日期：2022-04-29
血壓 (BP) 的測(cè)量對(duì)于許多疾病的治療和管理至關(guān)重要。高血壓與許多慢性疾病有關(guān)，并且是全世界死亡率和發(fā)病率的主要來源。對(duì)于門診護(hù)理和一般健康監(jiān)測(cè)，人們對(duì)能夠在臨床環(huán)境之外使用移動(dòng)或可穿戴設(shè)備準(zhǔn)確、頻繁地測(cè)量血壓非常感興趣。一種可能的解決方案是光體積描記術(shù) (PPG)，它最常用于臨床環(huán)境中的脈搏血氧飽和度測(cè)量中以測(cè)量氧飽和度。心率技術(shù)正變得越來越容易獲得、便宜、方便且易于集成到便攜式設(shè)備中。最近的進(jìn)展包括開發(fā)智能手機(jī)和收集脈搏血氧儀信號(hào)的可穿戴設(shè)備。
心率傳感器一、光體積描記術(shù)
PPG 于 1930 年代首次探索，是一種測(cè)量活組織中血管吸收或反射的光量的方法。由于光吸收或反射的量取決于光路中存在的血液量，因此PPG信號(hào)響應(yīng)于血量的變化，而不是血管的壓力。也就是說，心率通過光電技術(shù)檢測(cè)血量的變化，無論是透射的還是反射的，記錄傳感器覆蓋區(qū)域內(nèi)的血量，形成傳感信號(hào)。實(shí)際上，傳感器覆蓋區(qū)域包括靜脈和動(dòng)脈，以及許多毛細(xì)血管。因此，PPG 信號(hào)是心血管循環(huán)系統(tǒng)的靜脈和動(dòng)脈中血流的復(fù)雜混合物。15
心率傳感器二、血容量變化
傳感信號(hào)的脈動(dòng)成分與動(dòng)脈內(nèi)血容量的變化有關(guān)，并與心跳同步，而非脈動(dòng)成分是基本血容量、呼吸、交感神經(jīng)系統(tǒng)和體溫調(diào)節(jié)的功能。16在臨床實(shí)踐中，PPG 常用于監(jiān)測(cè)身體周邊部位(如手指、前額、耳垂和腳趾)微血管床中心臟引起的血容量變化。17由于反射光的最大脈動(dòng)分量大約出現(xiàn)在 510 和 590 nm 之間的范圍內(nèi)，18綠色 (565 nm) 或黃色 (590 nm) 光通常用于反射式 PPG 傳感器。19然而，紅色 (680 nm) 或近紅外 (810 nm) 光通常用于透射式 PPG 器件，其中紅外光具有最深的穿透力。20 , 21鑒于血紅蛋白的光吸收是氧合和光波長(zhǎng)的函數(shù)，因此在脈搏血氧儀中也經(jīng)常使用多波長(zhǎng)的傳感信號(hào)。
心率傳感器三、穿透能力強(qiáng)
由于波長(zhǎng)不同，常使用綠色和紅色紅外光來獲取PPG信號(hào);每一種光都以不同的方式穿透人體組織。紅外線的穿透能力最強(qiáng)，能反射來自深層組織的脈搏。因此，它被更多地使用。紅光和紅外光可以穿透約
2.5 毫米，22而綠光可以穿透小于 1
毫米22進(jìn)入組織。因此，血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、血糖等生理參數(shù)的檢測(cè)使用紅外光(比綠光更深的光穿透)來獲得PPG信號(hào)。
心率傳感器四、心血管檢測(cè)
因此，PPG 技術(shù)代表了一種方便且低成本的技術(shù)23，可應(yīng)用于心血管監(jiān)測(cè)的各個(gè)方面，包括檢測(cè)血氧飽和度、心率、血壓、心輸出量、呼吸、動(dòng)脈老化、內(nèi)皮功能、微血管血流, 和自主功能。8已觀察到幾種不同類型的 圖像波形，并發(fā)現(xiàn)它們與年齡和心血管病理學(xué)相關(guān)。24 , 25由于動(dòng)脈的體積和擴(kuò)張與動(dòng)脈內(nèi)的壓力有關(guān)，因此 PPG 信號(hào)產(chǎn)生的脈搏波形與眼壓計(jì)產(chǎn)生的壓力波形非常相似;然而，PPG 提供了額外的優(yōu)勢(shì)，即可以使用微型、廉價(jià)和可穿戴的光學(xué)電子設(shè)備對(duì)其進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。
心率傳感器五、心電圖和光電容積描記術(shù)
脈沖到達(dá)時(shí)間 (PAT) 和脈沖轉(zhuǎn)換時(shí)間 (PTT) 參數(shù)經(jīng)?；Q使用;28然而，這些傳播時(shí)間的定義不同。如圖1 ii 和圖2所示，PAT 間期包括 PTT 間期加上預(yù)射血期(PEP)，這是左心室電去極化之間的額外延遲時(shí)間(如心電圖 QRS 所示)復(fù)雜)和機(jī)械心室射血的開始。圖2中的示例演示了 PAT 和 PTT 持續(xù)時(shí)間的計(jì)算(請(qǐng)注意，當(dāng) PTT 除以距離時(shí)，結(jié)果稱為脈搏波速度)。
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