胡军锋，郑彬

(北京工业大学理学部,北京 100022)

引言

在血液循环中，心脏周期性地跳动并进行射血，血液沿着主动脉方向流动时对血管壁产生的压力[1]，称为血压(blood pressure, BP)。血压是人体最重要的生理参数之一，准确的测量血压可以监测高血压和低血压，以及预防由此引发的脑梗塞、中风、心力衰竭等心血管疾病。据2019年发布的《中国心血管病报告2018》指出,我国现有2.9亿名心血管病患者，死亡率居首位[2]。通常使用的基于柯氏音法或示波法血压计[3]只能获得某一时刻的血压值。近年来，基于光电容积脉搏波描记法(photoplethysmograph, PPG)或心电图(electrocardiogram, ECG)信号的血压测量方法使得准确、便携、连续测量血压成为可能。

ECG信号是心脏电活动的外在反映，具有广泛性、独特性、速度快等特点[4]。心脏的跳动会产生一个连续的压力波，此波能够通过血管进行传递，并且会略微改变血管的直径。PPG信号就是基于该变化，利用光电方法检测血管血液容积的变化，具有非平稳、伪周期性的特点[5]。在检测PPG信号过程中，进入血液中的光大部分都被血红蛋白吸收，而血红蛋白又与含氧量有关，即包含呼吸信号。同时，血管血压容积变化与心脏搏动有明显的关系，即包含心脏信号。因此，PPG信号包含心脏信号和呼吸信号。ECG/PPG信号传感器体积小、信号采集成本低，可集成在可穿戴设备上。ECG/PPG信号的采集过程噪声较多，导致现有可穿戴设备的血压检测精度都不高。目前，市面上尚无精度能够达到美国医疗器械促进协会(Association for the Advancement of Medical Instrumentation, AAMI)或英国高血压协会(British Hypertension Society, BHS)所制定的血压计测量标准的可穿戴设备。……