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自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證審評(píng)要點(diǎn)征求意見(附全文)
剛剛,天津市醫(yī)療器械審評(píng)查驗(yàn)中心發(fā)布《自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證審評(píng)要點(diǎn)(征求意見稿》,全文如下:
自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證審評(píng)要點(diǎn)(征求意見稿)
本審評(píng)要點(diǎn)旨在指導(dǎo)注冊(cè)申請(qǐng)人對(duì)自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)產(chǎn)品在臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證申報(bào)資料的準(zhǔn)備及撰寫,同時(shí)也為技術(shù)審評(píng)部門審評(píng)注冊(cè)申報(bào)資料提供參考。
本審評(píng)要點(diǎn)是對(duì)自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)產(chǎn)品臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證的一般要求,注冊(cè)申請(qǐng)人應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品的具體特性確定其中內(nèi)容是否適用,若不適用,需具體闡述理由及相應(yīng)的科學(xué)依據(jù),并依據(jù)產(chǎn)品的具體特性對(duì)注冊(cè)申報(bào)資料的內(nèi)容進(jìn)行充實(shí)和細(xì)化。
一、適用范圍
本文件適用于按照第二類醫(yī)療器械管理的自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)產(chǎn)品在成人、兒童(3-12歲)的臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證。自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)產(chǎn)品是通過(guò)可充氣的袖帶,無(wú)需動(dòng)脈穿刺,非連續(xù)間接地估量血壓。
本文件不適用于使用電子壓力傳感器和/或顯示器并結(jié)合聽診器或其他手動(dòng)方法測(cè)定血壓(非自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì))的設(shè)備。且本文件不適用于自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)產(chǎn)品的短期自動(dòng)模式。
二、參考文件
YY 9706.230-2023 《醫(yī)用電氣設(shè)備 第2-30部分:自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)的基本安全和基本性能專用要求》、ISO 81060-2:2018+AMD1:2020
三、審評(píng)主要關(guān)注點(diǎn)
在參照的法規(guī)、規(guī)章、指導(dǎo)原則、標(biāo)準(zhǔn)的情況前提下,結(jié)合下列關(guān)注點(diǎn)開展技術(shù)審評(píng)。
1.人數(shù)及測(cè)量值數(shù)量要求
至少85人;每個(gè)人至少3對(duì)血壓測(cè)量值,整體至少255對(duì)血壓測(cè)量值。
2.性別比例要求
男、女均至少30%以上
3.不同適用人群的人數(shù)要求
成人或青少年:>12歲(至少85人)
額外用于兒童:3-12歲兒童(35名3-12歲兒童+50名12歲以上受試者,至少85人)
如有兒童模式:視兒童為特殊人群,且不需滿足血壓分布要求。
不得將3歲以下兒童作為受試者進(jìn)行臨床研究
4.特殊人群受試者數(shù)量
(1)已完成85人測(cè)試,額外測(cè)試特殊人群35人;
(2)未完成85人測(cè)試,需測(cè)試特殊人群85人
特殊人群需明確定義和性別、年齡、臂圍、血壓分布要求;且應(yīng)在醫(yī)療器械說(shuō)明書中明確特殊人群的定義。
5.單一袖帶臂圍要求
臂圍分布應(yīng)滿足:
(1)至少20%人群臂圍占全臂圍范圍的每1/4;
(2)至少10%人群臂圍占全臂圍范圍的上1/8;
(3)至少10%人群臂圍占全臂圍范圍的下1/8;
6.多條袖帶臂圍要求
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Ncuff 是每條袖帶要做的受試者最低數(shù)量
rcuff是單個(gè)袖帶對(duì)應(yīng)的肢體周長(zhǎng)范圍的大小。例如,如果某個(gè)袖帶適用于周長(zhǎng)在20-30厘米的肢體,那么 rcuff =30cm-20cm=10 厘米(即范圍的大小)。
rtotal是研究中所有受試者的總肢體周長(zhǎng)范圍的大小。例如,如果受試者的肢體周長(zhǎng)從15厘米到50厘米,那么 rtotal =35 厘米。
Ntotal是研究中的受試者總數(shù)。
7.血壓分布要求
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8.受試者要求
(1)受試者應(yīng):
舒適(雙腿不交叉,腳平放在地)
后背,肘,前臂有支撐
測(cè)量位置與心臟的左心室平行
(2)建議:
受試者盡可能放松
受試者在整個(gè)過(guò)程中避免說(shuō)話
(3)袖帶應(yīng)戴在裸露手臂上,并且手臂近端不應(yīng)有手臂受壓
(4)第一次血壓測(cè)試前應(yīng)休息5分鐘
主要是排除會(huì)影響血壓穩(wěn)定性的因素,也可以增加其他要求,例如測(cè)試前清空膀胱,在餐后至少2h后開始測(cè)量等。
9.觀察者要求
觀察者應(yīng)接受培訓(xùn),掌握使用臨床公認(rèn)血壓測(cè)量方法,且具備充分的血壓讀數(shù)操作經(jīng)驗(yàn)。
各觀察者對(duì)參考血壓計(jì)、被測(cè)血壓計(jì)的觀察記錄不對(duì)其他觀察者可見,可采用第三觀察者或電子設(shè)備記錄。
觀察者應(yīng)使用柯氏音法(K5)來(lái)聽診,確定參考舒張壓,若用于確定參考舒張壓的柯氏音(K5)不可聞,則受試者應(yīng)被排除。
10.聽診要求
兩名觀察者使用雙聽診器同時(shí)聽診,同時(shí)測(cè)定每位受試者的收縮壓和舒張壓。
若待測(cè)血壓計(jì)非專門用于顯著心律不齊情況,則任何觀察者若檢測(cè)到顯著不規(guī)則心律,該次讀數(shù)應(yīng)予以排除。例如二聯(lián)律、三聯(lián)律、孤立性室性早搏、房顫。
雙人聽診得到的收縮壓或舒張壓的差異大于4mmHg的數(shù)據(jù)要剔除。完成一組測(cè)試對(duì)后審查觀察者之間誤差。剔除數(shù)據(jù)后需要加測(cè)一對(duì),以保證有效的測(cè)試對(duì)數(shù),每個(gè)受試者最大測(cè)試次數(shù)不超過(guò)8對(duì)。
參考血壓計(jì)的值為兩個(gè)觀察者讀數(shù)的均值。
11.水銀/參考血壓計(jì)要求
參考血壓計(jì)讀數(shù)應(yīng)盡可能準(zhǔn)確,最大允許誤差為±1mmHg;且觀察者應(yīng)避免視差誤差和四舍五入。
12.袖帶和氣囊要求及臂圍測(cè)量方法
(1)參考血壓計(jì)的袖帶應(yīng)滿足以下要求:
1)袖帶長(zhǎng)度為上臂圍的75%至100%;
2)袖帶寬度為上臂圍的37%至50%;
3)袖帶為兩件式結(jié)構(gòu),包括可擴(kuò)張的內(nèi)層氣囊和不可擴(kuò)張的外層套管。
(2)臂圍測(cè)量方法:
1)首先通過(guò)在肩峰和肘突(肘部的骨性隆起)之間的中點(diǎn)處標(biāo)記手臂來(lái)確定上臂中點(diǎn),測(cè)量時(shí)肘部彎曲90度且手掌朝上。
2)受試者的上臂周長(zhǎng)應(yīng)通過(guò)測(cè)量上臂的中點(diǎn)來(lái)確定,同時(shí)肘部放松并且手臂自然垂放在體側(cè)。
13.測(cè)量方法
推薦:同臂順序測(cè)量
可選:異臂同時(shí)測(cè)量(需要考慮不同手臂之間的血壓差值)
(1)同臂測(cè)量法:
1)測(cè)量程序:
R0(水銀)-T0(機(jī)測(cè))-
R1(水銀)-T1(機(jī)測(cè))-
R2(水銀)-T2(機(jī)測(cè))-
R3(水銀)-T3(機(jī)測(cè))-
R4(水銀)-
T0后清空待測(cè)機(jī)器記錄。R0&T0不參與準(zhǔn)確性計(jì)算。
2)測(cè)量時(shí)間:兩次測(cè)量間隔至少60s。
3)血壓波動(dòng)要求:任意兩個(gè)聽診值,收縮壓不超過(guò)12mmHg,舒張壓不超過(guò)8mmHg。
4)如果一個(gè)受試者參考值不滿足上述要求,但滿足上述要求的兩個(gè)連續(xù)聽診對(duì)是可以使用的。
但要滿足下述兩個(gè)要求:
需要補(bǔ)充額外的受試者以保證足夠的數(shù)據(jù)量;
測(cè)試對(duì)數(shù)少于3對(duì)的受試者數(shù)量不超過(guò)總受試者數(shù)量的10%。
5)被測(cè)血壓計(jì)應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)
以下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都需滿足
標(biāo)準(zhǔn)1:均差在±5mmHg以內(nèi),方差(標(biāo)準(zhǔn)差)在8mmHg以內(nèi);均差和標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)至少四舍五入至0.1mmHg。
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前后兩次聽診值的均值(每次聽診值取兩個(gè)觀察者的均值)
標(biāo)準(zhǔn)2:對(duì)于m名受試者的收縮壓和舒張壓,被測(cè)血壓計(jì)測(cè)定的每名受試者的平均成對(duì)測(cè)定值和觀察者使用參考血壓計(jì)讀取的讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差Sm應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn):
(2)異臂同時(shí)測(cè)量:
1)受試者使用被測(cè)血壓計(jì)和參考血壓計(jì)測(cè)定時(shí)應(yīng)雙臂輪換進(jìn)行讀數(shù)。
2)觀察員使用參考血壓計(jì)和被測(cè)血壓計(jì)同時(shí)對(duì)受試者的雙臂進(jìn)行血壓測(cè)量。
3)測(cè)量程序:
R0(水銀)-T0(機(jī)測(cè))
R1(水銀)-T1(機(jī)測(cè))
R2(水銀)-T2(機(jī)測(cè))
R3(水銀)-T3(機(jī)測(cè))
R4(水銀)-T4(機(jī)測(cè))
R5(水銀)-T5(機(jī)測(cè))
R6(水銀)-T6(機(jī)測(cè))
T0后清空待測(cè)機(jī)器記錄。R0&T0不參與準(zhǔn)確性計(jì)算。
若觀察員順利完成測(cè)量,則交換水銀和機(jī)測(cè)用臂,若未順利完成測(cè)量,則1min后不交換手臂重測(cè)。
5)兩次測(cè)量間隔至少60s。
6)血壓波動(dòng)要求:
同一手臂兩個(gè)聽診值,收縮壓不超過(guò)12mmHg,舒張壓不超過(guò)8mmHg;
聽診值:收縮壓兩側(cè)差值不超過(guò)15mmHg,舒張壓兩側(cè)差值不超過(guò)10mmHg。
兩側(cè)差值計(jì)算方法:
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如果一個(gè)受試者參考值不滿足上述要求,應(yīng)排除該受試者所有數(shù)據(jù)。
7)數(shù)據(jù)分析
取被測(cè)血壓計(jì)血壓與參考血壓計(jì)血壓之差來(lái)計(jì)算被測(cè)血壓計(jì)的誤差x,如果被測(cè)血壓計(jì)是在左臂測(cè)定的血壓,則根據(jù)下方公式1計(jì)算加上差值 LD,如果被測(cè)血壓計(jì)是在右臂測(cè)定的血壓,則根據(jù)下方公式計(jì)算減去差值 LD。
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8)被測(cè)血壓計(jì)應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)
以下兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都需滿足
標(biāo)準(zhǔn)1:均差應(yīng)在±5mmHg以內(nèi),方差(標(biāo)準(zhǔn)差)應(yīng)在8mmHg以內(nèi)。
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標(biāo)準(zhǔn)2:
對(duì)于每名受試者的平均收縮壓和平均舒張壓,被測(cè)血壓計(jì)測(cè)定的m對(duì)平均成對(duì)測(cè)定值和觀察員使用參考血壓計(jì)讀取的每名受試者讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差Sm應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn):
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13.特殊人群關(guān)注
(1)ISO 81060-2定義了四種特殊人群,特殊人群的準(zhǔn)確度驗(yàn)證有特殊要求,未在本文件內(nèi)規(guī)定。
a.年齡<3歲
b.妊娠期婦女包括子癇前期
c.臂圍>42cm
d.房顫——該標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有對(duì)血壓計(jì)的房顫驗(yàn)證過(guò)程達(dá)成一致意見
(2)特殊人群血壓分布要求
針對(duì)特殊人群(如兒童、孕婦、房顫患者),因其日常血壓水平不同,不能直接應(yīng)用普通人群研究得出的標(biāo)準(zhǔn),而需要為其單獨(dú)制定(血壓標(biāo)準(zhǔn))。
(3)統(tǒng)計(jì)要求
特殊人群的數(shù)據(jù)應(yīng)該同普通人群的數(shù)據(jù)分開進(jìn)行獨(dú)立的統(tǒng)計(jì)分析。
例如:設(shè)備適用于普通人群和兒童:3-12歲:35人; >12歲50人,在統(tǒng)計(jì)時(shí)不僅要對(duì)85人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,還要分別統(tǒng)計(jì)3-12歲和>12歲兩個(gè)部分的均差和標(biāo)準(zhǔn)差。
14.研究報(bào)告要求:
(1)臨床研究報(bào)告應(yīng)提供每種袖帶的指定臂圍測(cè)量范圍(單位:厘米/英寸)。
(2)臨床研究報(bào)告應(yīng)包含按臂圍分組的受試者結(jié)果圖表,其中縱軸顯示受試血壓計(jì)檢測(cè)值與參考血壓值的差值,橫軸顯示受試者的實(shí)際臂圍。
該圖表還應(yīng)通過(guò)垂直線標(biāo)示各袖帶的范圍。
必須同時(shí)提供以下兩種圖表:
1) 收縮壓;2) 舒張壓。
例如:下表袖帶范圍為18-34cm。
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附錄A
無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)的技術(shù)原理介紹
一、傳統(tǒng)袖帶式間歇測(cè)量技術(shù)
1.采用柯氏音法的血壓計(jì)
(1)工作原理
柯氏音法(Korotkoff Method)由蘇聯(lián)醫(yī)生Korotkoff于1905年提出,是無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量的傳統(tǒng)金標(biāo)準(zhǔn),廣泛應(yīng)用于臨床診斷。該方法利用充氣袖帶阻斷上臂肱動(dòng)脈血流,在緩慢放氣過(guò)程中,通過(guò)聽診器或麥克風(fēng)檢測(cè)血流恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生的湍流聲音(即柯氏音),從而確定收縮壓和舒張壓。具體而言,當(dāng)袖帶壓力剛低于收縮壓時(shí),血液突破動(dòng)脈閉合產(chǎn)生湍流,形成第一相柯氏音,對(duì)應(yīng)的壓力為收縮壓;當(dāng)袖帶壓力進(jìn)一步下降至低于舒張壓,血流恢復(fù)層流,柯氏音消失,對(duì)應(yīng)的壓力為舒張壓。圖1展示了柯氏音法測(cè)量血壓的原理,通過(guò)檢測(cè)袖帶放氣過(guò)程中動(dòng)脈音的出現(xiàn)與消失,分別對(duì)應(yīng)收縮壓和舒張壓。
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圖1 柯氏音法測(cè)量血壓原理圖
(2)產(chǎn)品介紹
汞柱式血壓計(jì)是柯氏音法的經(jīng)典應(yīng)用設(shè)備,長(zhǎng)期以來(lái)作為臨床血壓測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn),廣泛用于醫(yī)院和診所。其結(jié)構(gòu)包括充氣袖帶、汞柱壓力計(jì)和聽診器,通過(guò)人工操作檢測(cè)柯氏音以確定血壓值。如圖2所示,汞柱式血壓計(jì)由袖帶、汞柱壓力計(jì)和聽診器組成。
剛剛,自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證審評(píng)要點(diǎn)征求意見(附全文)
圖2 汞柱式血壓計(jì)示意圖
操作汞柱式血壓計(jì)時(shí),操作者需將袖帶綁在上臂,充氣阻斷血流,緩慢放氣時(shí)通過(guò)聽診器捕捉柯氏音。汞柱壓力計(jì)實(shí)時(shí)顯示袖帶壓力,操作者根據(jù)第一相和第五相柯氏音手動(dòng)記錄收縮壓和舒張壓。
汞柱式血壓計(jì)和電子聽診器輔助設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,適合專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)大規(guī)模使用,結(jié)果可靠,廣泛應(yīng)用于高血壓診斷、治療評(píng)估及臨床研究,為心血管管理提供基礎(chǔ)。其局限在于依賴人工聽診,操作者經(jīng)驗(yàn)影響結(jié)果;嘈雜環(huán)境可能干擾檢測(cè);汞柱式血壓計(jì)體積大、攜帶不便,且因汞污染逐步淘汰;僅支持單次測(cè)量,無(wú)法連續(xù)監(jiān)測(cè)。應(yīng)用于醫(yī)院、診所等專業(yè)場(chǎng)景,適合高精度診斷。
(3)現(xiàn)代創(chuàng)新產(chǎn)品
隨著數(shù)字化技術(shù)的進(jìn)步,柯氏音法在現(xiàn)代設(shè)備中的應(yīng)用得到了顯著優(yōu)化,Accutension Stetho 智能電子聽診器便是其中的代表性創(chuàng)新。該設(shè)備專為柯氏音法設(shè)計(jì),通過(guò)高靈敏度麥克風(fēng)和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了血壓測(cè)量的自動(dòng)化與智能化,取代了傳統(tǒng)聽診器,如圖3所示,Accutension Stetho是一款便攜式電子聽診器,外觀小巧,集成高靈敏度麥克風(fēng),提高了操作便捷性和測(cè)量一致性。
剛剛,自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證審評(píng)要點(diǎn)征求意見(附全文)
圖3 Accutension Stetho示意圖
Accutension Stetho 的測(cè)量流程基于傳統(tǒng)柯氏音法,但融入了先進(jìn)電子技術(shù)。操作者將設(shè)備置于肱動(dòng)脈處,與標(biāo)準(zhǔn)充氣袖帶配合使用。內(nèi)置高靈敏度麥克風(fēng)捕捉柯氏音信號(hào),通過(guò)降噪算法有效過(guò)濾環(huán)境噪聲,確保信號(hào)清晰。設(shè)備與袖帶壓力傳感器實(shí)時(shí)同步,利用DSP技術(shù)自動(dòng)識(shí)別第一相柯氏音(對(duì)應(yīng)收縮壓)和第五相柯氏音(對(duì)應(yīng)舒張壓),計(jì)算并顯示血壓值。測(cè)量結(jié)果可通過(guò)藍(lán)牙傳輸至配套手機(jī)或平板應(yīng)用程序,支持云端存儲(chǔ)、長(zhǎng)期趨勢(shì)分析和遠(yuǎn)程醫(yī)療數(shù)據(jù)共享。
Accutension Stetho 將傳統(tǒng)人工聽診轉(zhuǎn)為自動(dòng)化電子信號(hào)分析,顯著降低操作者主觀差異,提高測(cè)量可靠性和一致性。設(shè)備小巧便攜,可與標(biāo)準(zhǔn)袖帶搭配,適合家庭和移動(dòng)場(chǎng)景,支持?jǐn)?shù)據(jù)記錄和遠(yuǎn)程共享,操作簡(jiǎn)便,普通用戶經(jīng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可使用,適合遠(yuǎn)程醫(yī)療和慢性病管理。局限在于嘈雜環(huán)境或特殊人群(如心律不齊、動(dòng)脈硬化)測(cè)量時(shí)柯氏音信號(hào)可能不典型,精度下降;價(jià)格相對(duì)較高,長(zhǎng)期穩(wěn)定性需定期校準(zhǔn)。應(yīng)用于家庭健康監(jiān)測(cè)、社區(qū)篩查及遠(yuǎn)程醫(yī)療,可記錄長(zhǎng)期血壓趨勢(shì),支持醫(yī)生遠(yuǎn)程評(píng)估,但復(fù)雜環(huán)境或特殊生理?xiàng)l件下需優(yōu)化算法以提高可靠性。
2.采用示波法的電子血壓計(jì)
(1)工作原理
示波法(Oscillometric Method)是一種基于袖帶壓力振蕩的無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量技術(shù),廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子血壓計(jì)和動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè)(ABPM)設(shè)備。該方法通過(guò)袖帶加壓阻斷上臂肱動(dòng)脈血流,在緩慢放氣過(guò)程中,利用壓力傳感器檢測(cè)血流沖擊血管壁引起的微小振蕩波形,計(jì)算平均動(dòng)脈壓(MAP),并通過(guò)算法推導(dǎo)收縮壓(SBP)和舒張壓(DBP)。具體而言,振蕩幅度在MAP附近達(dá)到最大,如圖4所示,振蕩幅度最大點(diǎn)Um處對(duì)應(yīng)的位置為平均壓Pm,算法根據(jù)振蕩波形的特征和經(jīng)驗(yàn)公式估算SBP和DBP。
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圖4 示波法原理圖
(2)產(chǎn)品介紹
自20世紀(jì)80年代以來(lái),示波法推動(dòng)了電子血壓計(jì)的普及,成為家庭和臨床血壓測(cè)量的主流技術(shù)。早期電子血壓計(jì),如歐姆龍(Omron)HEM系列早期型號(hào),采用示波法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量,顯著降低了操作復(fù)雜性,廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、診所和家庭。
操作電子血壓計(jì)時(shí),操作者需將袖帶綁在上臂,設(shè)備自動(dòng)充氣至阻斷血流,緩慢放氣時(shí),內(nèi)置壓力傳感器檢測(cè)由血流沖擊產(chǎn)生的袖帶壓力振蕩。振蕩幅度隨壓力下降呈現(xiàn)特征性變化,設(shè)備通過(guò)算法分析振蕩波形,計(jì)算MAP,并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式推算SBP和DBP。結(jié)果直接顯示在數(shù)字屏幕上,省去了人工聽診的步驟,如圖5所示。
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圖5 Omron電子血壓計(jì)示意圖
示波法電子血壓計(jì)無(wú)需聽診器,測(cè)量過(guò)程完全自動(dòng)化,操作簡(jiǎn)便,適合非專業(yè)用戶,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,易于大規(guī)模生產(chǎn)推廣。其測(cè)量結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)條件下可靠,廣泛用于高血壓診斷、治療評(píng)估和家庭健康管理,為心血管疾病管理提供便捷工具。局限在于精度略低于柯氏音法,肥胖、動(dòng)脈硬化或心律不齊者振蕩波形易受干擾,且依賴袖帶、體積較大,僅支持單次測(cè)量,難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)。應(yīng)用上,早期設(shè)備主要用于醫(yī)院、診所及家庭,高血壓患者日常管理常用品牌包括歐姆龍、松下(Panasonic)和AND,但測(cè)量需在安靜環(huán)境和正確姿勢(shì)下進(jìn)行以保證信號(hào)準(zhǔn)確。
(3)現(xiàn)代創(chuàng)新產(chǎn)品
隨著傳感器技術(shù)和人工智能的發(fā)展,示波法在現(xiàn)代智能血壓計(jì)中得到了顯著升級(jí),代表產(chǎn)品包括Withings BPM Core和Omron Evolv無(wú)管袖帶式智能血壓計(jì)等。這些設(shè)備在保留示波法核心原理的基礎(chǔ)上,融入了高靈敏度傳感器和數(shù)字化功能,提升了便攜性和智能化水平。
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圖6 Withings BPM Core和Omron Evolv示意圖
現(xiàn)代智能血壓計(jì)基于傳統(tǒng)示波法,通過(guò)高靈敏度壓力傳感器檢測(cè)袖帶壓力振蕩,結(jié)合AI和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)算法分析振蕩波形和脈搏波特征,精確計(jì)算MAP、SBP和DBP。設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙或Wi-Fi將數(shù)據(jù)傳輸至手機(jī)或云端,支持長(zhǎng)期趨勢(shì)分析。Withings BPM Core還集成心電圖(ECG)和數(shù)字聽診功能,可同時(shí)評(píng)估房顫和心臟瓣膜疾病風(fēng)險(xiǎn),產(chǎn)品示意圖如圖6所示。
這類無(wú)管袖帶式智能血壓計(jì)體積小巧,采用無(wú)管袖帶設(shè)計(jì),提升佩戴舒適性和便攜性,適合家庭使用。智能化功能支持?jǐn)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析,可生成血壓趨勢(shì)報(bào)告,輔助個(gè)性化健康管理;部分產(chǎn)品如Omron HeartGuide手表式血壓計(jì)實(shí)現(xiàn)可穿戴示波法測(cè)量,拓展應(yīng)用場(chǎng)景。這些設(shè)備在歐美獲FDA或CE認(rèn)證,測(cè)量可靠性臨床認(rèn)可。局限在于對(duì)肥胖或不規(guī)則心律患者誤差仍存在,袖帶限制連續(xù)監(jiān)測(cè),價(jià)格較高,長(zhǎng)期使用需定期校準(zhǔn)。應(yīng)用于家庭高血壓管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療及健康監(jiān)測(cè),適合長(zhǎng)期血壓趨勢(shì)跟蹤,并可支持醫(yī)生遠(yuǎn)程評(píng)估和心血管風(fēng)險(xiǎn)篩查,但需正確佩戴以保證準(zhǔn)確性。
二、需校準(zhǔn)的可穿戴動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)
1.采用脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間法的血壓測(cè)量設(shè)備
(1)工作原理
脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間法(Pulse Transit Time, PTT)是一種基于動(dòng)脈波形傳播時(shí)間延遲的無(wú)創(chuàng)血壓測(cè)量技術(shù),廣泛應(yīng)用于連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)研究與設(shè)備。PTT定義為脈搏波從心臟傳播到外周(如手指或耳垂)的時(shí)間間隔,與主動(dòng)脈彈性呈負(fù)相關(guān):血壓升高時(shí),動(dòng)脈彈性增加,脈搏波傳導(dǎo)速度加快,PTT縮短;反之,PTT延長(zhǎng)。PTT通常通過(guò)心電圖(ECG)的R波起點(diǎn)(心臟電激動(dòng)時(shí)刻)與光電容積描記(PPG)的脈搏波上升點(diǎn)(外周血流到達(dá)時(shí)刻)的時(shí)間差計(jì)算,或以心沖擊信號(hào)(BCG)替代ECG,PTT計(jì)算示意圖如圖7所示。
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圖7 PTT計(jì)算示意圖
(2)產(chǎn)品介紹
脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間法早期主要應(yīng)用于醫(yī)療級(jí)監(jiān)護(hù)設(shè)備,如飛利浦 IntelliVue 系列的設(shè)備。這些設(shè)備通過(guò)ECG和PPG的組合測(cè)量PTT,主要用于重癥監(jiān)護(hù)環(huán)境中的連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)。
設(shè)備通過(guò)胸部電極采集ECG信號(hào),記錄心臟電激動(dòng)時(shí)間(R波起點(diǎn)),同時(shí)通過(guò)手指或耳垂的PPG傳感器檢測(cè)脈搏波到達(dá)時(shí)間。兩者時(shí)間差即為PTT,通過(guò)預(yù)設(shè)模型映射到血壓值。系統(tǒng)通常集成高精度傳感器和顯示屏,實(shí)時(shí)呈現(xiàn)血壓數(shù)據(jù),如圖8所示。
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圖8 飛利浦 IntelliVue Mx800監(jiān)護(hù)儀示意圖
這類PTT設(shè)備通過(guò)ECG和PPG組合提供較高信號(hào)分辨率,測(cè)量基于明確生理原理,在控制條件下結(jié)果可靠,為高血壓管理和術(shù)中監(jiān)測(cè)提供重要支持。局限在于需同時(shí)使用ECG電極和PPG探頭,設(shè)備復(fù)雜、操作不便,需專業(yè)人員配置;測(cè)量易受體動(dòng)、皮膚接觸及交感神經(jīng)活動(dòng)影響,手指PTT對(duì)收縮壓跟蹤較穩(wěn),但舒張壓精度較低,且無(wú)法完全擺脫校準(zhǔn)需求,限制非專業(yè)應(yīng)用。飛利浦IntelliVue監(jiān)護(hù)儀主要用于醫(yī)院ICU和手術(shù)室,適合需連續(xù)監(jiān)測(cè)的危重患者,但體積較大、需專業(yè)操作,難以推廣至家庭或基層醫(yī)療。
隨著可穿戴技術(shù)的發(fā)展,PTT 法在無(wú)袖帶設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用,代表產(chǎn)品包括 ASUS VivoWatch SP (HC-A05)、LiveMetric LiveOne等。這些設(shè)備通過(guò)集成光學(xué)和加速度傳感器,實(shí)現(xiàn)了便攜化、連續(xù)化的血壓監(jiān)測(cè)。
這類PTT設(shè)備通常采用PPG-PPG或ECG-PPG組合測(cè)量。其中VivoWatch SP (HC-A05)通過(guò)嵌入嵌入式ECG和PPG傳感器,檢測(cè)脈搏波傳播延遲,通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法映射到血壓值,需定期校準(zhǔn)。這類設(shè)備完全無(wú)袖帶,數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙或Wi-Fi傳輸至手機(jī)應(yīng)用,支持趨勢(shì)分析,如圖9所示。
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圖9 VivoWatch SP (HC-A05)示意圖
這類可穿戴PTT設(shè)備無(wú)需傳統(tǒng)袖帶,減少反復(fù)充放氣,提高佩戴舒適性和用戶依從性,支持24小時(shí)動(dòng)態(tài)血壓趨勢(shì)監(jiān)測(cè)。結(jié)合AI和大數(shù)據(jù)算法,可修正個(gè)體差異,提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性,便攜智能,適合家庭健康管理和遠(yuǎn)程醫(yī)療。其局限在于仍需定期校準(zhǔn),受運(yùn)動(dòng)、姿勢(shì)及血管彈性差異影響,個(gè)體準(zhǔn)確性波動(dòng)較大,對(duì)舒張壓估計(jì)精度偏低,且復(fù)雜算法增加成本。應(yīng)用于家庭健康監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程醫(yī)療和高血壓管理,適合長(zhǎng)期血壓趨勢(shì)跟蹤的年輕用戶及慢性病患者,聯(lián)網(wǎng)功能可支持醫(yī)生遠(yuǎn)程評(píng)估,但需正確佩戴和校準(zhǔn)以保證數(shù)據(jù)可靠性。
2.采用脈搏波形分析法的血壓測(cè)量設(shè)備
(1)工作原理
脈搏波形分析法(Pulse Wave Analysis, PWA)是一種通過(guò)提取脈搏波形特征估算血壓的無(wú)創(chuàng)技術(shù),廣泛應(yīng)用于可穿戴設(shè)備和連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)。PWA利用單一光電容積描記(PPG)傳感器,從脈搏波形中提取與血壓相關(guān)的特征,如幅度譜、頻域特征、反射波指數(shù)和形態(tài)學(xué)參數(shù),結(jié)合彈性腔模型或心血管數(shù)字模型進(jìn)行血壓預(yù)測(cè),PPG波形及其常見特征點(diǎn)如圖10所示。
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圖10 PPG波形及其常見特征點(diǎn)
(2)產(chǎn)品介紹
隨著AI和可穿戴技術(shù)發(fā)展,PWA結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)字孿生模型,可顯著提升連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)的適應(yīng)性。代表產(chǎn)品包括Aktiia Bracelet、Fitbit Sense 2 和 Omron HeartGuide。設(shè)備通過(guò)腕部PPG傳感器采集脈搏波特征,結(jié)合算法建立個(gè)體化血壓預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)24小時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。部分產(chǎn)品(如Omron HeartGuide)還集成微型袖帶以提升校準(zhǔn)精度,數(shù)據(jù)可通過(guò)藍(lán)牙傳輸至手機(jī)應(yīng)用進(jìn)行趨勢(shì)分析,如圖11所示。
剛剛,自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證審評(píng)要點(diǎn)征求意見(附全文)
圖11 Aktiia Bracelet、Fitbit Sense 2 和 Omron HeartGuide示意圖
PWA可穿戴設(shè)備無(wú)需多傳感器,簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì),佩戴舒適,支持24小時(shí)動(dòng)態(tài)血壓趨勢(shì)監(jiān)測(cè)。結(jié)合AI和數(shù)字孿生算法,可優(yōu)化個(gè)體差異,提高預(yù)測(cè)精度,便攜智能,適合家庭健康管理和遠(yuǎn)程醫(yī)療。其局限在于仍需定期校準(zhǔn),受運(yùn)動(dòng)、姿勢(shì)及血管彈性影響,個(gè)體準(zhǔn)確性波動(dòng)較大,舒張壓預(yù)測(cè)精度低,復(fù)雜算法增加成本。適用于家庭健康監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程醫(yī)療和高血壓管理,尤其適合長(zhǎng)期血壓趨勢(shì)跟蹤的年輕用戶及慢性病患者,聯(lián)網(wǎng)功能可支持醫(yī)生遠(yuǎn)程評(píng)估,但需正確佩戴和校準(zhǔn)以保證數(shù)據(jù)可靠性。
3.采用人臉視頻處理法的血壓測(cè)量設(shè)備
(1)工作原理
人臉視頻處理法(Remote Photoplethysmography, rPPG)是一種新興的無(wú)創(chuàng)生理信號(hào)檢測(cè)技術(shù),利用普通攝像頭采集面部視頻,通過(guò)RGB色彩分離算法提取皮膚表面細(xì)微的光反射變化,重建脈搏波形信號(hào)。其原理基于光電容積描記(PPG),通過(guò)分析血紅蛋白對(duì)綠光吸收的變化,捕獲心臟搏動(dòng)引起的血流信號(hào)。系統(tǒng)通常采用膚色通道分解(RGB分離)、時(shí)域或頻域?yàn)V波、獨(dú)立成分分析(ICA)或主成分分析(PCA)等方法,分離出脈搏波形特征(如幅度、頻率、反射波指數(shù)),結(jié)合血管彈性腔模型或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法(如機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí))估算血壓。
(2)代表產(chǎn)品
rPPG技術(shù)已從早期實(shí)驗(yàn)室研究逐步發(fā)展為可應(yīng)用于家庭和遠(yuǎn)程醫(yī)療的實(shí)用工具。現(xiàn)代rPPG設(shè)備結(jié)合AI算法,顯著提升了血壓監(jiān)測(cè)的精度和便捷性,例如NuraLogix Anura和FaceHeart Vitals。NuraLogix Anura利用智能手機(jī)攝像頭在30秒內(nèi)估算血壓,并通過(guò)云端卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化預(yù)測(cè)精度,誤差約為±8–10 mmHg;FaceHeart Vitals通過(guò)平板或手機(jī)攝像頭實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸監(jiān)測(cè),已獲CE認(rèn)證,適合遠(yuǎn)程醫(yī)療使用,如圖12所示。該類設(shè)備無(wú)需佩戴,使用舒適,支持短時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè),但仍需定期校準(zhǔn),且測(cè)量易受環(huán)境光照和皮膚色調(diào)影響。
剛剛,自動(dòng)無(wú)創(chuàng)血壓計(jì)臨床準(zhǔn)確度驗(yàn)證審評(píng)要點(diǎn)征求意見(附全文)
圖12 NuraLogix Anura和FaceHeart Vitals示意圖
4.采用心沖擊圖法的血壓測(cè)量設(shè)備
心沖擊信號(hào)(Ballistocardiogram, BCG)血壓測(cè)量技術(shù)是一種低負(fù)荷無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)技術(shù),其核心原理基于心臟機(jī)械活動(dòng)引發(fā)的軀體微小震蕩與血壓的關(guān)聯(lián)性。當(dāng)心臟完成泵血?jiǎng)幼鲿r(shí),血液在血管內(nèi)流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生與血流方向相反的反作用力,該力通過(guò)人體組織傳導(dǎo)至體表,形成可被傳感器捕獲的微小震動(dòng)信號(hào),即BCG信號(hào)。
BCG信號(hào)包含豐富的心血管生理信息,一個(gè)完整心動(dòng)周期的BCG信號(hào)呈現(xiàn)G、H、I、J、K、L、M、N等特征波,其中H、I、J、K波幅值最大,且波形特征(如波峰幅度、波峰間時(shí)延)與血壓值變化存在高度相關(guān)性——例如J波波幅對(duì)應(yīng)主動(dòng)脈脈壓(收縮壓-舒張壓)作用于主動(dòng)脈橫截面的壓力值,I-J波時(shí)間間隔可反映主動(dòng)脈脈沖傳輸時(shí)間,這些特征可作為血壓監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo)。
實(shí)際測(cè)量中,該技術(shù)通過(guò)壓力傳感器、加速度傳感器、電容耦合傳感器或光纖傳感器等設(shè)備,在立式(如改裝體重秤)、坐式(如壓電薄膜座椅)、臥式(如微動(dòng)敏感床墊)等姿態(tài)下捕獲BCG信號(hào),再通過(guò)兩種核心方式估算血壓:一是利用特征工程提取信號(hào)中的波幅、時(shí)延等關(guān)鍵特征,與金標(biāo)準(zhǔn)血壓值建立關(guān)聯(lián),通過(guò)線性組合擬合血壓;二是聯(lián)合心電信號(hào)(ECG)、光電容積信號(hào)(PPG)等其他生理信號(hào),計(jì)算脈沖到達(dá)時(shí)間(PAT)、脈搏傳導(dǎo)時(shí)間(PTT),結(jié)合動(dòng)脈彈性腔理論或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法(如主成分分析、線性擬合),實(shí)現(xiàn)血壓的動(dòng)態(tài)估算,整個(gè)過(guò)程無(wú)需壓迫血管或佩戴復(fù)雜設(shè)備,可達(dá)到“無(wú)感監(jiān)測(cè)”效果。
目前,基于BCG信號(hào)的血壓測(cè)量技術(shù)仍處于理論驗(yàn)證與實(shí)驗(yàn)研究階段,市面上暫未出現(xiàn)符合臨床應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、可大規(guī)模商業(yè)化的成熟產(chǎn)品。不過(guò),在實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景下,該技術(shù)已展現(xiàn)出一定可行性。例如三星研究院利用改裝體重秤與腕部加速度傳感器,實(shí)現(xiàn)了立式姿態(tài)下BCG信號(hào)的采集與血壓分析;國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的微動(dòng)敏感床墊、多模微彎光纖智能床,能在臥式姿態(tài)下有效捕獲BCG信號(hào),并從中提取心率、呼吸率等信息,與金標(biāo)準(zhǔn)血壓值的相關(guān)度較高;還有基于壓電駐極體薄膜的坐式測(cè)量設(shè)備,也能記錄BCG信號(hào)。盡管如此,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置普遍存在測(cè)量姿態(tài)受限、樣本量小、測(cè)量精度與抗干擾能力欠佳等問(wèn)題,距離實(shí)際應(yīng)用還有一定距離。
5.采用生物阻抗法的血壓測(cè)量設(shè)備
生物阻抗法(Bioimpedance Method)血壓測(cè)量技術(shù)是一種通過(guò)監(jiān)測(cè)人體阻抗變化反推血壓的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)技術(shù),其核心原理基于人體組織與血液的生物阻抗差異。人體不同組織(如肌肉、骨骼、血液)對(duì)電流的阻礙能力不同,其中血液的阻抗會(huì)隨血管容積、血流速度變化而改變——當(dāng)血壓波動(dòng)時(shí),血管會(huì)隨之?dāng)U張或收縮,導(dǎo)致血管內(nèi)血液容積發(fā)生變化,進(jìn)而引起局部組織的生物阻抗值產(chǎn)生相應(yīng)波動(dòng)。該技術(shù)通過(guò)在體表特定部位粘貼電極,施加微弱、安全的高頻電流,利用電極采集電流流經(jīng)人體時(shí)的阻抗信號(hào),再通過(guò)生物阻抗模型(如四電極法減少皮膚接觸阻抗干擾)捕捉阻抗值的動(dòng)態(tài)變化,這些變化與血壓的收縮、舒張過(guò)程直接相關(guān),為血壓估算提供基礎(chǔ)依據(jù)。
生物阻抗信號(hào)中蘊(yùn)含著與血壓緊密關(guān)聯(lián)的特征參數(shù),例如阻抗變化的幅度、阻抗信號(hào)的上升沿時(shí)間、阻抗相位差等。這些特征參數(shù)經(jīng)過(guò)濾波處理后,可作為血壓計(jì)算的關(guān)鍵指標(biāo),結(jié)合動(dòng)脈彈性腔理論或數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法(如線性回歸、機(jī)器學(xué)習(xí)模型),建立阻抗特征與血壓值的對(duì)應(yīng)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)收縮壓、舒張壓的定量估算。
實(shí)際測(cè)量中,該技術(shù)通常采用二電極或四電極布局采集阻抗信號(hào):二電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷,適合便攜式設(shè)備,但易受皮膚接觸電阻影響;四電極通過(guò)分離激勵(lì)電極與測(cè)量電極,有效降低了皮膚阻抗干擾,測(cè)量精度更高,多用于臨床實(shí)驗(yàn)裝置。測(cè)量場(chǎng)景覆蓋靜態(tài)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),例如在居家場(chǎng)景中,可通過(guò)腕部便攜式阻抗設(shè)備實(shí)現(xiàn)短時(shí)血壓測(cè)量;在臨床研究中,也可通過(guò)多通道阻抗監(jiān)測(cè)儀記錄運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的血壓變化,但動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)需額外優(yōu)化算法以抵消肢體活動(dòng)帶來(lái)的阻抗信號(hào)波動(dòng)。
目前,基于生物阻抗法的血壓測(cè)量技術(shù)雖已形成較為成熟的理論體系,且市場(chǎng)上出現(xiàn)少量原型設(shè)備或初步商用產(chǎn)品(如部分腕部無(wú)創(chuàng)血壓監(jiān)測(cè)儀融入阻抗測(cè)量模塊),但尚未有完全符合臨床金標(biāo)準(zhǔn)、可大規(guī)模普及的成熟產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室研究中,該技術(shù)已展現(xiàn)出一定可行性:例如部分四電極阻抗測(cè)量裝置與汞柱血壓計(jì)(金標(biāo)準(zhǔn))的對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示,收縮壓誤差可控制在±10mmHg內(nèi),舒張壓誤差可控制在±8mmHg內(nèi),證明了用阻抗法預(yù)測(cè)血壓的可行性。盡管如此,該方法距離廣泛應(yīng)用于臨床診斷與居家健康管理還有一定差距。
三、無(wú)需校準(zhǔn)的可穿戴動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)
與需校準(zhǔn)的技術(shù)相比,不需要校準(zhǔn)的可穿戴血壓測(cè)量技術(shù)尚處于早期,主要有超聲和容積鉗制法。這些方法直接基于物理或流體力學(xué)原理計(jì)算血壓,無(wú)需個(gè)體映射,但可能需初始設(shè)備校準(zhǔn)或位置調(diào)整。它們更適合連續(xù)監(jiān)測(cè),但舒適性和成本是挑戰(zhàn)。
1.基于超聲的血壓預(yù)測(cè)技術(shù)
超聲血壓預(yù)測(cè)技術(shù)是一種通過(guò)捕捉血管力學(xué)變化與血流特征反推血壓的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)技術(shù),其核心原理基于超聲波在不同人體組織中的傳播特性差異。人體動(dòng)脈壁、肌肉組織與血液的聲速存在差異,當(dāng)超聲波作用于血管時(shí),會(huì)因組織聲阻抗不同產(chǎn)生回聲信號(hào),這些回聲的時(shí)間延遲可反映血管壁位置變化,而紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)引發(fā)的頻率偏移(多普勒效應(yīng))能監(jiān)測(cè)血流速度,二者共同為血壓估算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。該技術(shù)通過(guò)超聲探頭發(fā)射并接收超聲信號(hào),結(jié)合動(dòng)脈模型將血管直徑(D)與血流速度(u)的動(dòng)態(tài)變化轉(zhuǎn)化為血壓波形(P(t)),無(wú)需阻斷血流,可實(shí)現(xiàn)血壓的連續(xù)監(jiān)測(cè)。
超聲信號(hào)中蘊(yùn)含著與血壓緊密相關(guān)的關(guān)鍵特征參數(shù),包括動(dòng)脈管腔舒張期與收縮期直徑差值、局部脈搏波速度、血流速度波形上升沿時(shí)間等。這些特征經(jīng)信號(hào)處理、去除噪聲后,結(jié)合特定動(dòng)脈模型即可實(shí)現(xiàn)血壓定量估算。
目前,基于超聲的血壓預(yù)測(cè)技術(shù)已完成硅基模擬(in silico)、體外(in vitro)與離體(ex vivo)驗(yàn)證,展現(xiàn)出良好可行性,但尚未形成符合臨床金標(biāo)準(zhǔn)、可大規(guī)模商業(yè)化的成熟產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證中,年輕受試者橈動(dòng)脈的硅基模擬實(shí)驗(yàn)顯示,脈壓(PP)相關(guān)系數(shù)達(dá) 0.978,均值差為(–2.85±2.57)mmHg;離體實(shí)驗(yàn)中橈動(dòng)脈 PP 相關(guān)系數(shù)達(dá) 0.986,均值差為(1.72±3.29)mmHg,誤差符合醫(yī)學(xué)儀器促進(jìn)協(xié)會(huì)(AAMI)推薦標(biāo)準(zhǔn)(均值差 ±5mmHg、標(biāo)準(zhǔn)差 ±8mmHg);部分研究還實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下精度 2mmHg 以內(nèi)的連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)。不過(guò),該技術(shù)仍面臨挑戰(zhàn):在體(in vivo)驗(yàn)證尚未完成,不同年齡、血管狀態(tài)受試者的模型適應(yīng)性需進(jìn)一步驗(yàn)證;設(shè)備功耗與小型化需優(yōu)化,市場(chǎng)上僅存在少量超聲血流測(cè)量設(shè)備,尚無(wú)專注于血壓預(yù)測(cè)的成熟產(chǎn)品,距離臨床普及與居家應(yīng)用還有差距。
2.基于容積鉗制法的血壓測(cè)量
(1)工作原理
容積鉗制法(Volume Clamping Method)是一種無(wú)創(chuàng)連續(xù)血壓監(jiān)測(cè)技術(shù),通過(guò)手指佩戴小型充氣環(huán),采用伺服控制系統(tǒng)持續(xù)調(diào)節(jié)外部壓力,使血管內(nèi)血容量在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)保持恒定,反饋壓力即為血管內(nèi)動(dòng)態(tài)血壓。該方法結(jié)合光電容積描記(PPG)技術(shù)抑制波形幅度,實(shí)現(xiàn)逐拍級(jí)別的血壓測(cè)量。雖然PTT和PWA等技術(shù)可獲取逐拍傳感數(shù)據(jù),但其算法需考慮時(shí)間關(guān)聯(lián),導(dǎo)致實(shí)際分辨率無(wú)法達(dá)到逐拍。容積鉗制法適用于重癥監(jiān)護(hù)和手術(shù)場(chǎng)景,但需持續(xù)施壓,可能導(dǎo)致手指麻木,且逐拍血壓的臨床價(jià)值仍需驗(yàn)證。
(2)產(chǎn)品介紹
容積鉗制法廣泛應(yīng)用于臨床和研究場(chǎng)景,代表產(chǎn)品包括Finapres NOVA和CNAP® Monitor。二者均采用容積鉗制法,通過(guò)手指充氣環(huán)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)壓力,結(jié)合PPG傳感器獲取逐拍血壓波形,支持心輸出量等高級(jí)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù),獲CE認(rèn)證,適用于重癥監(jiān)護(hù)和麻醉管理,但持續(xù)施壓易導(dǎo)致手指麻木,設(shè)備體積較大,佩戴不便,難以長(zhǎng)期使用,如圖13所示。
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圖13 Finapres NOVA和CNAP® Monitor示意圖
3.基于扁平張力法的血壓測(cè)量
(1)工作原理
扁平張力法(Applanation Tonometry),最早由G.L. Pressman和P.M. Newgard于1963年提出,通過(guò)對(duì)淺表動(dòng)脈(如橈動(dòng)脈、頸動(dòng)脈或股動(dòng)脈)施加外部壓力,使動(dòng)脈壁部分壓平,達(dá)到血管內(nèi)壓力與外部壓力的平衡,從而測(cè)量血壓。其原理基于動(dòng)脈壁力學(xué)平衡:通過(guò)探頭壓平動(dòng)脈,減少橫向張力,探頭壓力直接反映動(dòng)脈內(nèi)血壓。測(cè)量通常使用高靈敏度壓力傳感器記錄壓力波形,結(jié)合算法推導(dǎo)收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)和平均動(dòng)脈壓(MAP)。橈動(dòng)脈因其較大直徑、骨組織支撐和測(cè)量便利性,提供更穩(wěn)定信號(hào),應(yīng)用最廣。圖13展示了扁平張力法測(cè)量原理,通過(guò)壓平橈動(dòng)脈并檢測(cè)壓力波形確定血壓值。
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圖13 扁平張力法測(cè)量原理
(2)產(chǎn)品介紹
扁平張力法的早期商業(yè)化產(chǎn)品包括日本Colin公司CBM系列(1980年代),采用陣列壓電傳感器實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)定位”,配安全氣囊調(diào)整外部壓力,需示波法血壓計(jì)校準(zhǔn),廣泛用于臨床研究。如圖14所示,Colin CBM系列由手持探頭、氣囊和顯示單元組成,適合專業(yè)操作。
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圖14 日本Colin-CBM系列產(chǎn)品
操作時(shí),探頭置于橈動(dòng)脈上方,伺服電機(jī)或氣泵施加壓力壓平動(dòng)脈,傳感器記錄波形,計(jì)算SBP、DBP和MAP。CBM系列精度高(誤差±5-8 mmHg),但其體積大,需專業(yè)人員操作,易受體動(dòng)和動(dòng)脈硬度影響,僅支持單次測(cè)量。應(yīng)用于醫(yī)院和研究機(jī)構(gòu),適合高血壓診斷和心血管評(píng)估,但操作復(fù)雜,難以推廣至家庭。
(3)現(xiàn)代創(chuàng)新產(chǎn)品
現(xiàn)代扁平張力法設(shè)備優(yōu)化了便攜性和精度,代表產(chǎn)品包括A-Pulse CASPaI和Tensys Medical TL-200/TL-400,如圖15所示。這類設(shè)備使用陣列傳感器和伺服電機(jī),優(yōu)化自動(dòng)定位,獲FDA認(rèn)證,適合連續(xù)監(jiān)測(cè)。這些設(shè)備精度高,長(zhǎng)期使用無(wú)需重新校準(zhǔn),適合重癥監(jiān)護(hù)和遠(yuǎn)程醫(yī)療,但體積較大,需伺服電機(jī)或氣泵,傳感器對(duì)位移和壓力變化敏感,需精確貼合動(dòng)脈,否則易因體動(dòng)導(dǎo)致誤差。
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(a)新加坡公司 A-PulseCASPaI示意圖
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(b)美國(guó)TL200/400示意圖
圖15 基于扁平張力法研發(fā)的系列產(chǎn)品
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