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手环测血压准吗_智能手环测血压原理详细介绍

更新时间:2021-08-24 12:48:03    浏览次数:526+次

手环测血压准吗,对于这个网友们并不了解,现在市面上的智能手环大部分都拥有血压测量的功能,这对患有高血压的病人来说确实是很方便的。不过,这个小小的手环真的能反映出我们准确的血压吗?今天我们就来分享一下手环测量血压的原理和全面的介绍。

手环测血压准吗_手环测血压原理详细介绍

手环测血压准吗

目前能测量血压的智能手环大多采用以下三种途径来进行的,分别是光电传感器、光电传感加心电以及示波法。

光电传感器能够采集我们手腕处的脉搏波,通过分析脉搏波的上升斜率及波段时间等特征参数可以得到特定的计算公式,估算血压数值。比如血压高时,射血期上升波段的斜率会增加。这个也是市面上大多数手环采用的方法,因为简单方便,也不会给用户带来麻烦,缺点是准确度待验证。

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第二种则是在光电传感器的基础上与心电信号结合起来分析脉搏波和心电波峰的时间差。这个时间差代表着从心脏搏动开始,血流流到测试处(如手腕)的时间差。其主要受血流速度的影响,而血流速度主要受血压的影响。这种采集方式较准确性相对高一点,但成本也会比较高,很少会被使用。

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示波法与我们平时使用的电子血压测量计同理,通过小脉冲判断出血压值。虽然测量相对较准确,但是成本高,产品体积也大,所以也很少被使用。

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手环测血压原理详细介绍

PhotoPlethysmoGraphy,简称PPG

是借光电手段在活体组织中检测血液容积变化的一种无创检测方法当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器。

我们看到血压测量的发展历史基本经历了3个阶段,第一个阶段是所谓的有创阶段,也就是说的需要切开血管的测量方案,当然这种方案一般人肯定是不接受的;

不过目前使用植入式传感器测量仍然是有创方案的一种,第二个阶段是进入到无创测量,使用水银血压计测量,也就是我们今天规定的经标准(人为规定的标准);

第三个阶段自动化,我们家里常用的电子血压计,从发展的方向来看准备性逐渐降低,但是便携性逐渐提高,这样体现血压管理本身需要降低门槛。我们人为使用光学测量的方案可以进一步让血压测量的用户成本降低,甚至是普通人随时都可以关注自己的血压。这也是我们开发这类技术最重要的目标。

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,对有创血压和传统袖带血压测量等均具有无法比拟的优势。目前较为成熟的无创连续血压测量方法是动脉张力法和容积补偿法,但上述方法并没有解决在血压测量过程中气囊对人体束缚带来的不适感,设备及测量过程亦相对复杂,无法对被测者在运动状态下进行连续检测,测量精度也有待进一步提高。

综合考虑测量的可行性,本文提出一种基于PTT的连续无创血压测量系统的设计,该系统以嵌入式技术和医疗电子技术为基础,无创采集心电和脉搏波,利用特征值计算PPT并拟合出与之对应的每搏血压值,以实现血压的连续无创监测。

首先我们先来了解一下什么是血压:

血压是指-血管内血液对单位面积血管壁的侧压力,即压强。

由于血管分动脉、毛细血管和静脉,所以有动脉血压、毛细血管压和静脉血压之分。

通常我们所说的血压是动脉血压,一个人每天心跳次数约为10万次,由于各种因素会导致每一次心跳的血压都不一样,这也是连续测量的意义。

我们的理论基于流体模型: 假设血管中流动的血液像水在水管中流动一样(图),在管壁摩擦等限制条件已知或相对固定的情况下,只要知道血液的流动速度,就可推算出对侧壁的压力。

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一般情况下,人体对光的吸收主要有三部分组成(图): 动脉血液、静脉血液、骨骼和其他组织。 而静脉血液、骨骼和其他组织对光的吸收变化在固定时间点可以忽略不计。而随着心脏的收缩和舒张,动脉血液的流速会发生变化,所以皮肤对光的吸收变化与动脉血液流速的变化直接相关。

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基于流体模型和皮肤对光的吸收特点,我们得出皮肤对光的吸收变化与动脉血液流速的变化直接相关。所以我们只要测得皮肤对光的吸收变化,就可以推出动脉血液流速的变化,进而可以得到某一时间点血压值。那么我们又是如何监测到皮肤对光的吸收变化呢?我们通过手环的内置光学传感器在某一时间段对用户的皮肤进行连续信号收集,通过对某一时间段连续图像进行信号处理,从而得出该时间点皮肤对光的吸收变化(图)。所以通过皮肤对光的吸收变化,我们能求得动脉血液的流速(ν)变化,再通过流体模型计算得到血压(P)的变化值。

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对比于现有血压测量技术,我们技术的创新性体现在:

1. 第一次实现了血压的无袖带、非压迫、实时连续、无需校准测量,让用户对自己的血压趋势变化有了全新的、直观的认识;

2. 体验感好,第一次实现了血压的随时、随地监测。 通过血压的连续测量,再结合用户的运动状态、睡眠状态、所在环境以及其他情绪状态,我们可以更科学的解读用户血压变化背后隐藏的健康信息或者生活习惯信息,从而给用户提供更科学的生活和健康指导。

3.只需在测量之前进行一次个体血压学习,建立PPG和血压的基准值,就可以通过PPG的变化准确的倒推出血压的趋势变化,为预防中风等急慢性心脑血管疾病提供准确的预警和干预措施。

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该技术的发明基于血液为理想流体这个假设前提,通过对不同个体光学信号的处理,得出相应的血压参考值。

所以光源的稳定性,个体的差异性(胖瘦程度和血管分布差异)、信号处理技术的先进性都会影响血压测量的准确性和稳定性。

为了更大限度的保证信号的准确性与稳定性,我们在硬件的选材和测量环境的稳定性方面进行了优化;为了最大限度的排除个体的差异性,我们通过大样本的临床试验,对测量模型进行了校准;为了保证信号处理技术的先进性,我们在算法上进行了合理的选择。

在未来的技术演进优化过程中,通过硬件的合理选材、大样本的临床试验、算法的优化来提升血压测量的稳定性、准确性是我们的主要优化方向。

正如哈佛医学院的专业人士观察,光学测量血压的技术在美国、以色列已经有了成功甚至产品。

但新型的技术需要时间来演化完善,任何有价值的创新应该建立在大胆探索、谨慎验证的基础上。毫无理由的天然黑,本就无脑。

美国、以色列大胆创新进取,国内缺乏的就是try something的精神和态度。

我们完成这一技术,是无法替代医用血压计,我们也不是用于医疗方面,而用于日常健康的底线管理。降低大家了解自己身体状态的使用成本才是真正的意义所在。

以上就是手环测血压原理的全部内容了,各位都了解了吗,更多相关的手环测血压准吗资讯,可以多多访问我们获取!