作為重要的生命體征之一，血壓是評估心血管疾病風險的關鍵指標。中心動脈壓與靶器官損害和心血管疾病有密切的病理生理聯系，動脈血壓監測對心腦血管事件有較高的預測價值，可為人體心臟機能、動脈彈性表征等臨床診斷提供依據。近年來，隨著柔性電子技術的快速發展，柔性電子器件的材料、設計和制造工藝都取得了巨大進展。一些柔性電子設備已用于輔助治療和生命體征測量。將超聲檢測與柔性電子設備相結合，形成可穿戴式血壓檢測設備，可以實現長期的血壓測量。

據麥姆斯咨詢報道，針對血壓監測應用，天津大學、賓夕法尼亞州立大學的研究團隊設計了一種具有高穿透性的小型柔性壓電超聲換能器陣列。相比于傳統的剛性超聲探頭，這項研究提出的柔性壓電超聲換能器陣列具有柔性、可貼合人體頸部的特點。它通過發射超聲波動態檢測人體主動脈血管壁并獲得關于血管直徑的時域信息，根據血壓和血管直徑之間的關系模型可以得到主動脈血壓波形。這項研究為連續無創監測中心主動脈血壓提供了可行之路。相關研究成果以“用于動脈血壓監測的柔性超聲換能器陣列”為題發表在《儀器儀表學報》期刊上。

在這項研究工作中，研究人員使用PZT-5H材料制作了兩種中心頻率分別為2.5 MHz和4.5 MHz的柔性超聲壓電換能器陣列。換能器為1 × 16線性陣列，陣元尺寸為0.8 mm × 13 mm，陣元中心間距為1 mm。換能器陣列的柔性基底和柔性電極設計，使其能夠貼合在形狀不規則的人體頸部皮膚，并進行頸動脈血壓的連續監測。通過相控陣電子聚焦發射技術，實現了超聲波束的能量匯聚和波束偏轉，進而可以探測人體內部結構和特性。

研究人員將兩種柔性超聲壓電換能器陣列在仿組織超聲體模上進行了B超聲成像測試，B超圖像顯示中心頻率為2.5 MHz的線陣可實現90 mm的穿透深度，中心頻率為4.5 MHz的線陣可實現40 mm的穿透深度。

任何影響心輸出量和外周血管阻力的因素都會影響動脈血壓，例如每搏輸出量、外周血管阻力、大動脈壁彈性和循環血量等，因此，血壓一直處于波動狀態。反之，動脈血壓波形可以反映心臟的功能以及大動脈的機械特性和外周阻力情況。利用柔性超聲壓電換能器進行日常血壓監測可以及時發現身體中存在的危險因素。

該柔性超聲壓電換能器陣列探測血壓時可以提供收縮壓和舒張壓的相對變化，通過計算可以獲得平均動脈壓。在靜息狀態和運動后，分別使用商用中心動脈壓檢測儀和柔性超聲壓電換能器陣列測量頸動脈血壓，兩種狀態下使用兩種方法測得的動脈血壓曲線的平均相對誤差分別為3.83%和5.47%，驗證了該柔性超聲壓電換能器陣列用于動脈血壓波形測量結果準確、醫用價值豐富。

這項研究提出的基于柔性超聲換能器陣列的動脈血壓監測具有優于現有技術的優點，例如它對運動不敏感，可以無創地、不閉塞地進行血壓的連續檢測。未來，通過結合柔性超聲換能器陣列與無線通信技術，將進一步提高設備的便攜性，從而在醫院和家庭環境中展現出巨大應用潛力。

審核編輯：彭菁