想象一下，只需瞥一眼智能手表就能轻松检查血压，而无需袖带挤压打断日常生活。
波士顿大学（Boston University）的研究人员在实现这一未来方面迈出了重要一步。他们首次证明了散斑对比光学光谱（Speckle Contrast Optical Spectroscopy，SCOS）可以用于无袖带血压监测。
“高血压影响了美国近一半的成年人，并且是心血管疾病的主要原因，”波士顿大学Darren Roblyer实验室的博士生阿里安娜·加勒特（Ariane Garrett）表示。“这项研究朝着一种可穿戴设备迈进了一步，让人们能够随时随地监测自己的血压，而无需袖带。”
研究表明，SCOS可以通过放置在手腕或手指上的小型光学设备同时捕捉血流和血容量信息，相较于仅使用血容量信号，其在估算血压时的准确性提高了多达31%。这有助于早期发现高血压，包括可能在诊所读数中被忽略的隐匿性高血压。
理解血压
血压是心脏将血液泵送到全身时，血液对动脉壁施加的压力。它通过两个数字来测量：收缩压（较高数字）是心脏跳动时的压力，舒张压（较低数字）是心脏两次跳动之间休息时的压力。这两个数字共同反映了心脏的工作强度和血管的松弛程度。正常读数通常约为120/80毫米汞柱，但具体数值会因年龄、活动水平和健康状况而有所不同。
当血压过高——医生称之为高血压——它可能悄无声息地损害身体。动脉可能变硬，心脏可能承受压力，中风、心脏病发作和肾脏问题的风险也会增加。另一方面，如果血压过低，身体可能无法获得足够的富氧血液，导致头晕或晕厥。
光揭示血压模式
SCOS通过分析相干激光光从移动的红细胞和组织散射时形成的图案来工作。该技术此前曾用于脑部血流监测，如今为无袖带血压监测开辟了新途径。
“研究表明，全天候跟踪血压，尤其是夜间血压，能更好地反映一个人的健康状况，”罗布利尔（Roblyer）表示。“我们设备的可穿戴版本将更加方便和舒适，有助于医生发现像隐匿性高血压这样的情况，即诊所读数无法反映真实的血压。”
该技术能够持续且舒适地监测血压至关重要，因为传统基于袖带的诊所测量通常只能捕捉到一个人心血管健康的快照，忽略了白天和夜间的重大波动。
将光转化为洞察力
这项研究最初源于波士顿大学与Meta Platforms旗下Reality Labs的合作。研究团队包括共同研究员大卫·博阿斯（David Boas），他们提出了一个关键假设：血流和血容量波形特征包含有价值的心血管数据。
2023年，他们建立了血流波形特征与血压之间的强相关性。他们的新研究表明，结合血流和血容量数据可以提高血压预测的准确性。
“SCOS设备使我们能够比基于袖带的设备更频繁地测量血压，”罗布利尔指出。“大量研究表明，在诊所中使用袖带进行单次血压测量并不能很好地反映一个人日常生活中的真实血压。”他补充道，“然而，由于袖带的笨重性质，频繁测量血压并不现实。”
日常活动中的压力测试
为了评估系统性能，研究人员对30名志愿者进行了SCOS测试。团队在参与者休息时采集了血流和血容量数据，还收集了腿部按压运动期间的数据，以模拟血压升高的情况。这些测量结果与连续血压监测仪的读数进行了验证对比。
通过机器学习模型，团队训练了两个版本：一个结合了血流和血容量信号，另一个仅使用血容量数据（类似于当前的光电容积描记法设备）。结果显示，结合模型的准确性提高了多达31%，其在收缩压预测中的误差仅为2.26毫米汞柱，较现有的非侵入式方法有了显著改进。
“我们的研究结果表明，SCOS通过同时测量手腕或手指的血流和血容量变化，提高了血压估算的准确性，”加勒特说。“这为利用光学工具追踪心血管健康开辟了新途径。”
可穿戴监测之路
受此结果的鼓舞，研究团队计划开发一款可穿戴的SCOS设备，用于持续的日常血压监测。计划包括缩小系统体积、添加板载处理功能，并确保在运动和长期佩戴期间的准确性。
这一发展顺应了医疗保健领域向非侵入式、持续监测的广泛趋势，可能彻底改变高血压的管理和预防。频繁且舒适的监测可以帮助患者和医生更早发现异常趋势，实时调整治疗方案，使个人能够更积极地参与自身的心血管健康管理。
在一个高血压悄然影响数百万人的世界中，像SCOS这样的创新可能有助于降低心血管疾病风险。它们提供了一种无缝追踪这一关键健康指标的方式，且无需传统袖带带来的不适感。
该研究已发表在《生物医学光学快报》（Biomedical Optics Express）期刊上。
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