等效听诊法无创自动测量血压计的提出

解良勤 刘彦刚

目前，无创自动测量血压计主要有听诊法(又称柯氏音法)和示波法(又称振荡法)[1]，但其测量准确度均不理想。通过仔细观察传统听诊器法水银血压计测量血压的过程，发现伴随着柯氏音响的同时，水银柱会抖动。根据水银柱第一次抖动和最后一次抖动确定收缩压和舒张压的现象，认真分析提出等效听诊法无创自动测量血压计，它能使测量准确度大幅度提高，并指出在现有示波法无创自动测量血压计的基础上实现等效听诊法无创自动测量血压计，不仅可行，而且非常简易[2-3]。

1 听诊法无创自动测量血压计

听诊法无创自动测量血压计采用拾音传感器技术，模拟真人去听柯氏音实现自动测量血压。测量血压时，将装有拾音传感器的袖带缠在被测者的上臂，由电子线路自动控制气泵给袖带升压，气压升至听不到柯氏音后，此时袖带压力高于收缩压。电子线路又自动控制气泵停止升压并控制排气阀开始排气，使袖带压力慢慢下降。在此过程中由拾音传感器检测柯氏音，并确定收缩压和舒张压。从测量原理上讲，该法为复现传统听诊器法，但外界的干扰问题尚未解决好。由于拾音传感器技术不如真人的分辨能力，不能准确地分辨真正的柯氏音与外界干拢音，其测量准确度一直无法提高。

2 示波法无创自动测量血压计

示波法无创自动测量血压计，与听诊法无创自动测量血压计类似，也是由气泵和排气阀自动使袖带升压和慢慢降压，只是由灵敏压力传感器取代了拾音传感器。利用灵敏压力传感器检测袖带内气体压力，并提取随脉搏波动的微弱的压力波动信号。现有示波法理论认为：当袖带压力P远高于收缩压时，压力波动信号消失，随着袖带压力下降，压力波动信号开始出现。当袖带压力从高于收缩压降到收缩压Ps以下时，压力波动信号波会突然增大，在平均压Pm时幅值达到最大值，然后压力波动信号又随袖带压力下降而衰减(如图1所示)。示波法无创自动测量血压计就是根据该压力波动信号幅度与袖带压力之间的关系来估计血压的。压力波动信号最大值对应的是平均压Pm，收缩压Ps和舒张压Pd分别由对应压力波动信号最大幅值的比例来确定。测量血压时，随着袖带压力的下降,血管由阻断变导通，这一过程会在袖带中产生一系列的小脉冲。将小脉冲拾取出来，将其峰值连成曲线，得出包络线(如图2所示)。

图1 示波法中脉搏波波幅与袖带压力的对应关系

图2 袖带内产生的小脉冲图

示波法判定收缩压和舒张压的具体方法很多，主要可以归纳为两种：波形特征法和幅度系数法。波形特征法基本原理是利用压力波动信号包络线的拐点测量血压，上升时拐点对应的袖带压力为收缩压，下降时拐点对应的袖带压力为舒张压。这种方法测量的个体适应性较差，测量精度不稳定，已逐渐被幅度系数法所替代。

幅度系数法又称“归一法”。它是将某时刻压力波动信号的幅值与压力波动信号的最大幅值相比较进行归一化处理，通过确定收缩压和舒张压的归一化系数来识别收缩压与舒张压(如图3所示)。其中，As为收缩压对应的压力波动信号幅度，Am为平均压所对应的压力波动信号的幅度，Ad为舒张压对应的压力波动信号幅度，As／Am为收缩压Pd的归一化值，Ad／Am为舒张压Ps的归一化值，Pc为袖带压力，横坐标的正方向代表排气过程中袖带内压力的不断减小。As／Am=Cs，Ad／Am=Cd，分别对应收缩压和舒张压的位置。根据测得的压力波动信号幅值和对应的静压力，就可以得出收缩压Ps、舒张压Pd和平均压Pm。

图3 归一化值曲线

产品幅度系数的确定，一般是在做型式试验时，依据ISO81060－2：2009《无创血压计—第2部分：自动测量型血压计临床验证试验》，用待定型的无创自动测量血压计测量志愿者真人的血压的同时，由两位有临床经验的医师用传统听诊器法测量同一真人的血压，按两位医师测得的平均值确定对应的幅度系数。不同人群对应的系数不一定相同；甚至同一人在不同时期幅度系数也不完全相同。使得采用幅度系数的示波法无创自动测量血压计，其准确度也不理想。而且各示波法无创自动测量血压计生产厂家，设定的幅度系数分散性较大。以至于JJG692—2010《无创自动测量血压计》[4]，无法向JJG270—2008《血压计和血压表》[5]那样检定示值误差，而只能是检定血压示值重复性。如果被检无创自动测量血压计重复地给出错误的示值也会误认为是合格的，显然不合理[6-7]。

3 等效听诊法无创自动测量血压计

通过分析、观察传统听诊器法水银血压计测量血压的过程：测量血压时，测量者将袖带缠在被测者的上臂，听诊器放在肱动脉处，测量者戴好听诊器,关闭排气阀并用气球使袖带升压，气压升至听不到“咚”的声音为止，此时袖带的压力高于收缩压。再打开排气阀使袖带慢慢降压，并注意水银柱压力计示值，直到听到第一声“咚”的声音，此时水银柱压力计示值为收缩压。

换言之，当袖带压力与肱动脉内血压相同时，会发出“咚”的声音，因为袖带的压力是从高于收缩压开始慢慢下降，第一次与周而复始变化的肱动脉内血压相等的点，当然最有可能是脉动血压的最高值即收缩压。压力继续慢慢下降，在降到舒张压之前，袖带的压力一直与周而复始变化的肱动脉内血压有相等的点，所以期间一直能听到一声声“咚”的声音。当袖带压力降到低于收缩压后，因为袖带压力没有与肱动脉内血压相等的点，所以“咚”的声音消声。

医学临床实践表明，消声前最后一声“咚”的声音，水银柱压力计的示值为舒张压。由于袖带压力是慢慢降低的，脉动内的血压最后一次与袖带压力相等的点，有可能是脉动血压的最低值即舒张压。这样测得的收缩压和舒张压仍有一定分散性。因为袖带压力开始下降的时刻相对于血压的脉动的随机性，且压力下降的速度不是特定的。使得袖带压力与脉动血压相等时，不可能正好是收缩压和舒张压。通常测得的收缩压较实际的收缩压略低，而测得的舒张压又较实际舒张压略高。

在用传统听诊器法水银血压计测量血压时，伴随着听诊器听到“咚”的声响时，水银柱会抖动。即袖带压力与脉动的血压相等时，不仅听诊器中能听到“咚”的声音，还会导致袖带压力的一个波动。通过反应验证，在用水银血压计测量血压时，根据观察到的第一次水银柱抖动和最后一次水银柱抖动，来确定收缩压和舒张压，与用听诊器法测量血压相差无几。由于水银柱惯性较大，且水银与玻璃管壁之间毕竟存在阻滞，所以观察水银柱抖动的灵敏度和准确度不如使用听诊器听“咚”的声音高，特别是在舒张压处水银柱的抖动更不易察觉。如果用敏感的压力传感器检测袖带压力和压力波动，并采用电子技术来给出第一次和最后一次压力波动时的袖带压力，即收缩压和舒张压，既保留了传统听诊器法血压计准确度高的优点，又回避了听诊法无创自动测量血压计抗外部干扰能力差之不足，该法为等效听诊法无创自动测量血压计(如图4所示)。

图4 等效听诊法无创自动血压计袖带内压力波动信号与袖带内压力对应关系

在袖带慢慢降压的过程中，第一次出现压力波动时，对应的袖带压力为收缩压Ps；最后一次出现压力波动时，对应的袖带压力为舒张压Pd。在示波法无创自动测量血压计的基础上，要实现等效听诊法无创自动测量血压计很容易。硬件无需作任何改变，仍然是由气泵和排气阀自动使袖带升压和慢慢降压，利用灵敏压力传感器检测袖带内气体压力，并提取随脉搏波动的微弱的压力波动信号。只要对软件编程稍作修改[8-10]，即收缩压Ps和舒张压Pd的判定，改原来的幅度系数法为：在袖带慢慢降压的过程中，当灵敏压力传感器检测第一次压力波动时，对应的袖带压力为收缩压Ps；当检测到最后一次压力波动时，对应的袖带压力为舒张压Pd即可。

之所以称之为等效听诊法无创自动测量血压计，是因为柯氏音与压力波动(或者说振动)不是相互孤立的。声音的定义是能引起听觉的声振。即：声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。没有振动，柯氏音无从而来，因此血压的波动与柯氏音只是同一物理现象的两种表象。

4 结语

传统听诊器柯式音法血压计，由于其很长的临床实际应用历史，已经成为人们公认的标准,即使不利于制造自动测量血压计，但已经成为标准，长期的临床经验都是基于此，要改良它的确很难(之所以说是改良，因为现提出的等效听诊法无创自动测量血压计只是不用其音作为判据，而用产生该声音的振动作为判据)！现在的听诊法无创自动测量血压计和示波法无创自动测量血压计准确度都不理想，应该寻找新的无创自动测量血压方法，在此抛砖引玉先提出等效听诊法无创自动测量血压计。

[1]姚翔.基于示波法的无创血压测量[J].中国医学装备,2007,4(7):24－26.

[2]刘坚强,王永才.基于示波法的电子血压计系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(4):62－65.

[3]彭国意,张郑波.基于示波法和柯氏音法的双综电子血压计测量系统[J].医疗装备,2008(11):1－4.

[4]朱俊杰,高杨,屠立猛,等.JJG692—2010无创自动测量血压计[M].北京:中国计量出版社,2010.

[5]屠立猛,胡安伦,龚丽影,等.JJG270—2008血压计和血压表[M].北京:中国计量出版社,2008.

[6]朱俊杰,刘丽.加强血压测量仪器强制管理需要技术法规的保证[J].中国计量,2001(6):19.

[7]张政波,吴太虎.无创血压测量技术与进展[J].中国医疗器械杂志,2003,27(3):196－199.

[8]刘敬华,于红玉,邓军民.基于示波法原理的无创血压测量模块的应用[J].中国医疗设备,2008,23(9):35－36.

[9]钱峰,刘晰.基于示波法的电子血压计的实现[J].仪器仪表学报,2006,27(6):1534－1535.

[10]黄建新,刘怀.基于示波法的无创血压监护仪的设计[J].南京师范大学学报(工程技术版),2005,5(1):25－27.