BP3: Повышение точности бесманжетного мониторинга артериального давления за счет объединения мм-волнового измерения пульсовой волны и физиологических факторов

Бесманжетные методы, особенно методы анализа пульсовой волны (PWA) с использованием фотоплетизмографии (PPG) и миллиметроволнового (mmWave) датчика, демонстрируют большой потенциал для ненавязчивого мониторинга артериального давления (АД). Однако современные решения проверяются в основном на небольших выборках здоровых испытуемых, игнорируя пациентов с отклонениями АД, для которых мониторинг особенно актуален. Чтобы устранить этот пробел, мы впервые формируем, насколько нам известно, крупнейший набор данных mmWave–BP, включающий 930 реальных пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями, и проводим обширные эксперименты, которые показывают, что все существующие методы PWA дают далеко не удовлетворительную точность: стандартные отклонения (STD) превышают 16 мм рт. ст. для систолического АД (SBP) и 11 мм рт. ст. для диастолического АД (DBP). Глубокое исследование показывает, что физиологические факторы сложно влияют на эластичность и структуру сосудов, поэтому люди с очень разными значениями АД могут иметь чрезвычайно сходные формы пульсовой волны, что приводит к путанице при обучении моделей. В этой работе мы предлагаем BP3, объединяющий физиологические факторы в модель глубокого обучения, основанную на данных сенсоров, чтобы учитывать сложное влияние этих факторов на протяжении всего процесса обучения пульсовых форм. Результаты оценки показывают, что BP3 достигает средних ошибок −1,57 мм рт. ст. и −0,34 мм рт. ст. и STD 9,77 мм рт. ст. и 7,93 мм рт. ст. для SBP и DBP соответственно. Что важно, BP3 демонстрирует заметный прирост в первую очередь для субъектов с аномальным АД, достигая средних ошибок, составляющих лишь 0,48%–20,86% от показателей современных решений.