摘要:【通过脉搏波PPG波形推导血压(主要是SBP)有没有可能性,结合其它例如年龄、体重等参数呢|谢邀。翻了下】1) ECG+PPG 估计血压的可能性 2) PPG 波形特点估计血压的可能性针对1) 很多文┞仿里说 pulse transit time (PTT)和 血压有线型关喷鼻魅这琅绫擎实际存在的问题其实比较多。这个所谓的线性关系起首是源竽暌冠两个模型,Huges + Moens-Kortweg。先不谈这个...
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谢邀。翻了下题主和林轩的对话,觉得有必要来回答一下。
待讨论的问题如下
1) ECG+PPG 估计血压的可能性
2) PPG 波形特征估计血压的可能性
针对1)
很多文章里说 pulse transit time (PTT)和 血压有线型关系
这里面实际存在的问题其实比较多。这个所谓的线性关系首先是源于两个模型,Huges + Moens-Kortweg。先不谈这个模型/公式的假设条件,如果完全按照公式推导
那血压应该跟 ln(pulse wave velocity(PWV)) 存在线性关系。
值得注意的PWV是与传统定义上的PTT是存在区别的,具体的区别在下面的公式里假设里讨论。
联合利用这两个公式的前提假设:只在elastic tube测量。如果真的是这样,那上述关系还可以基本成立。然而PTT的测量,通常涉及到末端(peripheral),这个过程中经过的血管并不都是elastic的,于是这个关系过于简化,忽略了其他变量。实际上针对个人的频繁的再校正(recalibration),也是为了解决这个问题。至于题主提到的calibration,这个是必须要做的,以解决个体差异,然后随着时间的进行,需要不断的再校正才能保证一定的精度。
此外利用ECG与PPG来计算PTT,引入了另外一个变量,Pre-ejection period (PEP),这个变量在某些情况下的影响甚至大于PTT本身,如果强行利用线性模型来估计,极端的情况是估计了血压和PEP 的关系。。。
针对2)
波形特征估计血压也讨论了一些年,但没有PTT那么火热,大概是因为波形特征和血压之间的关系并不像PTT那样拥有理论模型。特别地,单一的波形特征通常不如PTT与血压的关系那么紧密,虽然后者如上文所述,也并没有很出色。截至目前,与血压关系最紧密的大概就是dicrotic notch相关的特征,然而由于dicrotic notch自身的不稳定性,这个特征在实际中也难以持续做出贡献。现存的文献中,尚未发现任何一篇文章可以利用波形特征很好地估计血压。
■网友
完全赞同 @Bear Sun 同学的技术分析,在技术方面再做一些详细补充,抛砖引玉,大家共同讨论
问题1,提问者提到的“脉搏波PPG波形推导血压(主要是SBP)”
根据题目描述,是想问单独的脉搏波波形推导血压,暂时没有PPG+ECG的故事。这里我把脉搏波的范畴扩大一点,不限于PPG采集,而是可以用压力传感器、光电传感器(PPG)、连续波雷达传感器(我司自研)、超声传感器中任何一种手段测量的脉搏波波形。就这一点,可以非常肯定的说,我们查阅过的学术界论文+我司长期工程实践,还没有发现能够稳定重现的相对准确预测SBP值的实验报告。
那是否是说波形和血压完全没关系?也不是。一方面有论文研究在受控条件下,脉搏波某些特征点,包括Bear Sun同学提到的dicrotic notch,也包括其它特征点,与血压有关;另一方面,我司自己的工程实践中也发现,在部分人群上,脉搏波特征与血压的某些成分(注意:不是SBP的值,而是构成SBP值的一部分)有关。
总的来说,这个问题目前还是纯科研问题,并且在科研领域还是早期研究阶段,缺乏有统计意义人群的可重复实验和数据。
问题2,ECG+PPG做无袖带血压测量能否准确
A) ECG+PPG测不准PTT。
ECG+PPG可以计算PAT,这里强调是Pulse Arrival Time不是Pulse Transit Time,因为靠ECG无法准确得到左心室瓣膜打开时刻,PAT = PTT + PEP。传统MK方程推导的是PTT和血压的关系,那么第一个弱点就暴漏出来了,ECG+PPG信号测不准PTT,要测准的话,要么上ICG信号,要么超声心动图,这两种技术都是为了定位左心室瓣膜打开的时刻。
B) PTT与血压的关系受其它因素的影响
这一点源于MK方程的弹性腔假设, @Bear Sun 同学已经描述的足够清楚,不再赘述
C) PTT与血压的关系只能计算血压的相对变化量,很难给出绝对值
MK方程给出
,通过实验给出
同时,PWV = L / PTT,这三个等式合在一起,可以推出血压P与PTT的关系表达式。
但问题是,
,
,h, r这几个生理参数的绝对值不易测量,在实验中往往只能假设他们在一定时期内是随时间不变的常量。那么就只能用两次血压测量结果做差,即P1-P2,在数学公式上消掉部分常量。读者如果自己推公式的话会发现即便做差也不能消掉所有常量。消不掉的常量靠校准解决,所谓校准,就是一边测PTT,一边用金标准(例如水银血压计柯氏音听诊法)测量血压,得到P和PTT的值,建立方程组求解未知系数。
在这种情况下,模型最多给出第二次血压测量比第一次血压测量是升高了还是降低了,至于第一次测量的绝对血压值是多少,目前的理论和工具很难给出令人信服的数据。
综上,针对无袖带测血压这件事,ECG+PPG代表了学术界目前最可靠的技术路线,可即便是这条技术路线,仍然不能做到接近普通消费者认知的血压计精度。
利益相关:笔者目前供职于相关领域传感器和算法创业团队,长期参与无袖带血压检测技术的研发。
■网友
没有可能,或者说实用性能不高。我司做了可以测量非外周毛细血管的振动射频脉搏波传感器,的确在符合ptt公式中对比光电加ecg要靠谱的多。然而对于有病态的测试者,特别是服用药物会快速改变血管弹性的,就很难跟踪了,或者由于需要校准次数太多,失去医学价值。however这个主题火了几十年,不可谓不是一个诱人的课题,让创业者屡败屡战。早在上世纪90年代,卡西欧就已经做了尝试,并且除了几代产品。建议仅仅作为兴趣或者公司关注的技术研究一下,短期内不要妄图产品化。
■网友
没有,测试过几款成品,出来的数据都很扯。 ECG+PPG的看起来还有些可行性,但是数据出来也很扯。
■网友
目前有一些研究,但是感觉原理上比较牵强(主要是血管的弹性模型这一块)。对于确定的个体在短时间内应该还能算出几个参数,但是考虑到 PPG 的实际使用场景和各人的差异,市面上并没有效果比较好的产品。
说到产品,很早就有手表式的,后来也有手环式的,但都不敢把准确做为买点。实际测过几次也的确不怎么样。从这个角度来说这些理论应该也是不成熟吧。分页标题#e#
当然了现在大数据分析这么火,说不定能找到一些看上去没什么关联的体征参数加入到计算中呢。
■网友
首先,MTK最新方案的精确度已经大大提高了,市面上数以百计的厂家都在做这个方案,但是要实现真正血压的管理,一定要做到动态连续的自动测量,而且硬件方案,软件算法还要有进一步的提高,从我们合作伙伴目前的实证实验结果来看,基本上收缩压和舒张压已经能达到和传统家用血压计一样的精度了,当然这个是我们独有的软硬件方案。医学的东西,关键是精度,而这需要数十年如一日的研究,这样的研究需要的社会氛围是所有赚快钱的道路已经堵死,只能坐下里老老实实干活。
■网友
ppg 单纯从硬件的角度目前来看 基本上已经做到极致了
好在近两年大数据和人工智能的发展,已经可以从算法层面实现了
拼到最后无非就是拼谁家的样本库更大 更全。。。。。
【通过脉搏波PPG波形推导血压(主要是SBP)有没有可能性,结合其它例如年龄、体重等参数呢】 可以关注一下healthme
■网友
直接上几亿个参数暴力拟合咯。。20万我可以给你们做哦
来源:(未知)
【】网址:/a/2020/0413/gd390926.html
标题:通过脉搏波PPG波形推导血压(主要是SBP)有没有可能性,结合其它例如年龄、体重等参数呢