連續(xù)變化方面,相比有創(chuàng)血壓和傳統(tǒng)袖帶血壓測量等均具有無法比擬的優(yōu)勢。

  ADI 連續(xù)無創(chuàng)式血壓解決方案,實現(xiàn)超高測量精度

  ADI公司提供大量的高集成度PPG AFE、ECG AFE、低功耗MCU、電源管理解決方案和靈活的分立元件,使可穿戴連續(xù)無創(chuàng)式血壓應用的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性達到最佳程度。

  脈沖傳輸時間 (PTT) 方法是連續(xù)無創(chuàng)式血壓應用中的一個研究熱點,其原理是識別體積描記器 (PPG) 波形的關(guān)鍵特征節(jié)點,并計算當前PPG 信號和其他參考信號(如體積描記器(PPG)、心電圖(ECG)和心沖擊描記圖 (BCG))之間的時間延遲。因此,可采用單獨的PPG、多個PPG、PPG+ECG和PPG+BCG幾種組合方式。這里以PPG+PPG和 PPG+ECG組合為例,如下圖1所示。

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  圖1.采用不同的傳感器組合測量血壓

  圖1左側(cè)顯示了適合連續(xù)無創(chuàng)式血壓應用的多個PPG解決方案。血壓值可以通過多個PPG信號特征點之間的時間延遲來計算,這些特征點需要先用軟件進行預處理和識別。放置PPG傳感器的位置不是固定的,但要盡可能地獲得足夠長的延遲時間,在沿著動脈血管的方向上距離越大延時越大。因此,如果緊湊型可穿戴設(shè)備的傳感器放置非常緊湊,必須能夠更快地獲取數(shù)據(jù)。此外,獲得的PTT與絕對時間延遲無關(guān),需要通過算法獲得最終血壓。

  圖1右側(cè)顯示了用于連續(xù)無創(chuàng)式血壓解決方案的PPG和ECG組合。在這種情況下,PPG信號是在單手的手腕或手指上獲取,而ECG信號則是在雙手上獲取。必須在時域上同步并追蹤信號,以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)及算法處理,如圖2所示同步后的PPG和ECG信號。

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  圖2.同步PPG和ECG信號

  下圖顯示了ADI連續(xù)無創(chuàng)式血壓集成分立元件解決方案的多傳感器融合圖,使用模擬MUX開關(guān)很容易擴展更多的傳感器。這些傳感器通過模擬MUX開關(guān)、ADC掃描進行同步,并逐個采集傳感器數(shù)據(jù),采樣時間間隔取決于ADC采樣速率和通道數(shù),而且是固定的。

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  圖3.集成分立元件解決方案的多傳感器融合

  根據(jù)圖3,一些分立元件可以由最新的高集成度模擬前端(AFE)取代。有些AFE或模塊已包含上述分立元件、模擬MUX開關(guān)和ADC,因此只需選擇一個AFE作為主機,并獲取所有其他傳感器的數(shù)據(jù)。圖4顯示了集成AFE解決方案的多傳感器融合,將PPG選為主機 傳感器以便同時獲取PPG和ECG信號。此外,可通過SPI或I 2 C接口讀取主機傳感器數(shù)據(jù)。

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  圖4.集成模擬前端解決方案的多傳感器融合

  從信號鏈角度考慮,ADI提供了從傳感器、信號調(diào)理,到電源&能量采集、信號處理及聯(lián)通云端的數(shù)據(jù)通信技術(shù),結(jié)合ADI自有或者聯(lián)合第三方的軟件算法配套,還有就是通過收購Linear加強自身的電源技術(shù)優(yōu)勢,實現(xiàn)對于可穿戴設(shè)備來說非常重要的超低功耗待機、能源采集功能??梢哉fADI提供了覆蓋整個信號鏈的完整解決方案。

  結(jié)語

  ADI醫(yī)療健康事業(yè)部亞太區(qū)市場總監(jiān)王勝認為,不論是可穿戴還是其他的細分市場領(lǐng)域,希望通過結(jié)合“醫(yī)療健康”驅(qū)動產(chǎn)業(yè)和行業(yè)發(fā)展都離不開以下兩點:一是健康保健功能的不斷豐富和完善,包括基礎(chǔ)的運動及體征信號的采集和處理,甚至環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測等;二是智能化,作為人工智能的接入窗口,甚至是人工智能最終用戶的直接硬件設(shè)備,通過大數(shù)據(jù)的融合處理實現(xiàn)智能化的深度信息挖掘,進而解決用戶痛點提升使用體驗。ADI連續(xù)無創(chuàng)式血壓解決方案正是從這些角度出發(fā),為客戶提供高性能的完整方案。

  ADI公司除了以高性能產(chǎn)品和系統(tǒng)級方案為核心,還建立了實力雄厚的軟件算法團隊以及專業(yè)的本地技術(shù)支持團隊,為客戶提供深入的技術(shù)服務。這不僅是體現(xiàn)ADI致力于幫助客戶迎接醫(yī)療人工智能的市場爆發(fā)機遇,也可以管中窺豹,看到ADI在中國布局醫(yī)療電子領(lǐng)域的戰(zhàn)略節(jié)奏。


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