上海交大(dà)張文明(míng)教授團隊在人(rén)體動脈脈搏壓電動力學方面取得(de)新突破

近日，上海交大(dà)機械與動力工程學院張文明(míng)教授和(hé)電子信息與電氣工程學院楊斌教授合作團隊，在Advanced Materials發表研究成果，從人(rén)體血液動力學和(hé)柔性壓電動力學基礎出發，提出了(le)人(rén)體動脈脈搏壓電動力學分(fēn)析新方法，揭示了(le)壓電脈搏波與人(rén)體血壓波之間完善的(de)映射關聯關系，突破了(le)柔性MEMS壓電傳感在連續血壓監測方面關鍵技術瓶頸，爲穿戴式血壓監測領域的(de)發展提供了(le)新的(de)途徑。論文第一作者是博士後易志然，通(tōng)訊作者是張文明(míng)教授和(hé)楊斌教授。

常見醫用(yòng)血壓監測方法

穿戴式血壓連續監測技術因其監測過程的(de)便攜性而得(de)到廣泛研究，爲解決傳統血壓測量的(de)問題提供了(le)重要的(de)發展途徑。目前報道的(de)穿戴式壓電脈搏傳感技術在監測到的(de)脈搏波方面表現出很大(dà)的(de)差異性，一部分(fēn)研究認爲壓電脈搏波與動脈血壓波存在積分(fēn)關聯的(de)波動特性，而另一部分(fēn)研究則呈現出壓電脈搏波與血壓波一緻的(de)波動特性。這(zhè)種尚未厘清的(de)關聯關系不僅影(yǐng)響傳統穿戴血壓監測方法中脈搏波特征點選取的(de)合理(lǐ)性，也(yě)影(yǐng)響基于脈搏波直接評估動脈血壓波動特征的(de)可(kě)靠性。因此，實現穿戴式血壓連續監測仍是一個(gè)重大(dà)的(de)挑戰，闡明(míng)動脈脈搏壓電響應的(de)動力學特征，對(duì)于穿戴式脈搏傳感技術和(hé)連續血壓監測系統的(de)發展是非常必要的(de)，也(yě)具有重要應用(yòng)價值和(hé)現實意義。

究以壓電動力學和(hé)血液動力學爲基礎，建立了(le)動脈脈搏的(de)壓電傳感器動态響應分(fēn)析理(lǐ)論模型，揭示了(le)壓電脈搏波和(hé)動脈血壓波之間的(de)映射關聯關系。爲了(le)闡明(míng)血壓波和(hé)壓電動脈脈搏波之間的(de)關系，研究采用(yòng)了(le)壓電厚膜傳感器去獲取人(rén)體脈搏波信号，基于屈曲壓電本構方程和(hé)血液動力學特性，提出了(le)基于血壓脈動特性的(de)壓電脈搏波響應分(fēn)析方法，揭示了(le)壓電脈搏波與動脈血壓波之間的(de)三種相關性：積分(fēn)相關、直接相關和(hé)二者之間的(de)過渡相關。

同時(shí)，爲了(le)探究人(rén)體運動對(duì)脈搏監測的(de)影(yǐng)響，研究人(rén)員(yuán)分(fēn)别提取了(le)肘部桡動脈和(hé)掌指動脈的(de)不同時(shí)間長(cháng)度脈搏波，獲得(de)了(le)四種姿勢的(de)八組不同時(shí)間長(cháng)度脈搏波。通(tōng)過自定義的(de)模式識别模型，實現了(le)八組脈搏波的(de)姿勢特異性評估，整體動脈脈搏波識别準确率爲96.5%，預測準确率随著(zhe)樣本數量的(de)增加而增加，結果表明(míng)脈搏波具有姿勢敏感特性，且特異性強，爲消除穿戴血壓監測中的(de)運動僞影(yǐng)奠定了(le)基礎。綜上，脈搏壓電動力學方法厘清了(le)壓電脈搏波和(hé)動脈血壓波之間的(de)映射關聯關系，爲穿戴式血壓連續監測提供了(le)關鍵技術支撐。

研究得(de)到了(le)國家自然科學基金重點項目、面上項目和(hé)青年項目，上海市“科技創新行動計劃"和(hé)中國博士後科學基金的(de)資助。