无创动态血压监测技术研究进展

欧辉彬

海口市人民医院 医学工程处,海南海口 570208

[摘 要]本文主要介绍动态血压监测(Ambulatory Blood Pressure Monitoring,ABPM)技术研究进展。文章首先简介了其系统工作原理及新技术运用,并通过动态监测与偶测血压技术比较展示出其独有的临床诊断优势,然后列举了ABPM技术的最新进展,并对这项技术的发展前景进行了展望。

[关键词]动态血压测量;传感器;微处理器;偶测血压

引言

动态血压监测(Ambulatory Blood Pressure Monitoring,ABPM)最先于1961年由美国人Sokolo提出。1962年,美国Remler公司生产出第一台无创半自动动态血压监测装置。1969年,英国牛津大学Stott Bevan创立动脉内有创ABPM技术。美国太空试验室于1970年创造了无创性ABPM技术,并于1983年应用于宇宙飞船内。1989年,ABPM技术开始逐渐应用于临床。

近年来,无创24 h ABPM技术已在全世界范围内引起了医学界的广泛关注,成为临床高血压病诊断以及指导评价降压治疗的重要手段之一。ABPM测量并实时记录个体昼夜24 h内间隔特定时间的血压值,它可以准确、有效帮助医生诊断高血压,剔除假性高血压,有效制定治疗方案,进行药物评价,以达到平稳地控制病人血压的目的。ABPM通过受检者佩带的血压记录仪连续记录血压,避免了单次血压测量之间的客观差异和“白大衣现象”(患者见到穿白大衣的医生后可能会精神紧张,导致血液中出现过多儿茶酚胺,使心跳加快,外周血管收缩,阻力增加,血压上升,即所谓“白大衣现象”)。它有助于筛选临界及轻度高血压、有助于评价降压药物的降压效果,探讨靶器官损伤程度并估计预后等。动态血压监测指标包括收缩压、舒张压,平均动脉压、心率以及它们的最高值和最低值,还包括≥21.3/12.6 kPa(160/95 mmHg)或/和≥18.7/12.0 kPa(140/90 mmHg)的百分数等项目[1]

1 ABPM原理

ABPM系统(记录器)硬件基于示波法测量血压原理,采取逐步释压震荡测量法,系统主要由中央处理器、压力传感器、信号预处理电路、多路A/D转换、驱动电路、网络通信和气路等部分组成。记录器由充放气装置和控制装置组成,按设置好的程序运行,通过内置气泵为袖带充气,在充放气过程中压力传感器取得脉搏信号并输入到微处理器进行分析处理,得到收缩压、舒张压、脉搏等数据。原始数据储存于存储器中,测量结束后通过计算机进行处理和分析[2]。系统采用大容量的Flash闪存存储血压数据和系统文件,采用液晶显示器和菜单控件,具有良好的人机对话界面,可实时显示监测信息,具有良好24 h动态血压数据编辑功能。同时,系统也实现了24 h动态血压数据及心电图数据的同步显示,并提供与PC机通信的USB接口。系统原理框图[3],见图1。

图1 ABPM系统原理框图

微处理器是该系统的核心,它完成血压信号采集、预处理、存储及人机接口控制等,还通过键盘接收系统进行参数设置和命令控制并传送测量数据(包括收缩压、舒张压、心律和脉压波形等数据),以及对气泵、排气阀及模数转换的控制及测量过程中的各种算法实现[4]。ABPM的血压测量大多采用示波法,通过检测袖带充放气和动脉搏动产生的复合压力信号的变化对血压值进行测定。气阀的开关由微处理器控制,实现袖带内压力的智能化控制,压力传感器承担袖带内压力的检测。由于压强变化产生的差动电信号只有几uV,而漂移偏压却为20 uV左右,并混有大量高频噪声信号,为了得到并分离出脉搏信号和血压信号,必须对采集到的复合压力信号进行预处理,滤除无用的高频干扰信号、漂移信号,保留反映脉搏波和袖带压力的电信号,并分别送入多路A/D转换器进行模数转换,然后通过微处理器进行数字滤波等数字处理。信号预处理模块由运算放大器,高、低通滤波器等组成,具有共模抑制比高、功耗低等特点,适应弱信号放大[5]。气路由一个气泵和两个排气阀(阶梯放气阀和泄气阀)组成,用于对袖带的充、放气控制。充气时,两个排气阀关闭,由气泵对袖带充气;放气时,阶梯放气阀能实现精准放气,具有反应迅速的特点;而泄气阀则在阶梯放气阀测量结束或出现故障时实现大流量放气。气泵和两个排气阀的工作状态由微处理器精准控制[6]

2 ABPM临床应用优势

2.1 使高血压诊断更加准确科学

血压的高低影响着全身各组织器官(包括心、脑、肾等要害部位)的血液供给,以平均每分钟75次心跳计算,每人平均一天会有十几万个血压值。人体血压易受多种因素的影响而产生变化,如环境变化、运动水平、情绪紧张程度、不同的生理病理状况等。由此可知,偶测血压值只是全天某一时刻血压值,不能反映血压的平均水平,更不能揭示血压的波动节律以及日常工作生活中的血压状况[7]。单纯采用偶测血压监测,可能高估或低估高血压患者的血压控制情况。研究表明,如仅根据偶测血压<140/90 mmHg判断血压达标情况,血压控制率一般<50%,如果采用24 h平均血压<130/80 mmHg为判断血压达标标准,血压控制率可达80%[8]。因此,在首次诊断高血压时,采用ABPM可以有效鉴别出“白大衣现象”,而在降压治疗过程中,同样需要进行24 h ABPM监测[9]

2.2 及时分析血压控制状况

有些患者白天测血压控制良好,而夜间血压却控制不佳,这可能与所选择的降压药物不合适或药物剂量不足有关。增加降压药物的剂量可以增加降压幅度以及有效延长降压药物的作用时间,从而有利于白天血压、夜间血压及晨峰血压等的控制[10]。因此,在条件允许的情况下,所有高血压患者均需进行24 h ABPM,这是诊断高血压和判断血压是否得到有效控制的可靠标准。

2.3 有效分析血压波动特点

偶测血压提供的仅是瞬时血压,难以客观反映病人全天工作和休息时血压水平,更难以反映患者在各环境条件下由于生理或病理变化导致的血压波动情况。若测量血压恰为患者缓解期,容易出现误诊。而24 h ABPM能测量人体昼夜不同时间段内的瞬时血压,得到的数据远比偶测血压值丰富,可有效克服偶测血压在临床诊断上的盲目性。

2.4 客观评价高血压患者病情

从临床角度来看,评估血压升高的程度要比单纯诊断高血压更为重要,动态血压水平较高者病情相应较重。同样是高血压患者,一个人24 h内血压有两次超过140/90 mmHg,达到170/100 mmHg,另一个人虽然血压最高只达到160/ 95 mmHg,却有15次超过140/90 mmHg,显然后者的病情更重。在ABPM中,把这组数据结果称为“血压负荷值”。另外,以患者每天血压超过标准值的次数占所有测量次数的百分比来分析病情严重程度,假设以130/90 mmHg为白天血压标准上限,若白天共测了24次血压,其中有12次超过了130/90 mmHg,则血压负荷值为50%(12/24),即白天有一半血压都是超标的,可推断出这位患者白天血压控制不理想,病情较重。此外,还可以通过昼夜血压节律评估高血压病的严重程度[11]

2.5 科学判断预后

血压升高造成的心血管损害,是循环系统长期承受过高压力的结果,偶测血压并不能反映个体的平均血压水平。24 h ABPM的血压值与心血管事件的相关性明显优于偶测血压,可用于预测心血管病发作。此外,凌晨血压突然升高者,更容易发生心脑血管意外。

2.6 合理指导药物治疗

通过ABPM可以明确诊断高血压,缓解就诊人员的心理负担。可客观评价治疗过程中休息与活动状态下昼夜节律和药物作用的持续时间,根据血压高峰与低谷时间,选择作用长短不一的降压药物,调整剂量和服药时间,从而能够更有效地控制血压,减少药物的副作用[12]

3 ABPM新技术与研究进展

(1)具有24 h动态血压数据编辑及统计功能。数据可回放至动态心电系统,对24 h动态血压数据及心电图数据同步分析显示;可以提供同一病人多次测量,出具不同时期的血压对比分析报告;提供多种统计图表(趋势图、柱状图、饼图、比较图)以及拟合线数据报告等。

(2)动态血压数据可读入动态心电报告中,形成动态血压及动态心电二合一数据报告。具有自动重测,动态血压监护仪自动零位置,血压、心率数据记录及显示,血压、心率数据图表显示及打印输出等功能。

(3)升级至卫星血压监测系统,实现异地数据会诊分析。病例数据双层保护,即使误删软件,病例数据亦不会丢失。使用Windows 2000/XP/vista/7操作平台,功能强大,操作简洁方便;无需手工干预,自动进行24 h的血压测量;采用模糊时间测量法,最大程度降低某些病人的白大衣综合征,使数据更加准确可靠;开关按钮具备更节电更人性化的休眠功能,可以根据医生需要随时启动或进入休眠状态;可以储存大量病例数据,随时回放病例数据[13]

(4)ABPM记录系统能显示患者站立、卧床、行走等体位状态下的血压数值。当患者处于激烈运动状态时停止测压;停止运动后待心率、血压平稳后自动恢复血压测量,从而最大限度减少测量误差。

(5)24 h动态血压均值不仅是诊断高血压的指标,同时也是脑血管事件的独立预测指标。通过ABPM可早期发现动态脉压和血压均值的异常,从而达到有效降压和预防靶器官损害的目的。

(6)有研究表明,24 h昼夜血压节律与高血压引起的心脑血管等靶器官损坏有密切关系。夜间血压持续处于较高水平者,靶器官损害的进展加速,急性心肌梗死、心源性猝死、室性心律失常、脑卒中等心脑血管事件的发生率明显提高。这提示血压连续上升可能是导致心肌缺血、缺氧的触发因素,目前已经明确动态血压比偶测血压能更准确地预测高血压靶器官损害,判断高血压病情程度及预后。在预测高血压患者死亡率方面,ABPM优于偶测血压[14-15]

4 ABPM不足与展望

随着ABPM在高血压监测中的应用发展,ABPM相较偶测血压已经显示出了诸多优点,在各国得到广泛应用,但该技术本身存在一定的局限性,还需继续完善。首先,其准确性有待提高,目前还缺乏中心性大规模研究来验证ABPM的准确性,患者体位对测定也有一定影响;其次,ABPM设备种类繁多、价格较贵、应用软件不统一、检查费时。

尽管如此,ABPM仍是一项有发展前景的诊断技术,随着监测技术的日益进步和临床研究的不断深入,该技术必将对高血压的诊断、靶器官损害的预测、高血压病人的管理及治疗带来巨大帮助。

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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

Abstract: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.

Key words:ambulatory blood pressure monitoring; sensor; microprocessor; casual blood pressure

[中图分类号]R443.5

[文献标识码]A

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2016.11.019

[文章编号]1674-1633(2016)11-0078-03

收稿日期:2015-10-22

修回日期:2015-11-26