無創(chuàng)連續(xù)血壓測量技術(shù)的研究進(jìn)展

魏安海，尹軍，萇飛霸，李姝穎，周德強(qiáng)，顏樂先

第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所醫(yī)學(xué)工程科，重慶 400042

無創(chuàng)連續(xù)血壓測量技術(shù)的研究進(jìn)展

魏安海，尹軍，萇飛霸，李姝穎，周德強(qiáng)，顏樂先

第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院野戰(zhàn)外科研究所醫(yī)學(xué)工程科，重慶 400042

本文介紹了無創(chuàng)連續(xù)血壓測量技術(shù)的重要性，重點分析了動脈張力法、容積補(bǔ)償法、脈搏波速傳導(dǎo)法和脈搏波特征參數(shù)測定法的原理、研究現(xiàn)狀及難點，并根據(jù)研究現(xiàn)狀對無創(chuàng)血壓測量技術(shù)的發(fā)展提出了展望。

無創(chuàng)連續(xù)血壓測量；動脈張力法；容積補(bǔ)償法；脈搏波速傳導(dǎo)法；脈搏波特征參數(shù)法

0 前言

血壓作為人體的重要生理參數(shù)能及時反映出人體生理健康狀況，是心臟和血管功能健康狀況評估的重要依據(jù)，廣泛應(yīng)用于臨床疾病診斷、圍術(shù)期觀察系統(tǒng)循環(huán)功能等。傳統(tǒng)的人工柯氏音法由于存在觀察誤差和“白大衣”效應(yīng)，提供的瞬時血壓不能反映患者在休息或日常生活中的血壓水平，很難觀測到患者在各種生理或病理狀態(tài)下的血壓波動。動脈插管法雖然能進(jìn)行連續(xù)的血壓測量，但其具有有創(chuàng)、易感染等缺點，相對有創(chuàng)血壓測量技術(shù)而言，無創(chuàng)血壓測量技術(shù)具有安全、方便操作等優(yōu)點，在臨床上具有更廣闊的應(yīng)用前景。近年來，無創(chuàng)連續(xù)血壓測量技術(shù)在各方面都有了較大的突破，本文重點講解了動脈張力法、容積補(bǔ)償法、脈搏波速傳導(dǎo)法和脈搏波特征參數(shù)測定法在無創(chuàng)連續(xù)血壓測量中的研究進(jìn)展[1-5]。張力法，主要適用于橈動脈、股動脈和頸動脈等淺表動脈，施加外部壓力使位于骨骼附近動脈成扁平狀，當(dāng)血管被外部壓力壓扁時，血管壁的內(nèi)周應(yīng)力發(fā)生改變，當(dāng)血管內(nèi)壓力與外力相等時，通過安置于動脈部位的壓力傳感器來測量該表面的壓力，此時測得逐拍的動脈壓力波形的即為動脈血壓，再依據(jù)傳遞函數(shù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換計算出中心動脈壓[6]，動脈張力法測量原理，見圖1。

圖1 動脈張力法測量原理

1 無創(chuàng)連續(xù)血壓測量方法

1.1 動脈張力法

動脈張力法（Applanation Tonometry Method）又稱扁平

新加坡公司研發(fā)了一款A(yù)-PULSE CASPal?無創(chuàng)血壓監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括4部分：A-PULSE CASPal?測量儀、BPro?監(jiān)測儀的腕部傳感器、基于A-PULSE CASP?內(nèi)置血壓測量和計算公式、內(nèi)置示波法血壓測量模塊。其中BPro?監(jiān)測儀采用改進(jìn)的扁平張力法在腕部橈動脈處測中心動脈壓和脈搏波其他相關(guān)參數(shù)，并通過其應(yīng)用軟件包分析傳感器采集的數(shù)據(jù)，獲得實時動態(tài)血壓以及脈搏波其他相關(guān)參數(shù)[7-8]。

美國研發(fā)的TL-200無創(chuàng)動脈血壓監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作原理是將壓力傳感器和手鐲置于橈動脈搏動處，并固定在橈骨頭的側(cè)腹面，緊靠橈骨莖突的內(nèi)側(cè)，最后通過固定板將手固定。傳感器通過橫向和縱向搜索，找到脈搏最強(qiáng)點所處位置，其后固定于信號最強(qiáng)點處，并進(jìn)行實時連續(xù)的動脈血壓監(jiān)測。其收縮壓、舒張壓和平均壓平均差均在5 mmHg左右，而且其標(biāo)準(zhǔn)偏差均不超過8 mmHg[6-9]，美國TL-200無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)，見圖2。

圖2 美國TL-200無創(chuàng)血壓測量系統(tǒng)

瑞士公司開發(fā)的“血壓手表”，其采用瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實驗室（EMPA）研制的壓阻纖維做腕帶。壓阻腕帶可檢測接觸皮膚的壓力或者位移，壓阻纖維被壓縮或拉伸時，阻值改變，產(chǎn)生電信號，修正測量血壓值。該裝置目前已處于臨床試驗階段。該公司還計劃針對運動市場開發(fā)一款“精簡”樣式[10]。

此外還有日本公司研發(fā)的CBM系列儀器等，動脈張力法的測量優(yōu)點是精度較高，無需每次測量時定標(biāo)，基本能夠?qū)崿F(xiàn)較長時間無創(chuàng)連續(xù)血壓的測量。動脈張力法要求傳感器對位移和壓力有較高的靈敏度，使用時傳感器必須緊壓在靠近骨骼的動脈上且需要保持傳感器測量位置相對固定。當(dāng)被測者生理狀態(tài)改變，有可能因外力和平均壓的改變不一致而產(chǎn)生測量誤差。

1.2 容積補(bǔ)償法

恒定容積法（Vascular Unloading Technique）又稱為容積補(bǔ)償法或容積振動法，當(dāng)施加的血管壁外壓力總和與血管內(nèi)周應(yīng)力相等時，動脈血管處于恒定容積狀態(tài)，此時血管壁的直徑不再受血壓波動的影響，通過對恒定容積狀態(tài)下的外加壓力的測量間接得到血壓值，利用血管自身的強(qiáng)非線性力學(xué)特性而形成的血壓檢測方法即為恒定容積法。采用恒定容積法時，首先通過對袖帶加壓控制血管的內(nèi)外壓差，然后再利用光電容積檢測法檢測血管的內(nèi)容積，最后通過觀察光電容積曲線的出現(xiàn)點以及振幅最大點所對應(yīng)的袖帶壓力，來確定最高血壓以及平均血壓，間接地計算出最低血壓[11]。

恒定容積法雖然可以實現(xiàn)連續(xù)血壓測量，但使用恒定容積法測量血壓時，需要在被測部位保持一定的壓力，當(dāng)長時間測量血壓時，位于袖帶下部的靜脈血管在外壓作用下一直處于壓閉狀態(tài)，導(dǎo)致靜脈充血，從而影響測量精度。恒定容積法長時間測量會給被檢測者帶來不舒適感甚至壓痛感，佩戴舒適性較差，同時測量裝置復(fù)雜，不適合在航空航天等較小空間環(huán)境下使用。

荷蘭的醫(yī)療公司出品的連續(xù)血壓產(chǎn)品，通過手指的動脈壓傳感器來記錄心跳產(chǎn)生的血壓數(shù)據(jù)，將手指動脈壓轉(zhuǎn)換為肱動脈壓，達(dá)到實時測量血壓，其采用流模型技術(shù)算出血流動力學(xué)參數(shù)及其變化趨勢，并利用RTF技術(shù)校準(zhǔn)標(biāo)定血壓值。

美國研發(fā)的NIBP100D連續(xù)血壓測量系統(tǒng)采用一種血壓計技術(shù)記錄動脈脈搏壓力，通過采集手指脈搏壓力來實現(xiàn)連續(xù)逐跳的血壓信號?？蓪崟r測量舒張壓、收縮壓、平均血壓值、心率等，其測量精度為±5 mmHg（0.6 kPa）[12]。

1.3 脈搏波速法

脈搏波速法是依據(jù)脈搏波沿動脈傳播速率與動脈血壓間具有正相關(guān)性的特點而提出的，通過測得的脈搏波速間接推算動脈血壓值。脈搏波速通常選取臂上兩點，測量脈搏波在兩點間的傳遞時差，通過時差間接計算波速，再利用血壓和波速之間的正相關(guān)推算出動脈血壓值[13]。

浙江大學(xué)李頂立等人利用脈搏波傳導(dǎo)時間與血壓的關(guān)系方程，對不同個體分別進(jìn)行方程參數(shù)標(biāo)定，從而實現(xiàn)無創(chuàng)血壓連續(xù)測量。儀器誤差＜ 8 mmHg，均方差值＜ 8 mmHg，優(yōu)于美國醫(yī)療器械促進(jìn)學(xué)會（AAMI）推薦的標(biāo)準(zhǔn)差不超過8 mmHg的標(biāo)準(zhǔn)[14-15]。

MIT工程師開發(fā)出一款可穿戴式無創(chuàng)血壓測量裝置，該測量裝置只有手表大小，通過測量手腕和小拇指間的脈搏波信號時差，計算得出血壓，通過一塊內(nèi)置的電池供電，能實現(xiàn)24 h動態(tài)血壓監(jiān)測。設(shè)備通過三軸向加速傳感器判斷運動狀態(tài)，幫助系統(tǒng)校正測量誤差[16]。

1.4 脈搏波特征參數(shù)測定法

脈搏波參數(shù)測定法是通過脈搏波提取出能充分反映血壓的特征點，根據(jù)脈搏波原理和動脈彈性腔理論建立血壓與脈搏波特征參數(shù)間的相關(guān)關(guān)系，以達(dá)到無創(chuàng)血壓測量的目的。脈搏波中常見的波特征參數(shù)有：脈動周期、主波高度、降中峽高度、降中峽相對高度、重搏波高度、重搏波相對高度等。2011年，KIM、呂海姣等建立脈搏波特征參數(shù)和血壓間的關(guān)系方程，并以此來估計收縮壓和舒張壓，其收縮壓和舒張壓標(biāo)準(zhǔn)方差＜5 mmHg，平均方差＜3 mmHg，此外，焦學(xué)軍、孟兆輝、湯池等學(xué)者都做了大量研究[17-20]。

2 總結(jié)

連續(xù)實時監(jiān)測血壓具有非常重要的臨床價值，無創(chuàng)連續(xù)血壓測量方法是當(dāng)前國內(nèi)外血壓檢測的一個共同趨勢。動脈張力法與容積補(bǔ)償法精度較高，初步實現(xiàn)了24 h動態(tài)血壓連續(xù)測量，但動脈張力法長時間測量血壓時要保持傳感器測量位置相對固定較為困難，容積補(bǔ)償法長時間測量會導(dǎo)致靜脈充血而影響測量精度，給被檢測者帶來不舒適感甚至壓痛感，且測量裝置較為復(fù)雜。脈搏波傳導(dǎo)測血壓雖然能解決張力測定法與容積補(bǔ)償法裝置復(fù)雜、佩戴舒適性較差等問題，但由于個體之間差異較大，生理參數(shù)間的相對性對各種因素的影響非常敏感，且尚無脈搏波傳導(dǎo)和動脈壓相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，脈搏波會隨著個體的差異而有所改變，影響血壓測量精度。若能對不同個體進(jìn)行分別定標(biāo)，將多種檢測手段相結(jié)合，改進(jìn)數(shù)據(jù)處理方法，找出脈搏波傳導(dǎo)與人體血壓變化的相關(guān)關(guān)系，則血壓測量的精度將會有進(jìn)一步提高，無創(chuàng)血壓技術(shù)將會有更加廣闊的應(yīng)用空間和市場前景。

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Research Progress in Non-Invasive Continuous Blood Pressure Measurement

WEI An-hai, YIN Jun, CHANG Fei-ba, LI Shu-ying, ZHOU De-qiang, YAN Le-xian
Department of Medical Engineering, Institute of Surgery Research, Daping Hospital, The Third M ilitary Medical University, Chongqing 400042, China

This paper introduced the importance of non-invasive continuous blood pressure measurement. Moreover, the applanation tonometry method, vascular unloading technique, pulse wave velocity and characteristic parameter were analyzed emphatically. This paper also described the basic principles, the present research and the technical difficulties. Finally, the further development was prospected.

non-invasive continuous blood pressure measurement；applanation tonometry method；vascular unloading technique；pulse wave velocity；characteristic parameter

TH772+.2；R443+.5

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.11.021

1674-1633（2015）11-0068-03

2015-03-11

2015-06-04

尹軍，高級工程師。

通訊作者郵箱：gaiety@126．com