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[转载]智能可穿戴血压监测将何去何从?| The Innovation Materials

已有 672 次阅读 2024-1-28 22:14 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

持续主动的血压监测有助于心血管功能的实时评估和心血管疾病的早期诊断,先进的柔性电子技术和人工智能算法为血压的实时监测和异常数据挖掘提供了便利。然而,当前获得国际官方认证和临床应用批准的可穿戴血压监测设备相对较少,仍需要各行各业的协同努力,促进可穿戴血压监测设备的市场化与临床应用。

Z Song, M Chen TheInnovation创新 2024-01-27 00:02

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图1 图文摘要

心血管疾病是全球主要的健康挑战之一,每年导致数百万人死亡,约占全球死亡人数的三分之一。主动、持续和可靠的血压监测可以有效降低睡眠呼吸暂停、中风或高血压引起的心血管系统相关死亡的风险,进而提供健康保障和提高生活质量。此外,精准的血压监测在早期诊断、心血管风险分类和实施最佳治疗策略等方面起着关键作用。

在连续非侵入性血压监测领域中,使用可穿戴设备的技术正在快速发展,越来越多的医疗从业者、科研人员和企业参与到由临床需求和技术进步共同推动的血压监测项目中。可穿戴设备必须保证穿戴舒适、不限制人体自由活动,并且操作简便,以确保有效的长期监测。用户的适应性和正确穿戴(如设备放置不当、合适程度和佩戴时间等因素),对于血压测量和管理的准确性和可靠性方面起着关键作用。目前,通过克服与材料、工程设计、力学、数据处理方法和集成策略等相关的挑战,实现真正的适用于日常的可穿戴血压监测设备正在成为现实。

2023年8月11日,清华大学的研究团队在《科学进展》杂志上报道了一项智能可穿戴血压监测系统。该系统通过将柔性应变传感器阵列与深度学习神经网络相结合,实现了血压和心脏功能的监测评估。2023年8月17日,香港城市大学的研究人员报道了一种面向可穿戴连续无线监测动脉血压的薄型、柔软和微型化系统。该系统成功地集成了柔性压电传感器阵列、主动压力适应单元、信号处理模块和先进的机器学习技术。初步试验包括87名志愿者,并对两名高血压患者进行了临床跟踪,验证了可穿戴系统在实现精确血压监控和个性化诊断方面的可靠性、可行性和实际可用性。因此,将先进的柔性电子技术与人工智能算法相结合,可以促进血压的精准监测。

2023《中国高血压防治指南》首次推荐将可穿戴设备作为血压监测的工具。HUAWEI WATCH D已获得国际认证,将智能可穿戴设备用于血压管理。此外,Galaxy Watch 5也能够测量血压。然而,为了保证测量的准确性,用户需要每个月使用传统的袖带方式对可穿戴设备进行校准。尽管如此,三星的官方声明,Galaxy Watch 5的血压功能不能用于诊断高血压或检测心脏病发作的迹象。由于这种血压测量功能尚未获得美国食品药品监督管理局(FDA)的批准,从而阻碍了可穿戴设备的临床应用。

弥合基础研究与市场应用之间的差距涉及多个方面。技术上,与固定的袖带设备相比,可穿戴传感器的功能尚未达到普遍接受的水平。涵盖灵敏度、线性度和批次一致性的综合传感参数对于获取高保真度的与血压相关的信号至关重要。同时,开发强大且抗干扰的可穿戴传感器与人体皮肤之间的接口可以减少日常活动中的运动伪影。利用人工智能算法进行血压相关特征的精确提取,有助于减少数据处理、传输和能耗的负担。此外,应提出一种涉及材料、机械、医学、电子和工程科学的多学科方法,以实现可穿戴传感器与可穿戴设备结构的无缝集成。将可穿戴血压监测设备有效地整合到现有医疗系统中也是一个挑战。这涉及与电子健康记录系统的兼容性、与医疗专业人员的合作以及纳入临床指南。建立标准和协议是确保不同可穿戴设备之间一致可靠测量的必要条件。

缩短可穿戴血压监测设备的基础研究和市场应用之间的差距需要克服技术、监管、标准化、商业化和医疗整合等方面的挑战。研究人员、行业利益相关者、监管机构和医疗专业人员之间的合作努力对于克服这些障碍并确保当前科学研究成果成功转化为实际可应用的产品至关重要。

总结与展望

心血管疾病每年造成数百万人死亡,高精度、可靠的血压监测在早期诊断心血管疾病风险中起着关键作用。可穿戴设备在无创血压监测领域正在迅速发展,智能可穿戴血压监测提供了便捷、连续、实时的监测、反馈和警报,以便于人们对早期心血管疾病的发现和管理。但基础研究和市场应用之间的差距涉及方方面面,可穿戴设备在血压监测中的运用需要在研究人员、行业之间的合作努力,监管机构和医疗保健专业人员克服重要障碍,共同合作研究出实用、适用的产品。

责任编辑

孙林锋   北京理工大学

李   琳   天津师范大学

本文内容来自The Innovation姊妹刊The Innovation Materials第1卷第3期以News & Buzz发表的“Smart wearable technologies for continuous and proactive blood pressure monitoring” (投稿: 2023-09-03;接收: 2023-11-09;在线刊出: 2023-11-13)。

DOI: https://doi.org/10.59717/j.xinn-mater.2023.100035

引用格式:Song Z., Chen M., Li W., et al., (2023). Smart wearable technologies for continuous and proactive blood pressure monitoring. The Innovation materials 1(3), 100035.

原文链接:https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-mater.2023.100035

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作者简介

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牛 利博士生导师,中山大学长聘二级教授,广州大学二级教授,广州大学分析科学技术研究中心主任,广州市传感材料与器件重点实验室主任,广东省光电传感材料与器件工程技术研究中心主任,广州市青年科技工作者协会理事长,广东省化学会分析化学专业委员会副主任。国家杰青、国家科技部中青年科技创新领军人才、国务院政府特殊津贴获得者、英国皇家化学会会士、俄罗斯工程院外籍院士、山东省泰山学者客座教授、福建省闽江学者讲座教授、吉林省高级专家、长春市有突出贡献专家、广州市高层次人才杰出专家、广州市第十四届政协委员。发表科研论文500余篇,他引20000余次,撰写中英文专著4部。

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