研究人员开发出可随时随地监测血压的可穿戴贴片

加州大学圣迭戈分校的研究人员开发出一种新型可穿戴超声贴片，用于连续、无创血压监测。 该设备是首个在 100 多名患者身上经过严格、全面临床验证的可穿戴超声血压传感器。该技术最近发表在《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上，有望提高临床和家庭心血管健康监测的质量。

这种小巧的弹力皮肤贴片利用超声波持续监测人体深部的血压。 对包括重症监护室病人在内的 117 名受试者进行的全面临床验证表明，它有潜力成为目前临床血压监测方法的更简单、更可靠的替代品。 图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院

"传统的袖带式血压测量仅限于提供一次性血压值，可能会遗漏关键的血压模式。 我们的可穿戴贴片能提供连续的血压波形数据流，从而揭示血压波动的详细趋势，"该研究的第一作者之一、最近刚从加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院获得材料科学与工程博士学位的周赛说。

这种贴片是一种柔软而有弹性的装置，大小和邮票差不多，可以贴在皮肤上。 佩戴在前臂上时，它能精确、实时地读取人体深部的血压值。 这种贴片由硅树脂弹性体制成，在可拉伸的铜电极之间夹着一个小型压电传感器阵列。 传感器发射和接收超声波，跟踪血管直径的变化，然后将其转换成血压值。

这种小巧、有弹性的皮肤贴片利用超声波持续监测人体深部的血压。 对包括重症监护室病人在内的 117 名受试者进行的全面临床验证表明，它有潜力成为目前临床血压监测方法的更简单、更可靠的替代品。 图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院

这款可穿戴超声波贴片是在加州大学圣迭戈分校化学与纳米工程爱索-李玉峰家族系教授徐胜实验室首创的早期原型的基础上开发的。 研究人员重新设计了这种贴片，并对其进行了两项关键改进，以提高其连续血压监测性能。 首先，他们将压电传感器靠得更近，使其能够提供更广的覆盖范围，从而能够更好地瞄准较小的动脉，例如肱动脉和桡动脉，这些动脉在临床上更具相关性。 其次，他们还添加了一层衬垫来抑制传感器的多余振动，从而提高了信号的清晰度和跟踪动脉壁的准确性。

在测试中，该设备产生的结果可与血压袖带和另一种称为动脉管的临床设备相媲美，后者是一种插入动脉以持续监测血压的传感器。 动脉导管是重症监护室和手术室测量血压的黄金标准，但它具有高度侵入性，限制了病人的活动，并可能引起疼痛或不适。 贴片提供了一种更简单、更可靠的替代方法，在心导管室和重症监护室对接受动脉管路手术的病人进行的验证测试表明了这一点。

该研究的第一作者之一 Sai Zhou 手持重新设计的可穿戴超声波贴片。 图片来源：加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院

研究人员进行了大量测试，以验证贴片的安全性和准确性。 共有 117 名受试者参加了评估各种活动和环境下血压的研究。 在一组测试中，7 名受试者在骑自行车、抬手或抬腿、进行心算、冥想、进餐和饮用能量饮料等日常活动中佩戴了贴片。 在一个由 85 名受试者组成的更大的群组中，贴片在姿势变化时接受了测试，如从坐姿过渡到站姿。 在所有测试中，贴片得出的结果与血压袖带得出的结果非常接近。

在心导管实验室对 21 名患者和 4 名手术后入住重症监护室的患者进行了贴片连续监测血压能力的评估。 贴片的测量结果与动脉管路的测量结果非常吻合，显示了它作为无创替代方法的潜力。

徐说："这项工作的一大进步是，在我们的医学合作者的努力下，我们对这项技术进行了彻底的验证。白大衣综合征、隐性高血压、日常活动或用药等因素都会导致血压波动，这使得准确诊断或管理治疗变得非常棘手。 这就是为什么我们必须在各种真实世界和临床环境中测试这款设备的原因。 许多关于可穿戴设备的研究在开发过程中都跳过了这些步骤，但我们确保涵盖所有步骤。"

这种小巧的弹力皮肤贴片利用超声波持续监测人体深部的血压。 对包括重症监护室病人在内的 117 名受试者进行的全面临床验证表明，它有潜力成为目前临床血压监测方法的更简单、更可靠的替代品。 图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院

研究团队正在为大规模临床试验做准备，并计划整合机器学习，以进一步提高设备的功能。 此外，他们还在努力验证无线电池供电版本，以便长期使用并与现有医院系统无缝集成。