Blood Pressure Monitoring in Clinical Practice: Improved Oscillometry by Signal Fusion

Abstract

The accurate measurement of blood pressure (BP) is essential for the diagnosis and management of medical conditions. Intermittent non-invasive blood pressure (NIBP) is regularly used in different care units, as it is a readily available method to ascertain BP. This study aims to identify and interpret the current gaps and needs in clinical practice regarding NIBP monitoring. First, based on a review of the literature on current BP monitoring protocols, a set of questions were prepared, and 12 interviews were conducted with health professionals. The interviews were followed by shadowing work in the hospital. The results indicate that there are some problems associated with NIBP that can have both ethical and financial negative consequences. It was found that the difficulty in establishing thresholds for defining clinically relevant changes in BP dynamics and the unreliability of NIBP readings in several clinical contexts, namely hypotension, are the most considerable problems in need of intervention. From this investigation, a list of suggestions to future research is summarized, among which stand out the improvement of NIBP accuracy and NIBP adaptive sampling frequency. In the second part of this thesis, four NIBP algorithms were implemented and a comparative analysis of their performance in presented. Three oscillometric methods and two variations of a palpation method were tested to estimate blood pressure, against invasive reference. Results show that patients' tension profile can have an impact on all methods'performance. It is evident that it is challenging to make an algorithm perform as expected when applied to different types of patients. In clinical practice, the goal is to have BP continuously monitored in a non-invasive way. Furthermore, the current global health reality heads towards a system of telemonitoring solutions. In the future, research on developing cuffless monitoring technologies should be continued and improved.

A medição precisa da pressão arterial é essencial para o diagnóstico e tratamento de diversas condições médicas. A monitorização intermitente e não-invasiva é usada regularmente em diferentes unidades clínicas, uma vez que é um método de fácil aplicação. Este estudo tem como objetivo identificar e interpretar as principais lacunas e necessidades atuais da prática clínica em relação à monitorização não-invasiva da pressão arterial. Com base na revisão da literatura sobre os protocolos atuais de monitorização, elaborou-se um conjunto de perguntas e foram realizadas 12 entrevistas a profissionais de saúde, seguidas de um acompanhamento do seu trabalho. Os resultados indicam que existem alguns problemas associados à monitorização não-invasiva que podem ter consequências negativas, tanto humanas como financeiras. A dificuldade em estabelecer limiares para definir alterações clinicamente relevantes na dinâmica da pressão arterial e a fiabilidade reduzida das leituras em vários contextos clínicos, nomeadamente hipotensão, destacam-se como os problemas mais consideráveis a necessitar de intervenção. A partir desta investigação, é resumida uma lista de sugestões para futuras pesquisas, entre as quais se destacam a melhoria da precisão da medição não-invasiva e o desenvolvimento de uma frequência de amostragem adaptativa. Na segunda parte desta tese, foram implementados quatro algoritmos de medição não-invasiva e é apresentada uma análise comparativa do seu desempenho. Foram testados três métodos oscilométricos e duas variações de um método palpatório, usando a monitorização invasiva como referência. Os resultados mostram que o perfil tensional dos pacientes pode ter um impacto no desempenho de todos os métodos. A dificuldade em fazer um algoritmo funcionar conforme o esperado quando aplicado a diferentes tipos de pacientes é evidente. Na prática clínica, um dos objetivos é ter a pressão arterial monitorizada continuamente, de forma não invasiva. Além disso, a realidade atual da saúde a nível global caminha para um sistema de soluções de telemonitorização. Nesse sentido, o trabalho futuro deve apontar para o desenvolvimento de tecnologias de monitorização sem braçadeira.