栏目介绍
彤心飞传是由医院心脏科刘彤教授和郑州医院心内科谷云飞共同推出的一档心血管前沿文献速读栏目。每期精选国际顶级期刊心血管领域的最新文献进行深度呈现，以期让国内相关专业人员可以同步跟踪学科进展，了解前沿动态资讯，获取最新研究结论。
高血压是心血管疾病最重要的风险因素，应及早发现、及早治疗。可靠及时的血压测量对于预防高血压和相关心血管疾病必不可少。尽管现有基于听诊器或示波法的方法可以测量血压，但对于某些情况，如“隐蔽性”高血压和“白大衣”高血压，临床检查中无法有效地识别，一般需要通过动态血压监测来识别这些患者。传统基于示波法的动态血压监测设备通过阻断人体血管进行测量，易给用户造成不适甚至疼痛。因此，迫切需要无袖带的连续血压监测设备。
近期，中国科学院深圳先进技术医院研究团队在ArtificialIntelligenceinMedicine杂志在线发表文章，提出了一种仅通过单通道心电（ECG）信号进行连续血压监测的方法。该方法基于残差网络（ResNet）和长时短时记忆网络（LSTM）的融合模型获得心电信号的时空信息，通过包含重症监护病房数据的公共数据库开发模型，并在独立测试集上获得了验证。结果表明，所提出的方法对平均动脉压（MAP）的估计误差为0.07±7.77mmHg，对于舒张压（DBP）的估计误差为0.01±6.29mmHg，满足医疗器械标准（AAMI）。
本研究使用的数据集分别来自于公共多参数智能监控（MIMICIII）波形数据库和自建的心律失常（ARR）数据库。前者是在年至医院的各种ICU（医学，外科，冠状动脉护理和新生儿）中收集的。该数据库由例患者的一系列多通道生命体征（心率，收缩压，舒张压）和生理信号（心电，光电容积脉搏波，动脉血压）组成，生理信号的采样率为Hz，经过对信号质量的筛选，最终收集了来自名患者的近百万次心搏周期的生理信号。ARR医院的30名心律失常患者。数据采集于射频消融手术之前，使用监护系统（MindrayN12）获得仰卧位的同步脉搏波、心电和有创动脉连续血压信号，采样率均为Hz。本研究获得了中医院伦理委员会的批准。
本研究提出了一种名为Res-LSTM的深度学习网络用于连续血压估计，包含一个50层的ResNet和一个双向LSTM模型，框图如图1所示。首先，对原始ECG信号实施包括噪声滤波、信号分段和归一化的预处理过程。由于ECG是序列信号，因此将ResNet和双向LSTM结合起来以从可能影响血压变化的信号中捕获形态和节律特征。之后输入到两个全连接层，串联上述特征进行估计，并将全连接层的输出与回归模型中每个实验参与者的基准血压相结合，以生成最终的连续血压。
图1模型框图
原始的ResNet用于基于像素的图像分类，而本研究针对序列信号，进行了一些修改以适应ECG信号，以学习ECG信号的细节特征，如P，R，Q，S，T和U波。LSTM模型通常用于捕获与时间相关的特征，因为它可以记住先前时间步中的有用信息。因此，LSTM这样与时间相关的模型是适用于ECG信号的合理选择，从而使ResNet中的形态特征可以与LSTM模型中与时间相关的特征互补。在与传统机器学习的比较中发现，深度学习模型相比传统算法能够更好地估计血压，因为它们能够识别具有众多参数的深度特征。此外，所提出的Res-LSTM组合模型比单独的ResNet或双向LSTM模型更能有效地识别深度特征。总的来说，该模型实现了准确、可靠和易实施的血压监测。在个体动脉血压变化追踪方面，图3显示了一名受试者典型示例。结果表明，所提出的模型在收缩压和舒张压变化较大时也能较为精确地进行监测。
图2参考血压与估计血压的典型示例
总而言之，本文提出了一种仅使用单通道ECG信号进行连续血压估计的Res-LSTM网络，基于公共数据集进行模型训练和验证，并通过包含30名心律失常患者数据的独立测试集进行了验证，表明该模型具有良好的可行性和可扩展性。与其他研究相比，所提出的模型仅使用单通道的ECG信号即可提供具有竞争力的性能，证明了仅使用单通道ECG信号进行连续血压监测的可行性，为今后利用可穿戴设备进行便捷准确的连续血压测量提供了新的方法。
参考文献
ArtifIntellMedAug;:.doi:10./j.artmed...
专家简介
唐闽，主任医师，教授，博士生导师，中医院心律失常三病房副主任中华医学会心电生理和起搏学分会-中国医师协会心律学专业委员会第一届中青年电生理工作委员会主任委员，中国医疗保健国际交流促进会心律与心电分会副主任委员，中华医学会心电生理和起搏学分会第七届全国委员会委员，中华医学会心电生理和起搏学分会第六届青年委员会副主任委员，北京医学会心电生理与起搏分会委员，中华医学会心血管病学分会心律失常学组成员。《中华心律失常学杂志》编委。获得发明专利1项，实用新型专利4项。个人完成亚洲首例脉冲电场消融治疗房颤，在国内率先开展激光鞘技术拔除电极导线的临床工作。作为课题第一负责人先后获得国家自然科学基金面上项目，重大仪器专项等多项科研基金的资助。
年，北京市科技进步二等奖（排名第三），年获得“荣耀医者-青年创新奖”，第二届亚太心律学会年会暨第五届亚太房颤论坛（APHRS）青年医师奖（第一名），德国心脏病学会第75届学术年会（德国曼海姆）优秀论文奖，中华医学会心电生理和起搏分会第八次全国学术年会优秀论文奖（第二名），第十九届长城国际心脏病学会议优秀论文奖，中国医学论坛报“第一届心电学读图争锋赛”第一名。目前在国内外学术刊物发表文章50余篇，其中第一作者和通讯作者36篇，SCI收录19篇。
刘彤，医院心脏科主任医师，教授，天津心脏病学研究所副所长，天津医科大学科研处副处长，天津市创新型人才（第一层次），首批天津市津门医学英才。医学博士/博士后（美国Cedars-Sinai医学中心），天津医科大学博士生导师。主要从事心脏起搏与射频消融、心房颤动、肿瘤心脏病学的基础和临床研究。现任中华医学会心脏起搏与电生理分会委员，中华医学会心血管病分会青年委员，国际心电学会（ISE）青年委员，中华医学会心脏起搏与电生理分会中国医师协会心律学专业委员会中青年电生理工作委员会副主任委员，中国心律学会青年委员，中国心电学会委员，中国抗癌协会第一届整合心脏病学分会常务委员。PACE杂志（SCI收录）编委，CardiovasDiagTher杂志（SCI收录）编委，CardiolResPract杂志（SCI收录）特刊主编，中华心律失常学杂志通讯编委，中国心血管病研究杂志青年编委会副主任委员，中华老年心脑血管病杂志编委。承担国家自然科学基金项目4项，承担天津市自然科学基金重点项目2项，参与国家自然科学基金项目2项，获天津市科技进步奖3项。JACC、Stroke、CardiovascDiabetol、Heart、JAHA、CirculationAE、HeartRhythm等杂志发表第一作者及通讯作者文章余篇，总引用次数次，主编及主译英文专著各1部，副主编专著2部。谷云飞，郑州医院心内二区主任，副主任医师，郑州大学硕士生导师，现任中华医学会心电生理与起搏分会中国医师协会心律学专委会中青年电生理工作委员会委员，中国医师协会心脏重症委员会青年委员、中国老年保健医学研究会老年心血管分会青年常务委员、中国医促会心律与心电分全国委员、海医会心脏重症委员会河南分会秘书、河南省心电生理与起搏分会射频消融学组委员、河南省生物医学工程学会介入分会委员、河南省卒中学会心律失常房颤委员会委员，河南省房颤中心联盟秘书，洛阳市医学会心血管病分会秘书，《实用心电学杂志》、《中国循证心血管医学杂志》、《医师在线》杂志编委，洛阳心脏网、循环在线