无创连续血压测量技术的研究进展

魏安海，尹军，苌飞霸，李姝颖，周德强，颜乐先

第三军医大学大坪医院野战外科研究所医学工程科，重庆 400042

无创连续血压测量技术的研究进展

魏安海，尹军，苌飞霸，李姝颖，周德强，颜乐先

第三军医大学大坪医院野战外科研究所医学工程科，重庆 400042

本文介绍了无创连续血压测量技术的重要性，重点分析了动脉张力法、容积补偿法、脉搏波速传导法和脉搏波特征参数测定法的原理、研究现状及难点，并根据研究现状对无创血压测量技术的发展提出了展望。

无创连续血压测量；动脉张力法；容积补偿法；脉搏波速传导法；脉搏波特征参数法

0 前言

血压作为人体的重要生理参数能及时反映出人体生理健康状况，是心脏和血管功能健康状况评估的重要依据，广泛应用于临床疾病诊断、围术期观察系统循环功能等。传统的人工柯氏音法由于存在观察误差和“白大衣”效应，提供的瞬时血压不能反映患者在休息或日常生活中的血压水平，很难观测到患者在各种生理或病理状态下的血压波动。动脉插管法虽然能进行连续的血压测量，但其具有有创、易感染等缺点，相对有创血压测量技术而言，无创血压测量技术具有安全、方便操作等优点，在临床上具有更广阔的应用前景。近年来，无创连续血压测量技术在各方面都有了较大的突破，本文重点讲解了动脉张力法、容积补偿法、脉搏波速传导法和脉搏波特征参数测定法在无创连续血压测量中的研究进展[1-5]。张力法，主要适用于桡动脉、股动脉和颈动脉等浅表动脉，施加外部压力使位于骨骼附近动脉成扁平状，当血管被外部压力压扁时，血管壁的内周应力发生改变，当血管内压力与外力相等时，通过安置于动脉部位的压力传感器来测量该表面的压力，此时测得逐拍的动脉压力波形的即为动脉血压，再依据传递函数进一步转换计算出中心动脉压[6]，动脉张力法测量原理，见图1。

图1 动脉张力法测量原理

1 无创连续血压测量方法

1.1 动脉张力法

动脉张力法（Applanation Tonometry Method）又称扁平

新加坡公司研发了一款A-PULSE CASPal®无创血压监测系统，该系统主要包括4部分：A-PULSE CASPal®测量仪、BPro®监测仪的腕部传感器、基于A-PULSE CASP®内置血压测量和计算公式、内置示波法血压测量模块。其中BPro®监测仪采用改进的扁平张力法在腕部桡动脉处测中心动脉压和脉搏波其他相关参数，并通过其应用软件包分析传感器采集的数据，获得实时动态血压以及脉搏波其他相关参数[7-8]。

美国研发的TL-200无创动脉血压监测系统，该系统工作原理是将压力传感器和手镯置于桡动脉搏动处，并固定在桡骨头的侧腹面，紧靠桡骨茎突的内侧，最后通过固定板将手固定。传感器通过横向和纵向搜索，找到脉搏最强点所处位置，其后固定于信号最强点处，并进行实时连续的动脉血压监测。其收缩压、舒张压和平均压平均差均在5 mmHg左右，而且其标准偏差均不超过8 mmHg[6-9]，美国TL-200无创血压测量系统，见图2。

图2 美国TL-200无创血压测量系统

瑞士公司开发的“血压手表”，其采用瑞士联邦材料科学与技术实验室（EMPA）研制的压阻纤维做腕带。压阻腕带可检测接触皮肤的压力或者位移，压阻纤维被压缩或拉伸时，阻值改变，产生电信号，修正测量血压值。该装置目前已处于临床试验阶段。该公司还计划针对运动市场开发一款“精简”样式[10]。

此外还有日本公司研发的CBM系列仪器等，动脉张力法的测量优点是精度较高，无需每次测量时定标，基本能够实现较长时间无创连续血压的测量。动脉张力法要求传感器对位移和压力有较高的灵敏度，使用时传感器必须紧压在靠近骨骼的动脉上且需要保持传感器测量位置相对固定。当被测者生理状态改变，有可能因外力和平均压的改变不一致而产生测量误差。

1.2 容积补偿法

恒定容积法（Vascular Unloading Technique）又称为容积补偿法或容积振动法，当施加的血管壁外压力总和与血管内周应力相等时，动脉血管处于恒定容积状态，此时血管壁的直径不再受血压波动的影响，通过对恒定容积状态下的外加压力的测量间接得到血压值，利用血管自身的强非线性力学特性而形成的血压检测方法即为恒定容积法。采用恒定容积法时，首先通过对袖带加压控制血管的内外压差，然后再利用光电容积检测法检测血管的内容积，最后通过观察光电容积曲线的出现点以及振幅最大点所对应的袖带压力，来确定最高血压以及平均血压，间接地计算出最低血压[11]。

恒定容积法虽然可以实现连续血压测量，但使用恒定容积法测量血压时，需要在被测部位保持一定的压力，当长时间测量血压时，位于袖带下部的静脉血管在外压作用下一直处于压闭状态，导致静脉充血，从而影响测量精度。恒定容积法长时间测量会给被检测者带来不舒适感甚至压痛感，佩戴舒适性较差，同时测量装置复杂，不适合在航空航天等较小空间环境下使用。

荷兰的医疗公司出品的连续血压产品，通过手指的动脉压传感器来记录心跳产生的血压数据，将手指动脉压转换为肱动脉压，达到实时测量血压，其采用流模型技术算出血流动力学参数及其变化趋势，并利用RTF技术校准标定血压值。

美国研发的NIBP100D连续血压测量系统采用一种血压计技术记录动脉脉搏压力，通过采集手指脉搏压力来实现连续逐跳的血压信号。可实时测量舒张压、收缩压、平均血压值、心率等，其测量精度为±5 mmHg（0.6 kPa）[12]。

1.3 脉搏波速法

脉搏波速法是依据脉搏波沿动脉传播速率与动脉血压间具有正相关性的特点而提出的，通过测得的脉搏波速间接推算动脉血压值。脉搏波速通常选取臂上两点，测量脉搏波在两点间的传递时差，通过时差间接计算波速，再利用血压和波速之间的正相关推算出动脉血压值[13]。

浙江大学李顶立等人利用脉搏波传导时间与血压的关系方程，对不同个体分别进行方程参数标定，从而实现无创血压连续测量。仪器误差＜ 8 mmHg，均方差值＜ 8 mmHg，优于美国医疗器械促进学会（AAMI）推荐的标准差不超过8 mmHg的标准[14-15]。

MIT工程师开发出一款可穿戴式无创血压测量装置，该测量装置只有手表大小，通过测量手腕和小拇指间的脉搏波信号时差，计算得出血压，通过一块内置的电池供电，能实现24 h动态血压监测。设备通过三轴向加速传感器判断运动状态，帮助系统校正测量误差[16]。

1.4 脉搏波特征参数测定法

脉搏波参数测定法是通过脉搏波提取出能充分反映血压的特征点，根据脉搏波原理和动脉弹性腔理论建立血压与脉搏波特征参数间的相关关系，以达到无创血压测量的目的。脉搏波中常见的波特征参数有：脉动周期、主波高度、降中峡高度、降中峡相对高度、重搏波高度、重搏波相对高度等。2011年，KIM、吕海姣等建立脉搏波特征参数和血压间的关系方程，并以此来估计收缩压和舒张压，其收缩压和舒张压标准方差＜5 mmHg，平均方差＜3 mmHg，此外，焦学军、孟兆辉、汤池等学者都做了大量研究[17-20]。

2 总结

连续实时监测血压具有非常重要的临床价值，无创连续血压测量方法是当前国内外血压检测的一个共同趋势。动脉张力法与容积补偿法精度较高，初步实现了24 h动态血压连续测量，但动脉张力法长时间测量血压时要保持传感器测量位置相对固定较为困难，容积补偿法长时间测量会导致静脉充血而影响测量精度，给被检测者带来不舒适感甚至压痛感，且测量装置较为复杂。脉搏波传导测血压虽然能解决张力测定法与容积补偿法装置复杂、佩戴舒适性较差等问题，但由于个体之间差异较大，生理参数间的相对性对各种因素的影响非常敏感，且尚无脉搏波传导和动脉压相关关系的统一标准，脉搏波会随着个体的差异而有所改变，影响血压测量精度。若能对不同个体进行分别定标，将多种检测手段相结合，改进数据处理方法，找出脉搏波传导与人体血压变化的相关关系，则血压测量的精度将会有进一步提高，无创血压技术将会有更加广阔的应用空间和市场前景。

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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

尹军，高级工程师。

通讯作者邮箱：gaiety@126．com