《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 测试测量 > 业界动态 > 连续无创式血压测量方案,告别“撸袖子”时代

连续无创式血压测量方案,告别“撸袖子”时代

2018-11-07

  据统计,我国高血压患者已经超过了2.7亿,其中有四成的患者并不知道自己患有高血压。为了有效地控制高血压,我国于2017年颁布了“国家基层高血压防治管理指南”,并试图通过早期预防来控制高血压患病率。有专家建议,正常成年人至少每2年测量一次血压,高血压高危人群每半年测量一次血压,高血压患者至少每周测量一次血压……

  10月8日是我国的“全国高血压日”,今年的宣传主题是“知晓您的血压”。据统计,我国高血压患者已经超过了2.7亿,其中有四成的患者并不知道自己患有高血压。为了有效地控制高血压,我国于2017年颁布了“国家基层高血压防治管理指南”,并试图通过早期预防来控制高血压患病率。有专家建议,正常成年人至少每2年测量一次血压,高血压高危人群每半年测量一次血压,高血压患者至少每周测量一次血压。

  测血压前,先撸袖子?

  目前,我们采用传统的袖带无创血压设备测量血压,该设备使用柯式音法来监听血液的振动情况,并获取在固定或较长时间间隔(通常超过15分钟)内的收缩压和舒张压。虽然测量效果是很不错,但是用户体验并不是很好。

5.png

  为什么说使用袖带无创式血压设备的用户体验不是很好呢?首先,不可连续测量,一般情况下需要测量血压值1~2次,取测得的平均值作为受测者的真实血压值。其次,袖带的宽窄以及与测量部位的松紧度对测量结果的都会有一定的影响。最后,测量血压时应尽量使血压计袖带和听诊器贴近肌肤,这样才能使血压的测量尽可能地准确,这意味着我们使用袖带无创式血压设备时必需先“脱衣或撸起袖子”,尤其在冬季,测量血压的正确方式是脱掉衣服使测量血压的一侧上肢完全暴露。但是,《中华高血压杂志》上曾发表过一项研究,称脱衣服会导致血压明显升高,脱衣件数越多越明显。

  连续、舒服,还可嵌入穿戴设备的血压测量方案

  连续无创式血压测量是一种实时或以较短时间间隔监测人体收缩压和舒张压的技术。与传统的袖带无创式血压设备测量不同,连续无创式血压提供了一种连续、舒适的血压测量方法,更重要的是可以非常方便地集成于现有的腕带、手表等可穿戴设备平台。

4.png

  简单来说,连续式无创测量法是在某一时段内无创连续地测量血压,能够检测每搏血压及连续的动脉压波形,为临床诊断与治疗提供更充分的依据,特别是在临床监护及特殊情况下观察血压连续变化方面,相比有创血压和传统袖带血压测量等均具有无法比拟的优势。

  ADI 连续无创式血压解决方案,实现超高测量精度

  ADI公司提供大量的高集成度PPG AFE、ECG AFE、低功耗MCU、电源管理解决方案和灵活的分立元件,使可穿戴连续无创式血压应用的产品质量和可靠性达到最佳程度。

  脉冲传输时间 (PTT) 方法是连续无创式血压应用中的一个研究热点,其原理是识别体积描记器 (PPG) 波形的关键特征节点,并计算当前PPG 信号和其他参考信号(如体积描记器(PPG)、心电图(ECG)和心冲击描记图 (BCG))之间的时间延迟。因此,可采用单独的PPG、多个PPG、PPG+ECG和PPG+BCG几种组合方式。这里以PPG+PPG和 PPG+ECG组合为例,如下图1所示。

4.png

  图1.采用不同的传感器组合测量血压

  图1左侧显示了适合连续无创式血压应用的多个PPG解决方案。血压值可以通过多个PPG信号特征点之间的时间延迟来计算,这些特征点需要先用软件进行预处理和识别。放置PPG传感器的位置不是固定的,但要尽可能地获得足够长的延迟时间,在沿着动脉血管的方向上距离越大延时越大。因此,如果紧凑型可穿戴设备的传感器放置非常紧凑,必须能够更快地获取数据。此外,获得的PTT与绝对时间延迟无关,需要通过算法获得最终血压。

  图1右侧显示了用于连续无创式血压解决方案的PPG和ECG组合。在这种情况下,PPG信号是在单手的手腕或手指上获取,而ECG信号则是在双手上获取。必须在时域上同步并追踪信号,以方便后续的数据及算法处理,如图2所示同步后的PPG和ECG信号。

3.png

  图2.同步PPG和ECG信号

  下图显示了ADI连续无创式血压集成分立元件解决方案的多传感器融合图,使用模拟MUX开关很容易扩展更多的传感器。这些传感器通过模拟MUX开关、ADC扫描进行同步,并逐个采集传感器数据,采样时间间隔取决于ADC采样速率和通道数,而且是固定的。

2.png

  图3.集成分立元件解决方案的多传感器融合

  根据图3,一些分立元件可以由最新的高集成度模拟前端(AFE)取代。有些AFE或模块已包含上述分立元件、模拟MUX开关和ADC,因此只需选择一个AFE作为主机,并获取所有其他传感器的数据。图4显示了集成AFE解决方案的多传感器融合,将PPG选为主机 传感器以便同时获取PPG和ECG信号。此外,可通过SPI或I 2 C接口读取主机传感器数据。

1.png

  图4.集成模拟前端解决方案的多传感器融合

  从信号链角度考虑,ADI提供了从传感器、信号调理,到电源&能量采集、信号处理及联通云端的数据通信技术,结合ADI自有或者联合第三方的软件算法配套,还有就是通过收购Linear加强自身的电源技术优势,实现对于可穿戴设备来说非常重要的超低功耗待机、能源采集功能。可以说ADI提供了覆盖整个信号链的完整解决方案。

  结语

  ADI医疗健康事业部亚太区市场总监王胜认为,不论是可穿戴还是其他的细分市场领域,希望通过结合“医疗健康”驱动产业和行业发展都离不开以下两点:一是健康保健功能的不断丰富和完善,包括基础的运动及体征信号的采集和处理,甚至环境相关数据的监测等;二是智能化,作为人工智能的接入窗口,甚至是人工智能最终用户的直接硬件设备,通过大数据的融合处理实现智能化的深度信息挖掘,进而解决用户痛点提升使用体验。ADI连续无创式血压解决方案正是从这些角度出发,为客户提供高性能的完整方案。

  ADI公司除了以高性能产品和系统级方案为核心,还建立了实力雄厚的软件算法团队以及专业的本地技术支持团队,为客户提供深入的技术服务。这不仅是体现ADI致力于帮助客户迎接医疗人工智能的市场爆发机遇,也可以管中窥豹,看到ADI在中国布局医疗电子领域的战略节奏。