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无创血压检测技术及进展
时间：2010-08-24 09:10:08 来源： 作者：
| ABSTRACT This paper presents in research progress, principles, characteristics and clinical application of non-invasive continuous blood pressure measurement methods. Illustrate and compare the advantages and disadvantages of different measurement methods, including auscultatory method, oscillometric method, vascular unloading technique, applanation tonometry method, ultra-sound method, pulse wave velocity method and blood pressure measurement method using characteristic parameters of pulse wave. This paper also analyzes the tendency of blood pressure measurement, and prospects the new methods to improve the precision of survey, extends the clinical application and increases the different position of measurement. Key words： non-invasive, blood pressure measurement, oscillometric method, pulse wave method 血压是反映心血管功能的重要生理参数，是诊断疾病、观察治疗效果和进行预后判断的重要依据，血压分为动脉压和静脉压，通常所说的血压指的是动脉血压，动脉压又包括收缩压(SP)和舒张压(DP)，一个心动周期内动脉血压的时域平均值称为平均动脉压(MAP)。 血压的检测分为直接测量法和间接测量法，直接测量法又称有创检测，它测量的是血管内压力；间接法又称无创检测，它往往通过血流来反映血压。 在有创检测时需将导管插入血管，通过压力传感器来获得血压值，该方法的测量结果是血压测量中最准确的，是血压测量的“金标准”[1]。 临床上将装配压力传感器的导管直接插入待测动脉中，结合现代电子测量技术，实现对动脉压的直接测量。此测量技术不仅能用来实时测量和监护动脉压，而且还能用来对中心静脉压、肺动脉、肺毛细血管楔压和左心房、左心室压力的进行实时检测和监护。由于直接检测法是有创的，在临床应用中给病人和医护人员带来许多不便，增加了许多可能发生的合并症（如：感染、血栓、出血、栓塞等）。因此，临床上除危重患者及大手术的血压测量等特殊需要外，一般不采用该方法。 无创检测法一般是通过检测动脉相关特征信号并对其进行分析处理，既而获得动脉血压值，它可进一步细分为间断性测量和连续性测量两类。由于血压参数受身体状况、环境条件及生理韵律等诸多因素的影响，单次测量或断续测量的结果存在较大差别，而连续测量方法可在每个心动周期测量血压，在临床和医学研究中具有更重要的意义。 1无创血压检测的传统方法 1.1无创间断测压法 1.1.1柯氏音听诊法 柯氏音听诊法(Auscultatory Method)，是临床应用最广泛的无创检测手段之一。其基本原理是利用充气袖带压迫动脉血管，随着袖带压力的下降，动脉血管从完全阻闭到渐开，再到全开的变化过程，通过辨别动脉血流受阻过程中的声音及相应的压力点来确定收缩压和舒张压，其中血流声音是血液流动过程中由湍流和血管壁的振动引起的。 在实际应用中，此法将柯氏音各项的变化作为判断指征，因此：①测得的收缩压较以直接法测得的真实值低9-13mmHg，舒张压高6-13 mmHg[2]；②该方法只能用于对血压的间断即时测定，而不能获得连续血压值；③该方法完全依赖于临床医师的耳朵和眼睛，因此重复性差，准确度在很大程度上依赖于临床医师的经验[3]；④柯氏音听诊法无法直接测量出动脉平均压，只能用近似公式MAP=(SP+2DP)/3进行估算；⑤该方法的血压测量值易受环境噪声干扰，且部分病例难以测出(如低血压等)。 为了克服此法的缺点并满足对血压的自动测量，出现了基于柯氏音法的自动血压测量装置。但是该方法容易受到外界噪音的影响，逐渐被其它测量技术(如示波法)的自动血压测量仪器所代替。 1.1.2示波法
图2 超声法原理图 1.2无创连续测压法 1.2.1恒定容积法 恒定容积法(vascular unloading technique)又称为容积补偿法、伺服血量压力法或者连续血管去负荷法。其技术原理是当在血管壁施加预置的参考压力使动脉处于去负荷状态，然后采用伺服系统补偿因动脉内压的变化引起的动脉容积变化，从而使动脉容积维持去负荷动脉容积，此时袖套内压等于动脉内压。预置的参考压力可设定血管最大容积的1/3时的压力[6]。 容积补偿法的测量部位一般选择手指端，采用光电描记法测定血管容积，即通过探测光线穿透组织后透光率的变化来探测血管容积的变化，手指血压计就是采用这种方法设计而成。 采用容积补偿法可以连续测量每搏血压，且可检测出动脉血压细微的变化。但在临床应用中我们总结出：①由于气囊压力的作用，长时间测量会导致静脉充血而影响测量精度，同时会给被测者带来不适；②采用容积补偿法测得的平均压和舒张压较为准确，但是收缩压的离散性较大，没有达到AAMI推荐的标准差不超过1.067Kpa(8mmHg)的标准[7]；③通过光电描记法测得的信号幅度无法区分变化是来自血管壁直径的变化，还是其他因素导致的血管顺应性的改变。总体而言该方法测得的血压值需要进一步校准才能作为临床诊断的依据，才能够满足跟踪血压变化的要求。 1.2.2扁平张力法 扁平张力法(Applanation Tonometry Method)主要适用于浅表动脉，通过对位于骨骼附近的体表动脉部分施加外压，使其呈扁平状态，此时作用在该表面的力与动脉中的压力近似成比例[8]。因此可以通过对安置于桡动脉部位的压力换能器来测量该表面上的压力，从而得到动脉压波形，并且检出动脉搏动的最大及最小信号以获得血压值。 测定时应当注意：①传感器放置在动脉上的位置至关重要，因为操作者的手的活动和受检者的活动可能产生假象；②向下按的力量要刚好能将动脉压平；③探头要尽量与血管轴线垂直。 2.无创连续血压检测的新进展 无创血压的监测从最初的柯氏音法发展到目前较为常用的容积补偿法和示波法，从对心音的测量发展到对压力、血管容积的测定，后者逐渐去摆脱了基于对心音测定而受到的噪音影响，并通过改善硬件设计，不断提高测量精度，减少了误差。在测量部位上的选择上，也由上臂改为手腕挠、尺动脉处；在测量部件上，采用具有袖带尺寸自动识别的血压测量系统等来提高精度。为了满足现代医学需要，本着精度高、舒适感强等原则，目前无创血压测定开始发展基于超声、脉搏波及多种检测方法联用的各种测量方法。 2.1超声法 超声法( Ultra-Sound Method )是应用多普勒原理，由体表发射的超声波探知血管壁和血流的运动情况[9]（其原理见图2）。测量时将超声发射和接收晶体置于袖带下，8MHz的振荡源发生超声波，当超声遇到运动的血管壁时，其回波发生频移。频移范围在40-4OOHz范围内，并且血管壁移动速度以及血流速度成比例。当袖带压介于收缩压和舒张压之间时，血管会随着心搏开放与闭合。随着袖带压力的增加血管的开放和闭合的时间间隔就随着减小，直到开放和闭合点重合，此即为收缩压；反之，当袖带压力减小时，开放和闭合的时间间隔增加，直到闭合信号和下次的开放信号重合，此即为舒张压。 超声法的优点在于适用范围广，可应用于成人、儿童、以及低血压的测量，抗噪声能力强。同时，超声法可以再现动脉波。缺点在于受试者的活动会引起传感器和血管间的声波途径的变化。 2.2.3脉搏波测定方法 目前，脉搏波可通过张力法、光电容积描记法(PPG)等方法测量得到。光电容积法测定是由发光二极管发出的光照射被测组织，其中血液吸收和衰减后由光敏三极管接收，动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的，完成光信号到电信号的转变之后将信号经后置电路滤波、放大、A/D转换和进一步处理[19]。即可得到容积脉搏波的血流变化（光电容积脉搏波）。张力法是通过将压力检测探头置于动脉脉动最明显处，下压血管与骨上，当动脉表面被压平时，探头所记的压力就是真实的动脉内压力，原理和眼科测定眼内压相同。英国生产的BP-50型全自动血压测量仪就采取了这种原理。 3 总结与展望 随着医学不断进步，人们不断寻求安全、准确、稳定、舒适、便捷的血压测定方法。无创连续血压测量方法能够连续测得每搏血压值且能够长时间检测血压波形变化，为疾病诊断治疗提供了更为丰富的依据。因此，在临床监护和连续检测血压变化方面具有传统方法无可比拟的优势，成为今后血压测量方法的发展趋势。 目前扁平张力法和容积补偿法是较为成熟的测量方法，但其没有摆脱气囊在血压测量过程中对人体的束缚，在舒适度及运动状态下的检测方面也存在欠缺。因此，固有的缺陷将限制这两种方式的发展空间。而目前新型的脉搏波法，为连续测量血压提供了一个良好的前景。采用这种方法设计的测量设备结构简单、操作方便、彻底摆脱了袖带的束缚，使被测者的舒适感增强，如果进一步改进数据处理方法以提高测量精度，必将具有广阔的发展前景。 对于测量部位的单一性，则更应该有大的改善。就目前无创动脉血压检测的方式来看，大多数采取的测量部位是桡动脉及肱动脉，但往往不同的重症病患者对测量部位的选取有较高的要求，仅仅限制在四肢末梢动脉上，对于那些肢体或体表不健全、末梢循环较差的患者来说，达不到无创检测的要求。因此，我们应力在将测量部位扩大化，将测量部位定位在躯干或近心部位的血管。我们有理由相信，随着生物医学工程及其相关技术的发展，无创连续血压检测技术必将向着更加简便、准确和可靠的方向发展。 参 考 文 献 1. 朱俊杰.血压(示波法)监护仪质量与计量问题的研究[J].中国医疗器械信息,2002,8(2):37-38. 2. Spainski A. Standard algorithm of blood pressure measurement by oscillometric method [J]. Med Biol Eng Comput,1992,30(6):671. 3. Spainski A. Standard algorithm of blood pressure measurement by oscillometeric method [J].Med Biol Eng Comout,1993,31(2):204. 4. 李天钢,卞正中.监护仪中振荡法无创血压测量方法的研究[J].中国医疗器械杂志,2003,27(4):244-246. 5. Mauck GW, Sminth CR, Geddes LA, et al. The meaning of the point of maximum oscillations in cuff pressure in the indirect measurement of blood pressure[J]. J Biomench Eng.1980,102(1):28-33. 6. Penaz J. Photoelectric measurement of blood pressure, vulmne and flow in the finger[C].Digest of 10th International Conference on Medical Engineering,Dresden,Germany,1973.104-105. 7. Imholz BP, Wieling W, van Montfrans GA, et al. Fifteen years experience with finger arterial pressure monitoring assessment of the technology[J]. Cardiovasc Res,1998,38(3):605-16. 8. Ng KG, Small CF. Survey of automated noninvasive blood pressure monitors[J].Clin Eng,1994,19(6):452-75. 9. 郑方,范从源.麻醉设备学[M].北京:人民卫生出版社,2006:145-146. 10. 乔爱科.动脉中的脉搏波理论[J].生物医学工程学杂志,2000,17(1):95-100. 11. 罗志昌,张松.脉搏波波形特征信息的研究[Jl.北京工业大学学报,1996, 2(1):71-79. 12. 焦学军,房兴业.利用脉搏波特征参数连续测量血压的方法研究[J].生物医学工程学杂志,2002,19(2):217-220. 13. Bazzett HC, Dfeyer NB. Measurement of pulse wave velocity[J]. Physiol,1992,63(5):94-115. 14. Naidu MU, Reddy BM, Yashmaina S, et al. Validity and reproducibility of arterial pulse wave velocity measurement using new device with oscillometric technique: a pilot study[J]. Biomed Eng Online, 2005, 23(4):49-51. 15. 王炳和,相敬林.一种无创测定桡动脉脉搏波速度的方法及影响脉搏波速度的因素[J].生物医学工程学杂志,2000,17(2):179-182. 16. Maguire M, Ward T, Markham C, et al. A comparative study in the use of brachial photoplethysmography and the QRS complex as timing references in determination of pulse transit time[J].Engineering in Medicine and Biology Society,2001,18(5):215-218. 17. 陆渭明.对利用脉搏波传播速度间接测量血压时主要影响因素的研究[J].中国生物医学工程学报,1995,14(1):88-93. 18. 向海燕,俞梦孙.用脉搏波传导时间实现血压连续测量[J].医疗卫生装备,2006,27(2):19-21. 19. 韩文波,曹维国,张精慧.光电式脉搏波监测系统[J].长春光学精密机械学院学报,1999,22(4):30-34. |
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