無創(chuàng)動態(tài)血壓監(jiān)測技術研究進展

歐輝彬

?？谑腥嗣襻t(yī)院 醫(yī)學工程處，海南?？?570208

無創(chuàng)動態(tài)血壓監(jiān)測技術研究進展

歐輝彬

?？谑腥嗣襻t(yī)院 醫(yī)學工程處，海南?？?570208

本文主要介紹動態(tài)血壓監(jiān)測（Ambulatory Blood Pressure Monitoring，ABPM）技術研究進展。文章首先簡介了其系統(tǒng)工作原理及新技術運用，并通過動態(tài)監(jiān)測與偶測血壓技術比較展示出其獨有的臨床診斷優(yōu)勢，然后列舉了ABPM技術的最新進展，并對這項技術的發(fā)展前景進行了展望。

動態(tài)血壓測量；傳感器；微處理器；偶測血壓

引言

動態(tài)血壓監(jiān)測（Ambulatory Blood Pressure Monitoring，ABPM）最先于1961年由美國人Sokolo提出。1962年，美國Remler公司生產(chǎn)出第一臺無創(chuàng)半自動動態(tài)血壓監(jiān)測裝置。1969年，英國牛津大學Stott Bevan創(chuàng)立動脈內有創(chuàng)ABPM技術。美國太空試驗室于1970年創(chuàng)造了無創(chuàng)性ABPM技術，并于1983年應用于宇宙飛船內。1989年，ABPM技術開始逐漸應用于臨床。

近年來，無創(chuàng)24 h ABPM技術已在全世界范圍內引起了醫(yī)學界的廣泛關注，成為臨床高血壓病診斷以及指導評價降壓治療的重要手段之一。ABPM測量并實時記錄個體晝夜24 h內間隔特定時間的血壓值，它可以準確、有效幫助醫(yī)生診斷高血壓，剔除假性高血壓，有效制定治療方案，進行藥物評價，以達到平穩(wěn)地控制病人血壓的目的。ABPM通過受檢者佩帶的血壓記錄儀連續(xù)記錄血壓，避免了單次血壓測量之間的客觀差異和“白大衣現(xiàn)象”（患者見到穿白大衣的醫(yī)生后可能會精神緊張，導致血液中出現(xiàn)過多兒茶酚胺，使心跳加快，外周血管收縮，阻力增加，血壓上升，即所謂“白大衣現(xiàn)象”）。它有助于篩選臨界及輕度高血壓、有助于評價降壓藥物的降壓效果，探討靶器官損傷程度并估計預后等。動態(tài)血壓監(jiān)測指標包括收縮壓、舒張壓，平均動脈壓、心率以及它們的最高值和最低值，還包括≥21.3/12.6 kPa（160/95 mmHg）或/和≥18.7/12.0 kPa（140/90 mmHg）的百分數(shù)等項目[1]。

1 ABPM原理

ABPM系統(tǒng)（記錄器）硬件基于示波法測量血壓原理，采取逐步釋壓震蕩測量法，系統(tǒng)主要由中央處理器、壓力傳感器、信號預處理電路、多路A/D轉換、驅動電路、網(wǎng)絡通信和氣路等部分組成。記錄器由充放氣裝置和控制裝置組成，按設置好的程序運行，通過內置氣泵為袖帶充氣，在充放氣過程中壓力傳感器取得脈搏信號并輸入到微處理器進行分析處理，得到收縮壓、舒張壓、脈搏等數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)儲存于存儲器中，測量結束后通過計算機進行處理和分析[2]。系統(tǒng)采用大容量的Flash閃存存儲血壓數(shù)據(jù)和系統(tǒng)文件，采用液晶顯示器和菜單控件，具有良好的人機對話界面，可實時顯示監(jiān)測信息，具有良好24 h動態(tài)血壓數(shù)據(jù)編輯功能。同時，系統(tǒng)也實現(xiàn)了24 h動態(tài)血壓數(shù)據(jù)及心電圖數(shù)據(jù)的同步顯示，并提供與PC機通信的USB接口。系統(tǒng)原理框圖[3]，見圖1。

圖1 ABPM系統(tǒng)原理框圖

微處理器是該系統(tǒng)的核心，它完成血壓信號采集、預處理、存儲及人機接口控制等，還通過鍵盤接收系統(tǒng)進行參數(shù)設置和命令控制并傳送測量數(shù)據(jù)（包括收縮壓、舒張壓、心律和脈壓波形等數(shù)據(jù)），以及對氣泵、排氣閥及模數(shù)轉換的控制及測量過程中的各種算法實現(xiàn)[4]。ABPM的血壓測量大多采用示波法，通過檢測袖帶充放氣和動脈搏動產(chǎn)生的復合壓力信號的變化對血壓值進行測定。氣閥的開關由微處理器控制，實現(xiàn)袖帶內壓力的智能化控制，壓力傳感器承擔袖帶內壓力的檢測。由于壓強變化產(chǎn)生的差動電信號只有幾uV，而漂移偏壓卻為20 uV左右，并混有大量高頻噪聲信號，為了得到并分離出脈搏信號和血壓信號，必須對采集到的復合壓力信號進行預處理，濾除無用的高頻干擾信號、漂移信號，保留反映脈搏波和袖帶壓力的電信號，并分別送入多路A/D轉換器進行模數(shù)轉換，然后通過微處理器進行數(shù)字濾波等數(shù)字處理。信號預處理模塊由運算放大器，高、低通濾波器等組成，具有共模抑制比高、功耗低等特點，適應弱信號放大[5]。氣路由一個氣泵和兩個排氣閥（階梯放氣閥和泄氣閥）組成，用于對袖帶的充、放氣控制。充氣時，兩個排氣閥關閉，由氣泵對袖帶充氣；放氣時，階梯放氣閥能實現(xiàn)精準放氣，具有反應迅速的特點；而泄氣閥則在階梯放氣閥測量結束或出現(xiàn)故障時實現(xiàn)大流量放氣。氣泵和兩個排氣閥的工作狀態(tài)由微處理器精準控制[6]。

2 ABPM臨床應用優(yōu)勢

2.1 使高血壓診斷更加準確科學

血壓的高低影響著全身各組織器官（包括心、腦、腎等要害部位）的血液供給，以平均每分鐘75次心跳計算，每人平均一天會有十幾萬個血壓值。人體血壓易受多種因素的影響而產(chǎn)生變化，如環(huán)境變化、運動水平、情緒緊張程度、不同的生理病理狀況等。由此可知，偶測血壓值只是全天某一時刻血壓值，不能反映血壓的平均水平，更不能揭示血壓的波動節(jié)律以及日常工作生活中的血壓狀況[7]。單純采用偶測血壓監(jiān)測，可能高估或低估高血壓患者的血壓控制情況。研究表明，如僅根據(jù)偶測血壓＜140/90 mmHg判斷血壓達標情況，血壓控制率一般＜50%，如果采用24 h平均血壓＜130/80 mmHg為判斷血壓達標標準，血壓控制率可達80%[8]。因此，在首次診斷高血壓時，采用ABPM可以有效鑒別出“白大衣現(xiàn)象”，而在降壓治療過程中，同樣需要進行24 h ABPM監(jiān)測[9]。

2.2 及時分析血壓控制狀況

有些患者白天測血壓控制良好，而夜間血壓卻控制不佳，這可能與所選擇的降壓藥物不合適或藥物劑量不足有關。增加降壓藥物的劑量可以增加降壓幅度以及有效延長降壓藥物的作用時間，從而有利于白天血壓、夜間血壓及晨峰血壓等的控制[10]。因此，在條件允許的情況下，所有高血壓患者均需進行24 h ABPM，這是診斷高血壓和判斷血壓是否得到有效控制的可靠標準。

2.3 有效分析血壓波動特點

偶測血壓提供的僅是瞬時血壓，難以客觀反映病人全天工作和休息時血壓水平，更難以反映患者在各環(huán)境條件下由于生理或病理變化導致的血壓波動情況。若測量血壓恰為患者緩解期，容易出現(xiàn)誤診。而24 h ABPM能測量人體晝夜不同時間段內的瞬時血壓，得到的數(shù)據(jù)遠比偶測血壓值豐富，可有效克服偶測血壓在臨床診斷上的盲目性。

2.4 客觀評價高血壓患者病情

從臨床角度來看，評估血壓升高的程度要比單純診斷高血壓更為重要，動態(tài)血壓水平較高者病情相應較重。同樣是高血壓患者，一個人24 h內血壓有兩次超過140/90 mmHg，達到170/100 mmHg，另一個人雖然血壓最高只達到160/ 95 mmHg，卻有15次超過140/90 mmHg，顯然后者的病情更重。在ABPM中，把這組數(shù)據(jù)結果稱為“血壓負荷值”。另外，以患者每天血壓超過標準值的次數(shù)占所有測量次數(shù)的百分比來分析病情嚴重程度，假設以130/90 mmHg為白天血壓標準上限，若白天共測了24次血壓，其中有12次超過了130/90 mmHg，則血壓負荷值為50%（12/24），即白天有一半血壓都是超標的，可推斷出這位患者白天血壓控制不理想，病情較重。此外，還可以通過晝夜血壓節(jié)律評估高血壓病的嚴重程度[11]。

2.5 科學判斷預后

血壓升高造成的心血管損害，是循環(huán)系統(tǒng)長期承受過高壓力的結果，偶測血壓并不能反映個體的平均血壓水平。24 h ABPM的血壓值與心血管事件的相關性明顯優(yōu)于偶測血壓，可用于預測心血管病發(fā)作。此外，凌晨血壓突然升高者，更容易發(fā)生心腦血管意外。

2.6 合理指導藥物治療

通過ABPM可以明確診斷高血壓，緩解就診人員的心理負擔。可客觀評價治療過程中休息與活動狀態(tài)下晝夜節(jié)律和藥物作用的持續(xù)時間，根據(jù)血壓高峰與低谷時間，選擇作用長短不一的降壓藥物，調整劑量和服藥時間，從而能夠更有效地控制血壓，減少藥物的副作用[12]。

3 ABPM新技術與研究進展

（1）具有24 h動態(tài)血壓數(shù)據(jù)編輯及統(tǒng)計功能。數(shù)據(jù)可回放至動態(tài)心電系統(tǒng)，對24 h動態(tài)血壓數(shù)據(jù)及心電圖數(shù)據(jù)同步分析顯示；可以提供同一病人多次測量，出具不同時期的血壓對比分析報告；提供多種統(tǒng)計圖表（趨勢圖、柱狀圖、餅圖、比較圖）以及擬合線數(shù)據(jù)報告等。

（2）動態(tài)血壓數(shù)據(jù)可讀入動態(tài)心電報告中，形成動態(tài)血壓及動態(tài)心電二合一數(shù)據(jù)報告。具有自動重測，動態(tài)血壓監(jiān)護儀自動零位置，血壓、心率數(shù)據(jù)記錄及顯示，血壓、心率數(shù)據(jù)圖表顯示及打印輸出等功能。

（3）升級至衛(wèi)星血壓監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)異地數(shù)據(jù)會診分析。病例數(shù)據(jù)雙層保護，即使誤刪軟件，病例數(shù)據(jù)亦不會丟失。使用Windows 2000/XP/vista/7操作平臺，功能強大，操作簡潔方便；無需手工干預，自動進行24 h的血壓測量；采用模糊時間測量法，最大程度降低某些病人的白大衣綜合征，使數(shù)據(jù)更加準確可靠；開關按鈕具備更節(jié)電更人性化的休眠功能，可以根據(jù)醫(yī)生需要隨時啟動或進入休眠狀態(tài)；可以儲存大量病例數(shù)據(jù)，隨時回放病例數(shù)據(jù)[13]。

（4）ABPM記錄系統(tǒng)能顯示患者站立、臥床、行走等體位狀態(tài)下的血壓數(shù)值。當患者處于激烈運動狀態(tài)時停止測壓；停止運動后待心率、血壓平穩(wěn)后自動恢復血壓測量，從而最大限度減少測量誤差。

（5）24 h動態(tài)血壓均值不僅是診斷高血壓的指標，同時也是腦血管事件的獨立預測指標。通過ABPM可早期發(fā)現(xiàn)動態(tài)脈壓和血壓均值的異常，從而達到有效降壓和預防靶器官損害的目的。

（6）有研究表明，24 h晝夜血壓節(jié)律與高血壓引起的心腦血管等靶器官損壞有密切關系。夜間血壓持續(xù)處于較高水平者，靶器官損害的進展加速，急性心肌梗死、心源性猝死、室性心律失常、腦卒中等心腦血管事件的發(fā)生率明顯提高。這提示血壓連續(xù)上升可能是導致心肌缺血、缺氧的觸發(fā)因素，目前已經(jīng)明確動態(tài)血壓比偶測血壓能更準確地預測高血壓靶器官損害，判斷高血壓病情程度及預后。在預測高血壓患者死亡率方面，ABPM優(yōu)于偶測血壓[14-15]。

4 ABPM不足與展望

隨著ABPM在高血壓監(jiān)測中的應用發(fā)展，ABPM相較偶測血壓已經(jīng)顯示出了諸多優(yōu)點，在各國得到廣泛應用，但該技術本身存在一定的局限性，還需繼續(xù)完善。首先，其準確性有待提高，目前還缺乏中心性大規(guī)模研究來驗證ABPM的準確性，患者體位對測定也有一定影響；其次，ABPM設備種類繁多、價格較貴、應用軟件不統(tǒng)一、檢查費時。

盡管如此，ABPM仍是一項有發(fā)展前景的診斷技術，隨著監(jiān)測技術的日益進步和臨床研究的不斷深入，該技術必將對高血壓的診斷、靶器官損害的預測、高血壓病人的管理及治療帶來巨大幫助。

[1] 郭皓,袁勇,王瑋.動態(tài)血壓監(jiān)測臨床應用現(xiàn)狀與進展[J].醫(yī)學綜述,2008,14(1):105-107

[2] 劉教瑜.舒軍單片機原理及應用[M].2版.武漢:武漢理工大學出版社,2014.

[3] 劉寶華,候藍田,張力,等.一種新型血壓計的研制[J].燕山大學學報,2005,29(1):59-63.

[4] 沈建華,楊艷琴.MSP430系列單片機16位超低功耗單片機原理與實踐[M].北京:北京航空航天大學出版社,2008.

[5] 皮喜田,李雙雙,劉洪英.基于DSP的血壓計設計與實踐[J].中國生物醫(yī)學工程學報,2011,30(3):428-432.

[6] 徐克,周奇,韋云隆.無創(chuàng)血壓測量[J].重慶工學院報(自然科學版),2008,22(1):164-167.

[7] Dajani HR,Leung RST.The Measurement of Blood Pressure During sleep[A].Medical Measurements and Applications.IEEE lnternational workshop on[C].IEEE,2008:120-123.

[8] Mena LJ,Felix VG,Ostos R,et al.Mobile Personal Health System for Ambulatory Blood Pressure Monitoring[J].Comput Math Methods Med,2013.

[9] Stergiou GS,Kollias A,Destoun A,et al.Automated blood pressure measurement in atrial fibrillation: a systematic review and metaanalysis[J].J Hypertens,2013,31(1):215-216.

[10] 劉力生.中國高血壓防治指南2010[J].中華心血管病雜志,2011, 39(7):579-616.

[11] 余振球.實用高血壓學[M].北京:科學出版社,2007.

[12] 沈文錦.動態(tài)血壓監(jiān)測的臨床應用[J].心臟雜志,2000,12(1): 45-47.

[13] 許衛(wèi)春,賀忠海.遠程血壓監(jiān)測系統(tǒng)[J].電子測量技術,2005,12 (5):14-16.

[14] 李榮.應用24h動態(tài)血壓觀察正常高值血壓人群中的早期靶器官損害[J].醫(yī)學論壇雜志,2008,29(11):96-97.

[15] 張啟潤.動態(tài)血壓監(jiān)測在高血壓診治中的價值[J].心血管病防治知識學術版,2014,(1):22-24.

Progress in Research on Non-Invasive Ambulatory Blood Pressure Monitoring Technology

OU Hui-bin
Department of Biomedical Engineering, Haikou People's Hospital, Haikou Hainan 570208, China

This paper introduced the progress in research on Ambulatory Blood Pressure Monitoring (ABPM) technology. It firstly described the operating principle of this system and the application of new technology and showed the specific advantage of clinical diagnosis in comparison with dynamic monitoring and casual blood pressure. As a result, the paper listed the new progress of ABPM technology and made a prospect on the future development of this technology.

ambulatory blood pressure monitoring; sensor; microprocessor; casual blood pressure

R443.5

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.11.019

1674-1633(2016)11-0078-03

2015-10-22

2015-11-26

作者郵箱：ohb6269@163.com