高血压是最常见的慢性病之一,可导致心脏病发作、中风和其它严重的健康问题。据世界卫生组织(WHO)的统计,全世界超过三分之一的成年人受到高血压影响,每年高血压导致900多万人死亡,其中半数死于心脏病和中风。高血压可防可治,但杀伤力仍如此之大的一个重要原因在于高血压并不总是伴随着症状,很多患者并不知道自己有高血压,而且绝大多数高血压患者并没有采取积极的行动来管理控制血压。正因为这样,高血压被世界卫生组织(WHO)称为“沉默杀手(silent killer)”。[1-2]
要控制血压,首先要准确地测量血压。然而对于大多数普通患者来说,准确地测血压并不是件容易的事。医院里经过严格训练的专业护士使用医用血压计可以准确快速地测量血压,但谁愿意每天就为测个血压去几次医院呢?小区里偶尔有人穿着白大褂“免费”测血压,但往往背后立着卖保健品的广告,让人心里发虚。自己购买电子血压计,那些结果准确的,操作往往相当麻烦,需要他人帮助且不便携带;那些操作简单的,血压数据往往起伏较大,准确性存疑;那些又准确又方便的,价格往往让人咋舌。有没有一种测血压的方式,同时具有简单、便携、准确、低成本这些优点呢?可能有人会说,用手机APP啊,现在智能手机技术这么先进,还搞不定血压?
臂带血压计。图片来自网络
手机APP还真搞不定。2016年美国心脏协会流行病学和生活方式预防年会上(Epidemiology and Prevention-Lifestyle 2016 Scientific Sessions),有研究者公布一项研究表明,智能手机APP测血压并不靠谱。[3] 测试表明,患者的高血压被低估而低血压被高估,收缩压测量值的实际平均差为12.4 mmHg,舒张压测量值的实际平均差为10.1 mmHg。纸上得来终觉浅,小希亲自对手机应用市场中两款检测血压的APP进行了人肉测试。第一款APP多次测量值明显不同,让我怀疑它血压和心率的数值是不是随机产生的。
某APP血压心率测量结果
而另一款APP还相对靠谱,至少给出了适用范围和测量误差。不过就算是正确操作,血压的误差值在±12 mmHg以内,和文献报道在同一数量级,准确度并不高。
某APP测量原理及结果
看到这里,是不是要对手机检测失望了呢?不要紧,近日来自美国密歇根州立大学的Ramakrishna Mukkamala等研究者在Science Translational Medicine 杂志(IF=16.796)上发表文章,报道了基于智能手机通过手指按压直接测血压的方法。研究者对智能手机进行了小改动,在背面设置了覆盖在压力传感器之上的光学传感器。用户将手指按到传感器上时,压力数据传输到手机中运行的相应APP,APP会据此提示用户保持手指与传感器的充分接触并逐渐增加力道,与此同时,光学传感器收集被光照手指的光吸收数据变化来测量血量,APP利用这些数据计算出实时的血压读数并显示在手机屏幕上。
基于智能手机的血压实时检测方法。图片来源:Sci. Transl. Med.
传统血压计采用了示波法间接测量血压,需要借助指带和臂带,建立血液收缩压、舒张压、平均压与压力震荡波的关系来判别血压。如果想用智能手机实时进行血压监测,就必须感应手指中血管压力的细微变化,从而建立收缩压和舒张压与波形之间的关系。
从传统臂带血压计到智能手机血压监测。图片来源:Sci. Transl. Med.
研究者测试了该产品的“用户体验”,发现这种类似“指纹解锁”的操作方式非常容易上手。30名使用者中的90%,仅尝试一两次后就能够独立操作并获得具有一致性的血压读数。此外,这种方法的结果准确度让人满意,收缩压和舒张压的测试偏差仅分别为3.3和−5.6 mmHg,精确度可以媲美现有的指套式血压计。尽管还不如传统的臂带血压计,但相距已经不大,而且研究者表示这一方法的精确度还可以通过整合其他测量技术进一步提高。
智能手机、臂带血压计、指套式血压计三种血压测试方法对比。图片来源:Sci. Transl. Med.
这一方法所需要的硬件,现在的智能手机几乎已经全部包含,未来相关血压测量产品的结构和成本因此大大降低。考虑到智能手机在现代社会中的普及程度,这种基于智能手机的血压测量方法有望帮助更多的人更好地监控血压,更有效地预防心脏病和中风。
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Smartphone-based blood pressure monitoring via the oscillometric finger-pressing method
Sci. Transl. Med., 2018, 10, eaap8674, DOI: 10.1126/scitranslmed.aap8674
参考文献
1. http://www.who.int/campaigns/world-health-day/2013/key_messages/zh/
2 http://www.who.int/campaigns/world-health-day/2013/en/
3. Critical Flaws in the Validation of the Instant Blood Pressure Smartphone App-A Letter From the App Developers. JAMA Intern. Med., 2016, 176, 1410
https://jamanetwork.com/journals/jamainternalmedicine/article-abstract/2545990
(本文由小希供稿)
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