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研究内容

在非临床(门诊)环境中持续监测动脉血压(BP)对于了解包括心血管疾病在内的许多健康状况至关重要。除了在医疗诊断方面的重要性外，动态血压监测平台还可以推进疾病与个人行为、日常习惯和生活方式的相关性，可能有助于分析根本原因、预后和疾病预防。虽然传统的动态血压仪存在，但它们不舒服，笨重和侵入性。

德州奥斯汀大学Deji Akinwande教授和德州农工大学Roozbeh Jafari 教授展示了一种基于电生物阻抗的可穿戴连续BP监测平台，利用原子薄、自粘、轻、不显眼的石墨烯电子纹身作为人体生物电子接口。石墨烯电子纹身用于监测动脉血压300 min，比以往研究报道的时间长10倍。血压连续无创记录，舒张压准确度为0.2±4.5 mm Hg，收缩压准确度为0.2±5.8 mm Hg，相当于A级分级。相关工作以“Continuous cuffless monitoring of arterial blood pressure via graphene bioimpedance tattoos”为题发表在国际著名期刊Nature Nanotechnology上。

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研究要点

要点1.作者展示的这种创新的概念验证生物阻抗平台，可利用石墨烯电子纹身(GETs)来测量血压和血流，实现与皮肤的亲密位置稳定接触，其准确性超过以往的报告。

要点2.对于循环训练的机器学习回归模型，Z-BP方法的准确性为0.06±2.5mmHg (DBP)和0.2±3.6mmHg (SBP)，当使用HGCP训练常规时，准确性为0.2±4.5mmHg (DBP)和0.2±5.8mmHg (SBP)。根据IEEE标准，这些值相当于A级可穿戴BP测量设备。因此，石墨烯Z-BP的准确性，甚至是锻炼后的准确性都适合于准确的连续监测BP。

要点3.该石墨烯Z-BP的性能优于当代Ag手环电极和湿法Ag/AgCl凝胶电极。利用GETs完成这项任务的显著优势在于其与皮肤的亲密共形接触，只需进行一次初步校准和随后的连续使用。该系统展示了在不干扰患者的情况下，高保真度夜间运行的能力。

在智能手表解决方案的背景下，部署具有小型化集成电路、无线操作和数据存储能力的系统，是开发完全集成可穿戴系统的转化研究的未来步骤之一。

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研究图文

图1. Z-BP测量模态说明。

图2. 动脉血压与生物阻抗的相关性。

图3. 石墨烯Z-BP的测量结果来自hGCP程序。

图4. 石墨烯Z-BP模型训练与绩效评估。

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文献详情

Continuous cuffless monitoring of arterial blood pressure via graphene bioimpedance tattoos

Dmitry Kireev, Kaan Sel, Bassem Ibrahim, Neelotpala Kumar, Ali Akbari, Roozbeh Jafari,* Deji Akinwande*

Nat. Nanotechnol.

DOI: 10.1038/s41565-022-01145-w

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