手术台上，麻醉医生紧盯监护仪，等待袖带式血压计给出读数。每5分钟、10分钟一次的间歇测量，在平稳状态下或许够用，但在麻醉诱导、术中波动、术后复苏这些关键节点，短暂的几分钟却可能成为“生命盲区”。

临床上，医生时常面临两难境地：袖带式血压计无创，却只能给出零散的时间点数据，无法捕捉两次测量之间的连续变化；有创动脉穿刺血压计能提供实时、精准的波形，但伴随出血、感染、血栓等风险，不适合大量患者常规使用。而无创连续血压监测设备长期由国外品牌主导，一台设备动辄上百万元，耗材成本居高不下。

近日，中国科学院空天信息创新研究院（以下简称空天院）传感器技术全国重点实验室主任方震带领团队，用5年时间攻克关键技术，自主研发出无创连续血压及血流动力学监测设备，打破了国外技术垄断，有望大幅降低设备采购成本，使精准监测惠及更多患者。

方震（中）戴上指套与团队成员进行血压测量。 高雅丽/摄

临床痛点催生研发需求

2019年，方震照例受邀参加中华医学会麻醉学术年会。会后，一位麻醉科主任拉住他，聊起手术中遇到的难题：“在麻醉诱导、术中监护、术后复苏这些关键阶段，我们特别需要连续、实时、可靠的血压数据。”

这不是第一次有临床医生和方震聊到这个话题了。方震团队长期深耕可穿戴传感器与医疗电子设备，曾尝试通过心电与血氧信号解析血压，但这种基于脉搏波传输速度的方法始终难以达到临床要求的精度。

面对临床急迫的需求，方震团队经过大量文献调研和临床考察，最终锁定了一条在国内外都极具挑战性的技术路线——恒定容积法。

这种方法的原理说起来并不复杂：通过一个特殊的指套，利用高速伺服控制，让手指动脉维持在一个相对恒定的容积状态，指套内的压力就能实时跟随血管内压力变化，从而获得连续血压波形。但难点在于如何让这个精密的伺服控制系统在不同患者身上、不同场景下都能稳定工作，并构建传感器、气路控制、实时校准、波形重建和临床验证这一整套系统能力。

“原理看似清晰，工程化落地却举步维艰。”方震表示。团队选取国外主流设备开展技术对标与性能分析，系统梳理技术路径与设计特点，在充分研判行业先进方案的基础上，自主探索更适配临床需求的优化实现路径。

“死磕”技术细节

“第一代样机如同一只20英寸的行李箱。”团队成员、空天院博士后吴庞回忆起研发历程时说。吴庞自博士阶段便投身无创连续血压技术攻关，2019至2021年间，实验室30余名师生率先作为受试者开展相关测试，所积累的试验数据为团队初步验证技术原理可行性奠定了重要基础。

2021年，当团队满怀信心地带着第一代样机走进华西医院急诊科时，现实的反馈给了他们当头一棒。

“我们发现准确度有差距，病人身体稍微动一下，国外设备5秒就能恢复测量，我们的却要10秒甚至20秒。”吴庞回忆道。

更棘手的是，急诊科的患者很多是危重病人，末梢循环极差，手指冰凉，血液很难到达末端小动脉，设备甚至无法测出有效信号。

带着满是问题的设备回到实验室，团队成员十分沮丧。“科研攻关就像冲锋陷阵，再难的山头也要攻下来。”方震给团队打气。

他们把临床反馈的问题逐一拆解，开始了一场“死磕”技术细节的攻坚战。团队成员王鹏告诉《中国科学报》，最初团队使用的是一种半包式指套，需要先用标准血压计校准，操作繁琐，还容易引入误差。后来，他们改为全包式指套，根据手指粗细设计了3种尺寸，戴上就能直接测量，大大简化了操作流程。

国外设备通常只有一个指套，长时间测量可能导致手指淤青。团队创新性地设计了两路气路系统，让两个手指交替测量，既保证了连续性，又避免了局部不适。

核心部件的选择也经历了多次试验。团队最初采用的电磁阀发热严重、功耗高、体积大，不适合集成到小型设备中。为此，他们攻克了微型化阀门的集成技术，将4个阀门集成到一个巴掌大小的模块里。

其间，团队带着设备往返于实验室和医院，每改进一个版本，就去临床“试水”，再根据医生的反馈回来复盘。

“有一次在重症加强护理病房（ICU）对设备进行测试时，一个危重病人末梢灌注极差，怎么也测不准。回来后，我们专门针对低灌注状态做了信号增强和控制优化，现在我们设备的测量能力已经超过国外设备。”吴庞说。

2023年，设备样机再次进入临床，与“金标准”有创动脉导管进行了近百例对比验证。结果显示，新设备相关性达90%以上，整体性能与进口设备不相上下。

“能测”之后，让国产设备“弯道超车”

做到进口替代，方震觉得还不够。“国外设备虽然精准，但只是一个‘测量工具’。我们能不能让它变得更聪明？”

在与临床医生的深度交流中，团队发现，麻醉医生更需要判断“接下来会发生什么”。

低血压是麻醉手术中最常见的风险事件之一。在真正发生前，人体通常会先通过心率加快、外周血管收缩等方式维持血压稳定，当代偿机制逐渐耗竭，低血压才会发生。如果能提前捕捉这些早期征兆，医生就能赢得宝贵的干预时间。

团队利用连续血压波形和血流动力学参数，结合人工智能算法，构建了低血压预测模型。在临床验证中，该系统能提前15分钟预警低血压风险，预测准确率达90%以上。

在此基础上，团队将心电、脑电、肌电等多源数据融合，构建了“多模态麻醉态势感知系统”，从镇静、镇痛、肌松3个维度综合评估麻醉状态，满足了临床的迫切需求。

在具体处理上，团队从采集的信号中提取时间和空间域的多种特征，利用图神经网络进行处理，构建了一个新的指标——“临床干预同步指数”。它能反映模型计算结果与临床医生术中干预行为的匹配度，目前准确率达90%以上。

在中山大学附属第三医院的日间手术中心，这套系统发挥着独特价值。无痛胃肠镜检查时，麻醉医生需要根据患者的反应随时调整用药。传统监护只有心电和间歇性血压，麻醉深度全靠经验判断。当患者从麻醉中苏醒，血压可能在短短30秒内从120飙升到200，袖带根本来不及捕捉。而连续监测能实时看到这种变化，及时提醒医生拔管或用药。

“很多原来病情没有重到用有创动脉穿刺血压计，但确实需要连续监测血压的患者，现在可以纳入更精细的监护范围了。”方震说。

在价格上，国产化带来的优势更为明显。国外同类设备售价在50万元到100万元之间，而团队的目标是大幅降低采购成本，让基层医疗机构也能用上过去只有少数头部科室才有的监测设备。

“高端医疗装备的国产化，绝非简单的替代，而是实现技术与应用层面的超越。”方震表示，当前，团队已具备比肩国际顶尖水平的研发实力，更能精准贴合临床一线的实际需求。下一阶段，团队将重点推进国产替代深化、可穿戴化研发、低血压趋势预测软件开发以及多模态麻醉态势感知系统的构建，推动产品从单一的监测设备，向更具完整性的围手术期智能监护平台演进。