PPG測血壓手錶手環原理

?光電容積脈搏波描記法

?PhotoPlethysmoGraphy，簡稱PPG

?是借光電手段在活體組織中檢測血液容積變化的一種無創檢測方法當一定波長的光束照射到指端皮膚表面時光束將通過透射或反射方式傳送到光電接收器。

?我們看到血壓測量的發展歷史基本經歷了3個階段，第一個階段是所謂的有創階段，也就是說的需要切開血管的測量方案，當然這種方案一般人肯定是不接受的；

?不過目前使用植入式感測器測量仍然是有創方案的一種，第二個階段是進入到無創測量，使用水銀血壓計測量，也就是我們今天規定的經標準（人為規定的標準）；

?第三個階段自動化，我們家裡常用的電子血壓計，從發展的方向來看準備性逐漸降低，但是便攜性逐漸提高，這樣體現血壓管理本身需要降低門檻。我們人為使用光學測量的方案可以進一步讓血壓測量的用戶成本降低，甚至是普通人隨時都可以關注自己的血壓。這也是我們開發這類技術最重要的目標。

?連續式無創測量法是在某一時段內無創連續地測量血壓，能夠檢測每搏血壓及連續的動脈壓波形，為臨床診斷與治療提供更充分的依據，特別是在臨床監護及特殊情況下觀察血壓連續變化方面，對有創血壓和傳統袖帶血壓測量等均具有無法比擬的優勢。目前較為成熟的無創連續血壓測量方法是動脈張力法和容積補償法，但上述方法並沒有解決在血壓測量過程中氣囊對人體束縛帶來的不適感，設備及測量過程亦相對複雜，無法對被測者在運動狀態下進行連續檢測，測量精度也有待進一步提高。

?綜合考慮測量的可行性，本文提出一種基於PTT的連續無創血壓測量系統的設計，該系統以嵌入式技術和醫療電子技術為基礎，無創採集心電和脈搏波，利用特徵值計算PPT並擬合出與之對應的每搏血壓值，以實現血壓的連續無創監測。

?首先我們先來了解一下什麼是血壓：

?血壓是指-血管內血液對單位面積血管壁的側壓力，即壓強。

?由於血管分動脈、毛細血管和靜脈，所以有動脈血壓、毛細血管壓和靜脈血壓之分。

?通常我們所說的血壓是動脈血壓，一個人每天心跳次數約為10萬次，由於各種因素會導致每一次心跳的血壓都不一樣，這也是連續測量的意義。

我們的理論基於流體模型：假設血管中流動的血液像水在水管中流動一樣（圖），在管壁摩擦等限制條件已知或相對固定的情況下，只要知道血液的流動速度，就可推算出對側壁的壓力。

一般情況下，人體對光的吸收主要有三部分組成（圖）：動脈血液、靜脈血液、骨骼和其他組織。而靜脈血液、骨骼和其他組織對光的吸收變化在固定時間點可以忽略不計。而隨著心臟的收縮和舒張，動脈血液的流速會發生變化，所以皮膚對光的吸收變化與動脈血液流速的變化直接相關。

基於流體模型和皮膚對光的吸收特點，我們得出皮膚對光的吸收變化與動脈血液流速的變化直接相關。所以我們只要測得皮膚對光的吸收變化，就可以推出動脈血液流速的變化，進而可以得到某一時間點血壓值。那麼我們又是如何監測到皮膚對光的吸收變化呢？我們通過手環的內置光學感測器在某一時間段對用戶的皮膚進行連續信號收集，通過對某一時間段連續圖像進行信號處理，從而得出該時間點皮膚對光的吸收變化（圖）。所以通過皮膚對光的吸收變化，我們能求得動脈血液的流速（ν）變化，再通過流體模型計算得到血壓（P）的變化值。

?對比於現有血壓測量技術，我們技術的創新性體現在：

?1. 第一次實現了血壓的無袖帶、非壓迫、實時連續、無需校準測量，讓用戶對自己的血壓趨勢變化有了全新的、直觀的認識；

?2. 體驗感好，第一次實現了血壓的隨時、隨地監測。 通過血壓的連續測量，再結合用戶的運動狀態、睡眠狀態、所在環境以及其他情緒狀態，我們可以更科學的解讀用戶血壓變化背後隱藏的健康信息或者生活習慣信息，從而給用戶提供更科學的生活和健康指導。

?3.只需在測量之前進行一次個體血壓學習，建立PPG和血壓的基準值，就可以通過PPG的變化準確的倒推出血壓的趨勢變化，為預防中風等急慢性心腦血管疾病提供準確的預警和干預措施。

?該技術的發明基於血液為理想流體這個假設前提，通過對不同個體光學信號的處理，得出相應的血壓參考值。

?所以光源的穩定性，個體的差異性（胖瘦程度和血管分布差異）、信號處理技術的先進性都會影響血壓測量的準確性和穩定性。

?為了更大限度的保證信號的準確性與穩定性，我們在硬體的選材和測量環境的穩定性方面進行了優化；為了最大限度的排除個體的差異性，我們通過大樣本的臨床試驗，對測量模型進行了校準；為了保證信號處理技術的先進性，我們在演算法上進行了合理的選擇。

?在未來的技術演進優化過程中，通過硬體的合理選材、大樣本的臨床試驗、演算法的優化來提升血壓測量的穩定性、準確性是我們的主要優化方向。

?正如哈佛醫學院的專業人士觀察，光學測量血壓的技術在美國、以色列已經有了成功甚至產品。

?但新型的技術需要時間來演化完善，任何有價值的創新應該建立在大膽探索、謹慎驗證的基礎上。毫無理由的天然黑，本就無腦。

?美國、以色列大膽創新進取，國內缺乏的就是trysomething的精神和態度。

?我們完成這一技術，是無法替代醫用血壓計，我們也不是用於醫療方面，而用於日常健康的底線管理。降低大家了解自己身體狀態的使用成本才是真正的意義所在。

?相關可以聯繫政聰：18688717225（微信同號）