本文最初发布于 Knowable Magazine。
如果仅仅通过查看手表或手机，我们就能实时了解自己的心率、步数、消耗的卡路里以及前一晚的睡眠时长，为何我们不能也了解自己的血压呢？
血压是指血液对动脉壁的压力。它由两个数值定义：收缩压，或最高压力，是心脏收缩时泵入身体的血液的推力；以及舒张压，或最低压力，发生在心脏放松时。美国心脏协会认为，当血压不超过收缩压120 mmHg和舒张压80 mmHg时，即被视为正常，通常表示为120/80 mmHg。
当数值低于90/60 mmHg时，表明患有低血压。在运动员身上，这可能没有症状且无风险。但在其他情况下，它会导致头晕、恶心、面色苍白、视力模糊、意识模糊和昏厥等症状，因为大脑得不到足够的血液。极低的血压可能危及生命，导致休克，即器官因缺血而受损。这种情况在老年人中更为常见，并可能由体位突然改变、脱水、感染、出血、某些药物以及帕金森病和糖尿病等疾病引起。
高于140/90 mmHg时，即被诊断为高血压。研究人员计算得出，在40至69岁的人群中，每收缩压升高20 mmHg和舒张压升高10 mmHg，患冠心病和中风的风险就会翻倍。据《柳叶刀》2021年发布的一项研究显示，全球约有1.28亿年龄在30至78岁之间的高血压患者，其中大多数生活在中低收入国家，超过一半的人未得到治疗。尽管如此，高血压可以通过在家或医疗机构测量血压轻松检测出来，并且通常可以通过低成本药物有效治疗。
如今，新一代血压测量设备旨在简化高血压的诊断和控制。与传统设备不同，它们无需袖带，用户只需按压传感器即可按需获得血压值，或通过手表、戒指或手环持续测量。
“对所有成年人进行定期血压监测将提高对高血压的认识。对于已患高血压的患者，这可能会改善其病情控制，”匹兹堡大学生物电气工程师Ramakrishna Mukkamala表示，他合著了2022年《生物医学工程年鉴》中关于无袖带设备血压测量的一篇文章。“例如，如果患者持续看到血压偏高，他们最终可能会遵医嘱按时服药。”
告别袖带
血压测量可以追溯到近三个世纪前（见侧栏），并发展成了我们都熟悉、家庭医生在体检时为我们进行的测量程序：将袖带缠绕在手臂上，然后以受控的方式充气和放气，以确定我们的最高和最低血压。
然而，使用充气袖带式血压计存在一些缺点。首先，除非人们拥有家用监测器——美国一项针对50至80岁成年人的调查发现，只有55%接受调查的高血压患者拥有血压计——否则他们必须去药房、医生办公室或健康中心才能得知自己的血压。
另一个障碍是，袖带反复充气和放气会造成干扰，例如当患者需要频繁测量血压时，可能会造成困难。第三个缺点是，由于袖带不允许连续测量血压，它们只能在特定时刻提供测量值。
悉尼麦格理大学（Macquarie University）生物医学工程师、发表在《生物医学工程年鉴》上的文章的合著者Alberto P. Avolio表示，新型无袖带设备有望揭示生理性血压变化的更完整图景，这些变化是间歇性测量无法捕捉到的，从而提供更真实的血压特征。
各种无袖带测量设备基于这样的方法：它们不直接测量血压，而是利用传感器捕捉各种间接信号。这些信号经过不同的算法或数学程序集处理，以获得血压值。这就像通过测量心跳加速和出汗来推断发烧，而不是使用体温计；或者通过倾听体育场外观众的尖叫声来预测足球比赛的结果。
一种检测方法使用光学传感器。该技术基于光体积脉搏波描记法（PPG）原理：它包括照亮一段皮肤，并分析仪器发出的光与光电探测器接收到的光之间的差异。这种差异取决于动脉直径、血容量和测量部位的血红蛋白（携带氧气的蛋白质）浓度。在收缩期，当心脏泵血时，由于血流量增加，因此血红蛋白和其他吸光蛋白增多，发射光与反射光之间的差异将达到最大；在舒张期或放松期，差异将达到最小。算法将这些测量值与血压相关联。
这与Apple Watch及其他设备测量心率的方法相同，也与在Covid-19大流行期间用于记录血液饱和度或氧合水平的脉搏血氧仪相同。这也是瑞士公司Aktiia的腕带使用的方法，该腕带目前仅在欧洲销售。该设备可自动记录24小时的血压值，即使在睡眠时也能记录，每两小时平均一次结果，并通过智能手机应用程序显示结果。
还有电传感器，这是心电图（测量心脏电活动）的改良版本；机械传感器，用于体积描记法和海波心电图，贴在皮肤表面以捕捉压力的微小变化；以及生物阻抗传感器，类似于通过测量身体对电流流动的电阻来分析身体成分的仪器。
校准与未校准
这些新型无袖带血压测量设备可分为两大类：一类需要校准——即定期将测量读数与手动或数字血压计获得的读数进行比较；另一类则不需要。
这两种设备均通过无创方式从指尖、耳朵或手腕等最常见部位捕捉身体信号。然后，估算出的血压值会显示出来，或传输到附近的设备，如智能手机或平板电脑。
一种需要校准的测量方法是脉搏传导时间（PTT），它表示脉搏在两个动脉点之间传播所需的时间（以毫秒为单位）：动脉越僵硬，动脉压力越高（因为脉搏传播速度越快），PTT就越低。迄今为止，该方法拥有最充分的科学证据。
另一种方法基于脉搏波形状和幅度的分析，脉搏波是描述心脏泵送的血液在整个动脉树中传播的压力波，其特性部分取决于动脉壁的刚度。在高血压患者中，脉搏波的幅度更大，因为心脏必须施加更大的力来克服动脉的阻力。
最近，还出现了使用相机拍摄的图像——如自拍——来检测PTT变化或与每次心跳相关的、人眼无法察觉的微小面部颜色变化，从而重建皮肤下的血流和脉搏波形状。
未校准的无袖带血压测量方法旨在消除与经典血压计或数字血压计的测量结果进行交叉比对的需求。它们仅使用机器学习和人工智能，根据传感器捕捉到的信号来确定用户的血压值。
就像水流对软管壁的作用力大小会随水龙头的高度或开口的变化而改变一样，当佩戴戒指且手臂下垂时，可以测量血容量振荡或波动，因为由于重力作用，手指接收到更多血流，导致手指内部血压升高。或者，戒指还可以通过周期性地对手指施加轻微压力来获得血容量振荡的测量值。智能手机中的传感器也可以在按照设备指示进行操作时执行此分析。
其他用于未校准设备的**方法**使用超声波来可视化动脉尺寸和血流速度等变量，这些变量也与血压相关。
迈向临床应用之路
这些无袖带血压测量设备的发展正在迅速推进，但这并不意味着它们已准备好进入医学界。“不幸的是，证据、监管和验证测试的步伐已经落后于创新和直接面向消费者的营销步伐，”美国波士顿贝斯以色列女执事医疗中心（Beth Israel Deaconess Medical Center）的医生研究员Stephen P. Juraschek及其同事在9月份发表于《Current Cardiology Reports》的评论文章中写道。
目前，还没有一个标准化的验证协议来评估无袖带设备的准确性，而这是美国食品药品监督管理局（FDA）所要求的，尽管其中一些产品已在美国获得上市许可。欧洲心脏病学会（European Society of Hypertension）则发布了指南，强调目前不应使用无袖带设备做出诊断和治疗决策。“无袖带血压测量的潜在临床价值是巨大的。然而，风险同样巨大，”澳大利亚塔斯马尼亚大学（University of Tasmania）血压测量方法专家、运动生理学家James Sharman表示。
Sharman补充说，在倡导广泛使用之前，有必要测试无袖带设备是否能做出准确的记录，它们是否比当前的血压测量标准具有临床优势，以及它们将如何融入当前的医疗实践。此外，由于每种设备都有其独特的算法和压力估算方法，因此每种设备都应单独证明其性能。
这项工作正在进行中。根据ClinicalTrials.gov数据库（ClinicalTrials.gov）的数据，截至2023年10月，有超过10项评估无袖带血压测量设备的试验正在招募参与者。
几项研究已经完成。在瑞士，一个团队评估了这类设备在动态血压监测（ABPM）中的应用，ABPM可在24小时内持续测量血压，并且比非连续测量更能预测心血管健康。
该研究涉及67名患者，他们进行了传统的ABPM（使用袖带设备），同时在戴袖带手臂的对面，在上臂或手腕上佩戴了类似手表的光学传感器。尽管两个设备的测量值存在差异，但这种差异很小，并且在国际标准推荐的限度内。“这些结果令人鼓舞，并表明24小时无袖带ABPM可能很快成为临床上的可行选择，”作者在结论中指出。此外，研究参与者表示，光学传感器更舒适，并压倒性地偏爱它而非袖带式设备。
与此同时，在韩国，一项最近的观察性研究跟踪了760名使用在韩国获批的三星Galaxy手表监测血压的人员，持续了一个月。该设备每月需要校准一次，但有趣的是，75%的参与者并没有像建议的那样只进行一次月度校准，而是进行了更频繁的校准。这使得研究人员能够确定，校准不当会影响设备的测量，并且校准过程需要标准化以确保设备的正常运行。
但令人鼓舞的是，该研究还发现，“基于智能手表测量血压在现实世界中适用于办公室外的血压监测”——平均而言，参与者每天测量血压1.5次。
我们是否有一天能够仅通过查看我们的智能手表或手机就能准确了解我们的血压？“也许将来可以，但不会在不久的将来，”Avolio说。他表示，在无袖带设备能够提供可靠的定量信息以可接受的准确度追踪生理变化之前，还需要更多的研究。
文章由Debbie Ponchner翻译.
本文最初发表于 Knowable Magazine，这是一个独立的、来自《年鉴评论》的新闻报道。注册 时事通讯。
