據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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(guó)于2017年頒布了“國(guó)家基層高血壓防治管理指南”，并試圖通過早期預(yù)防來(lái)控制高血壓患病率。有專家建議，正常成年人至少每2年測(cè)量一次血壓，高血壓高危人群每半年測(cè)量一次血壓，高血壓患者至少每周測(cè)量一次血壓……
10月8日是我國(guó)的“全國(guó)高血壓日”，今年的宣傳主題是“知曉您的血壓”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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(guó)于2017年頒布了“國(guó)家基層高血壓防治管理指南”，并試圖通過早期預(yù)防來(lái)控制高血壓患病率。有專家建議，正常成年人至少每2年測(cè)量一次血壓，高血壓高危人群每半年測(cè)量一次血壓，高血壓患者至少每周測(cè)量一次血壓。
測(cè)血壓前，先擼袖子？
目前，我們采用傳統(tǒng)的袖帶無(wú)創(chuàng)式血壓設(shè)備測(cè)量血壓，該設(shè)備使用柯式音法來(lái)監(jiān)聽血液的振動(dòng)情況，并獲取在固定或較長(zhǎng)時(shí)間間隔（通常超過15分鐘）內(nèi)的收縮壓和舒張壓。雖然測(cè)量效果是很不錯(cuò)，但是用戶體驗(yàn)并不是很好。
為什么說使用袖帶無(wú)創(chuàng)式血壓設(shè)備的用戶體驗(yàn)不是很好呢？首先，不可連續(xù)測(cè)量，一般情況下需要測(cè)量血壓值1～2次，取測(cè)得的平均值作為受測(cè)者的真實(shí)血壓值。其次，袖帶的寬窄以及與測(cè)量部位的松緊度對(duì)測(cè)量結(jié)果的都會(huì)有一定的影響。最后，測(cè)量血壓時(shí)應(yīng)盡量使血壓計(jì)袖帶和聽診器貼近肌膚，這樣才能使血壓的測(cè)量盡可能地準(zhǔn)確，這意味著我們使用袖帶無(wú)創(chuàng)式血壓設(shè)備時(shí)必需先“脫衣或擼起袖子”，尤其在冬季，測(cè)量血壓的正確方式是脫掉衣服使測(cè)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(xiàng)研究，稱脫衣服會(huì)導(dǎo)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(cè)量方案
連續(xù)無(wú)創(chuàng)式血壓測(cè)量是一種實(shí)時(shí)或以較短時(shí)間間隔監(jiān)測(cè)人體收縮壓和舒張壓的技術(shù)。與傳統(tǒng)的袖帶無(wú)創(chuàng)式血壓設(shè)備測(cè)量不同，連續(xù)無(wú)創(chuàng)式血壓提供了一種連續(xù)、舒適的血壓測(cè)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(tái)。
簡(jiǎn)單來(lái)說，連續(xù)式無(wú)創(chuàng)測(cè)量法是在某一時(shí)段內(nèi)無(wú)創(chuàng)連續(xù)地測(cè)量血壓，能夠檢測(cè)每搏血壓及連續(xù)的動(dòng)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(hù)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(cè)量等均具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。
ADI 連續(xù)無(wú)創(chuàng)式血壓解決方案，實(shí)現(xiàn)超高測(cè)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(wú)創(chuàng)式血壓應(yīng)用的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性達(dá)到最佳程度。
脈沖傳輸時(shí)間 (PTT) 方法是連續(xù)無(wú)創(chuàng)式血壓應(yīng)用中的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其原理是識(shí)別體積描記器 (PPG) 波形的關(guān)鍵特征節(jié)點(diǎn)，并計(jì)算當(dāng)前PPG 信號(hào)和其他參考信號(hào)（如體積描記器(PPG)、心電圖(ECG)和心沖擊描記圖 (BCG)）之間的時(shí)間延遲。因此，可采用單獨(dú)的PPG、多個(gè)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。
圖1.采用不同的傳感器組合測(cè)量血壓
圖1左側(cè)顯示了適合連續(xù)無(wú)創(chuàng)式血壓應(yīng)用的多個(gè)PPG解決方案。血壓值可以通過多個(gè)PPG信號(hào)特征點(diǎn)之間的時(shí)間延遲來(lái)計(jì)算，這些特征點(diǎn)需要先用軟件進(jìn)行預(yù)處理和識(shí)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(zhǎng)的延遲時(shí)間，在沿著動(dòng)脈血管的方向上距離越大延時(shí)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(duì)時(shí)間延遲無(wú)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(wú)創(chuàng)式血壓解決方案的PPG和ECG組合。在這種情況下，PPG信號(hào)是在單手的手腕或手指上獲取，而ECG信號(hào)則是在雙手上獲取。必須在時(shí)域上同步并追蹤信號(hào)，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(hào)。
圖2.同步PPG和ECG信號(hào)
下圖顯示了ADI連續(xù)無(wú)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(kuò)展更多的傳感器。這些傳感器通過模擬MUX開關(guān)、ADC掃描進(jìn)行同步，并逐個(gè)采集傳感器數(shù)據(jù)，采樣時(shí)間間隔取決于ADC采樣速率和通道數(shù)，而且是固定的。
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(gè)AFE作為主機(jī)，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(jī) 傳感器以便同時(shí)獲取PPG和ECG信號(hào)。此外，可通過SPI或I 2 C接口讀取主機(jī)傳感器數(shù)據(jù)。
圖4.集成模擬前端解決方案的多傳感器融合
從信號(hào)鏈角度考慮，ADI提供了從傳感器、信號(hào)調(diào)理，到電源&能量采集、信號(hào)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(gòu)Linear加強(qiáng)自身的電源技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于可穿戴設(shè)備來(lái)說非常重要的超低功耗待機(jī)、能源采集功能。可以說ADI提供了覆蓋整個(gè)信號(hào)鏈的完整解決方案。
結(jié)語(yǔ)
ADI醫(yī)療健康事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)王勝認(rèn)為，不論是可穿戴還是其他的細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)域，希望通過結(jié)合“醫(yī)療健康”驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)和行業(yè)發(fā)展都離不開以下兩點(diǎn)：一是健康保健功能的不斷豐富和完善，包括基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)及體征信號(hào)的采集和處理，甚至環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)智能化的深度信息挖掘，進(jìn)而解決用戶痛點(diǎn)提升使用體驗(yàn)。ADI連續(xù)無(wú)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(jí)方案為核心，還建立了實(shí)力雄厚的軟件算法團(tuán)隊(duì)以及專業(yè)的本地技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，為客戶提供深入的技術(shù)服務(wù)。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(chǎng)爆發(fā)機(jī)遇，也可以管中窺豹，看到ADI在中國(guó)布局醫(yī)療電子領(lǐng)域的戰(zhàn)略節(jié)奏。