無(wú)袖帶血壓測(cè)量有其潛在優(yōu)勢(shì)，對(duì)患者來(lái)說(shuō)更方便，沒(méi)有與袖帶充氣相關(guān)的不適或焦慮，也沒(méi)有夜間在袖帶充氣時(shí)可能會(huì)讓患者夜間醒來(lái)的干擾?？梢宰龀纱┐魇皆O(shè)備（比如智能手表），24小時(shí)能連續(xù)提供數(shù)千次血壓測(cè)量，而目前動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè)一天大概只測(cè)量 36 次。因此，無(wú)袖帶血壓設(shè)備的開發(fā)和驗(yàn)證具有重要的臨床價(jià)值和商業(yè)利益。
圖1. 袖帶與無(wú)袖帶血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備
最常用的無(wú)袖帶血壓測(cè)量設(shè)備是基于光電體積描記的技術(shù)（脈搏波形特征、脈搏傳導(dǎo)時(shí)間、振蕩法、透皮光學(xué)成像）。光電體積描記術(shù)是一種光學(xué)方法，用于測(cè)量活體組織中血管吸收或反射的光量（圖2）。基于光電體積描記法系統(tǒng)的潛在局限性包括因膚色差異、運(yùn)動(dòng)偽影和顯著的設(shè)備間差異（由于使用不同制造商使用的專有機(jī)器學(xué)習(xí)算法）而導(dǎo)致的不準(zhǔn)確性。
光電體積描記法中吸收或反射的光量取決于光路中的血液量。因此，光電體積描記法的讀數(shù)可用于測(cè)量微血管組織床中血容量的變化。光電容積脈搏波信號(hào)的脈動(dòng)分量測(cè)量動(dòng)脈內(nèi)血容量的變化，非脈動(dòng)分量則對(duì)應(yīng)于基本血容量、呼吸和體溫調(diào)節(jié)。當(dāng)微血管在心臟收縮期完全擴(kuò)張時(shí)，血液中血紅蛋白的光吸收最大化，而在舒張期光吸收最小。光電容積脈搏波信號(hào)用于構(gòu)建脈動(dòng)波形特征，例如脈沖寬度、初始上沖程的斜率、高度以及脈沖到達(dá)身體不同位置 (PTT) 之間的時(shí)間。然后應(yīng)用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的脈搏波分析算法來(lái)計(jì)算收縮壓和舒張壓。這種方法的主要局限在于預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性取決于學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的大小和多樣性。
圖2. 光電體積描記法估測(cè)血壓
基于脈搏傳導(dǎo)時(shí)間（PTT）的血壓測(cè)量
基于 PTT 的血壓測(cè)量需要至少 2 個(gè)傳感器同時(shí)收集光電容積脈搏波信號(hào)和心跳（心音圖、心沖擊圖）來(lái)收集 PTT 的特征。因此，基于 PTT 的血壓測(cè)量的準(zhǔn)確性取決于校準(zhǔn)質(zhì)量，并且可能需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行頻繁的重新校準(zhǔn)。需要使用方程來(lái)進(jìn)一步估計(jì)收縮壓和舒張壓，這可能會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致不準(zhǔn)確。
圖3. 基于脈搏傳導(dǎo)時(shí)間的血壓監(jiān)測(cè)
基于光體積描記的示波法
通過(guò)使用相機(jī)（光電容積脈搏波信號(hào)）和壓力傳感器（外部傳感器）同時(shí)收集光電容積脈搏波信號(hào)和振蕩信號(hào)，可能允許使用無(wú)袖帶示波法測(cè)量血壓?；谟|摸的壓敏電話屏幕方法也被認(rèn)為是不準(zhǔn)確和操作員依賴性的因素。
圖4. 基于智能手機(jī)的相機(jī)，通過(guò)示波指壓法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血壓
透皮光學(xué)成像
在這種基于攝像機(jī)的光電體積描記法中，透皮光學(xué)成像（面部的多個(gè)區(qū)域）、血流數(shù)據(jù)是使用攝像機(jī)收集的。機(jī)器學(xué)習(xí)算法從視頻序列的每個(gè)圖像中提取富含血紅蛋白的信號(hào)并丟棄富含黑色素的信號(hào)。然后使用這組圖像提取脈搏波特征數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算 血壓。這種技術(shù)下系統(tǒng)是測(cè)量視頻中比如面部的血流波形振蕩，而不是測(cè)量此類區(qū)域的血壓，因此無(wú)法準(zhǔn)確校準(zhǔn)波形。
圖5. 人臉透皮光學(xué)成像監(jiān)測(cè)血壓
經(jīng)皮超聲成像
將一系列超聲晶體覆蓋在淺表動(dòng)脈上的皮膚，例如，使用嵌入式的粘性皮膚貼片，可以測(cè)量動(dòng)脈直徑或體積逐次變化的時(shí)間依賴維度，并將圖像連續(xù)傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)或中央服務(wù)器。機(jī)器學(xué)習(xí)算法支持晶體在動(dòng)脈上的充分聚焦，并且可以使用從留置動(dòng)脈測(cè)量或測(cè)壓血壓獲得的動(dòng)脈壓力來(lái)校準(zhǔn)信號(hào)。該技術(shù)適用于超聲成像晶體范圍內(nèi)的任何動(dòng)脈，允許計(jì)算連續(xù)肱動(dòng)脈壓力以及在頸動(dòng)脈處觀察到的中心動(dòng)脈壓力。
圖6. 超聲貼片檢測(cè)血壓
食品和藥物管理局批準(zhǔn)這些無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量設(shè)備要求制造商證明新的血壓設(shè)備與市場(chǎng)上的類似設(shè)備大致一樣安全和有效，也稱為“實(shí)質(zhì)等效”。因此，這些設(shè)備不需要滿足各種醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)（包括英國(guó)和愛(ài)爾蘭高血壓協(xié)會(huì)、醫(yī)學(xué)儀器促進(jìn)協(xié)會(huì)、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)和歐洲協(xié)會(huì)）制定的更嚴(yán)格的驗(yàn)證協(xié)議。為了解決這個(gè)缺點(diǎn)，設(shè)備注冊(cè)表包含經(jīng)過(guò)同行評(píng)審的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)備列表，例如 Dabl 、Medaval （美國(guó)）和日本高血壓設(shè)備學(xué)會(huì)的列表，旨在告知消費(fèi)者和醫(yī)療保健提供者在哪些設(shè)備上進(jìn)行了驗(yàn)證，以及用于驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)。
值得注意的是，盡管一些無(wú)袖帶血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備獲得美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)，但可能還不夠準(zhǔn)確，還無(wú)法用于臨床。例如，在對(duì)三星 Galaxy Watch Active 2 的一項(xiàng)研究中，作者在對(duì)正常血壓和高血壓患者進(jìn)行觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)的系統(tǒng)性偏倚，即高估低血壓和低估高血壓的情況。這也是目前無(wú)袖帶血壓測(cè)量設(shè)備面臨的最大問(wèn)題。
近來(lái)有學(xué)者通過(guò)站立位侵入性中心動(dòng)脈壓幾個(gè)部位的壓力波形重疊出了心沖擊圖，從而從機(jī)制原理上支持可以單純用一個(gè)心沖擊圖傳感器來(lái)估算血壓。
圖7. 通過(guò)升主動(dòng)脈和降主動(dòng)脈壓力模型重疊出心沖擊圖
這種方法不同于肢端收集微循環(huán)血量的光電體積描記，不受膚色影響，通過(guò)測(cè)量JK振幅和IJ間期來(lái)算出收縮壓與舒張壓。個(gè)人覺(jué)得是一種可能更準(zhǔn)確有前途的無(wú)袖帶血壓測(cè)量技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
1.https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/JAHA.122.029297
2.DOI:10.1109/TBME.2018.2797239
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
