基于光电容积脉搏波(photoplethysmography, PPG)的无袖带远程心血管血压监测与24小时动态血压监测(ambulatory blood pressure monitoring, ABPM)的对比研究

《Blood Pressure Monitoring》：Photoplethysmography based remote cardiac blood pressure monitoring compared with 24-h ambulatory blood pressure monitoring

　　

目的　评估一种新型腕戴式经袖带校准(cuff-calibrated)、基于光电容积脉搏波(photoplethysmography, PPG)的远程患者监测装置作为动态血压监测(ambulatory blood pressure monitoring, ABPM)替代方法的准确性。方法　本前瞻性单中心研究纳入40例接受标准24 h ABPM（测量间隔30 min）的成人患者。受试者在ABPM期间同时佩戴腕戴式PPG装置（CardioWatch 287-2；Corsano Health B.V.，荷兰海牙，由瑞士日内瓦MMT制造）。研究人员将试验装置与参考装置的测量值按全天24 h及分别按清醒期和睡眠期进行平均差及标准差(SD)比较；评估两装置对清醒–睡眠血压(blood pressure, BP)下降幅值差异，并按夜间BP dipper类别分层分析；最后可视化运动状态下试验装置的BP监测准确性。结果　全天24 h内，收缩压(systolic BP, SBP)和舒张压(diastolic BP, DBP)的平均绝对差分别为3.65(SD ±4.57) mmHg和2.98(SD ±3.91) mmHg。日间与夜间亚组结果相似。清醒–睡眠BP变化幅值的平均绝对差SBP为2.36(SD ±2.40) mmHg、DBP为2.17(SD ±2.13) mmHg。各夜间dipper分类内亦呈相近绝对差。试验装置在运动状态下性能稳定。结论　本研究提供初步证据支持所评估的腕戴式PPG装置在测量24 h及昼/夜BP方面的准确性。所有情况下平均差及SD均低于近期欧洲高血压学会(European Society of Hypertension, ESH)指南所述截断值。因此，所呈现的方法可提供一种准确的ABPM替代方案。

论文解读：基于光电容积脉搏波(PPG)的无袖带远程心血管血压监测与24小时动态血压监测(ABPM)的对比研究

一、研究背景与立题依据

心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)是全球首要死因，高血压作为其关键危险因素影响约12.8亿人。有效的血压(blood pressure, BP)管理可显著降低CVD负担，但目前临床偶测血压(office BP)难以捕捉昼夜BP变异，尤其忽视对总死亡率有重要预测价值的夜间BP变化。动态血压监测(ambulatory blood pressure monitoring, ABPM)虽为无创BP监测金标准且较诊室BP重现性佳，但存在诸多局限：记录时长有限（常仅24–48 h"快照"）、测量频率受限（通常15–30 min或更久间隔）、袖带充气致不适干扰日常活动与睡眠、技术故障或伪差致数据丢失、需人工后期数据导出限制开展规模。光电容积脉搏波(photoplethysmography, PPG)技术利用血管对光的吸收与反射原理可连续、无线监测血流及血氧，嵌入可穿戴设备后有望实现便捷、低负荷的连续BP监测，且不受袖带充气、肢体压迫及袖带尺寸选择等因素引入的误差影响。然而既往研究显示 cuff校准(cuff-calibrated) PPG设备在追踪清醒/睡眠BP变化方面并非总能准确，且在自由生活场景下的验证常缺失。为此，研究人员以标准24 h ABPM为参照，评估一款腕戴式 cuff校准 PPG设备(CardioWatch 287-2)在24 h全程——含昼/夜各时段及不同夜间BP dipper（血压下降）类型中的测量准确性，并按欧洲高血压学会(European Society of Hypertension, ESH)最新建议行清醒–睡眠BP变化测试。本文发表于《Blood Pressure Monitoring》。

二、主要关键技术方法与研究对象

本研究为前瞻性单中心观察性研究（RECAMO研究，NCT05899959），于2023年6月至12月在荷兰Reinier de Graaf教学医院纳入拟接受标准24 h ABPM的成人患者，排除无法佩戴PPG装置、不能行袖带BP测量、妊娠哺乳、上臂围超出袖带范围(22–42 cm)、无法/不愿知情同意及严重认知障碍者。最终纳入40例（替换2例无原始ABPM数据者；3例缺夜间数据仅参与日间分析），共获987对同步配对BP测量值。参考装置为Spacelabs 90217A行24 h或48 h ABPM（间隔30 min）；试验装置为佩戴于对侧手臂的腕戴式PPG设备CardioWatch 287-2（多波长绿/红/红外传感器128 Hz采样，三轴加速度计32 Hz采样），BP算法基于初始对侧臂3次连续袖带测量(间隔60 s静息)及约100项PPG与人口学特征通过人工智能模型估算SBP与DBP。两装置数据时间同步后比对：计算全天、清醒期、睡眠期各自及相互间SBP/DBP均值±SD与绝对平均差±SD；计算清醒→睡眠SBP/DBP下降幅度(mean drop)及两装置间降幅差；按夜间dipper分类（reverse dipper/rise ≤0%，nondipper >0–≤10%，dipper >10–≤20%，extreme dipper >20%）分层比较；依Bland–Altman分析及ESH标准（清醒–睡眠BP变化差均值≤5 mmHg且SD≤8 mmHg为通过）评价准确性，并可视化高活动量时段BP轨迹。

三、研究结果

Twenty-four hour comparison（24小时整体比较）

研究人员比对两装置全天987对测量值，PPG装置测得24 h平均SBP/DBP为124.19±18.79 / 73.62±14.69 mmHg，ABPM为124.33±18.31 / 73.24±13.76 mmHg；SBP与DBP的绝对平均差分别为3.65±4.57 mmHg与2.98±3.91 mmHg。清醒期（767对）SBP差3.59±4.60 mmHg、DBP差2.99±3.93 mmHg；睡眠期（220对）SBP差3.78±4.46 mmHg、DBP差2.97±3.84 mmHg，昼/夜精度相当。Bland–Altman分析显示两装置SBP与DBP一致性良好。

Awake–asleep comparison（清醒–睡眠血压下降比较）

在具完整昼/夜数据的37例中，PPG与ABPM测得的清醒→睡眠SBP降幅分别为-13.15±13.83 mmHg与-12.80±13.34 mmHg，DBP降幅分别为-9.46±8.81 mmHg与-9.30±8.03 mmHg；两装置间降幅绝对差为SBP 2.36±2.40 mmHg、DBP 2.17±2.13 mmHg，均低于ESH通过标准（均值≤5，SD≤8 mmHg）。SBP与DBP降幅相关系数分别为r＝0.968与r＝0.933；Bland–Altman法得SBP降幅LoA为-6.17～6.86 mmHg，DBP为-5.76～6.07 mmHg，表明PPG可有效追踪昼夜BP生理波动。

Night-time dippers（夜间BP dipper分类分析）

按夜间dipper分层后，extreme dipper（n=3）SBP/DBP差2.71±1.65 / 0.78±0.10 mmHg；dipper（n=15）3.27±2.90 / 2.83±2.10 mmHg；nondipper（n=13）1.17±1.09 / 1.40±2.06 mmHg；reverse dipper（n=6）2.48±2.77 / 2.85±2.41 mmHg。各亚型均值及SD均满足欧洲通用标准通过判据，提示PPG装置对不同夜间BP下降模式的识别偏差均在可接受范围。

Activity（运动状态下的表现）

选取两名高活动量时段明显的受试者做24 h BP轨迹叠加心率与加速度可视化，运动中PPG与ABPM的SBP偏差<11.4 mmHg、DBP偏差<9.6 mmHg，提示该腕戴PPG装置在身体活动状态下BP估算保持稳定，未出现明显运动伪差致精度劣化。

四、讨论与结论翻译

研究人员指出，本研究全面评估了一款新型cuff-calibrated PPG远程监测装置在24 h内持续测量BP的表现，并以ABPM为参照。结果显示PPG与ABPM衍生的BP值在全天、日间及夜间均具良好一致性；所有SBP与DBP的平均绝对差及相应SD均处于近期ESH指南推荐之欧洲通用标准通过范围内——涵盖全天、昼/夜分别时段及各夜间dipper类别。试验与参考装置清醒–睡眠SBP与DBP变化幅值的相关系数分别达r=0.968与r=0.933。尽管部分既往PPG研究报道昼/夜估算误差差异大甚至夜间显著偏离，本研究与另少量文献共同证明合理算法下24 h可靠PPG-BP监测可行。但因算法差异明显，结论仅适用于所测CardioWatch 287-2装置，不能推广至所有PPG-BP设备。本研究样本量(n=40)满足ESH对高精度设备至少35例的建议；受试人群高血压比例偏高(45.0%)契合BP监测目标人群，非研究局限，但Fitzpatrick Ⅴ–Ⅵ肤色及高密度臂毛者代表性不足，运动及降压药影响需进一步探讨。ABPM自身亦有重现性与可用性局限且约束记录时长，后续RECAMO研究另一臂正评估该PPG装置28 d测量稳定性。综上，本研究依据ESH建议提供初步证据，支持所评估腕戴式PPG装置在测量24 h及昼/夜BP方面的准确性，平均差与SD均低于ESH指南截断值，故该方法可作为一种准确的ABPM替代方案，有望克服传统金标准在重现性有限、患者不适及短时记录等方面的不足，对CVD的监测与诊断具应用前景。