电子血压计可靠性的讨论与展望

霍旭阳

吉林医药学院 医学仪器教研室,吉林吉林 132013

[摘 要]本文主要综述近年来关于柯式音法汞柱血压计和示波法电子血压计的对比研究,分析各研究所用方法与结果,论证电子血压计的测量可靠性并提出关于电子血压计发展趋势的思考。

[关键词]电子血压计;示波法;柯氏音法

血压是一项重要的生理参数,血压值处于正常范围内是人体保持健康状态的必要条件,血压值也常被用作高血压等疾病的重要诊断依据。因此,准确、可靠地检测受试者个体的血压值,对于正确评价该受试者个体的生理、病理状态,具有重要价值。

当前,无创检测血压的方法有人工柯式音听诊法、示波法、电子柯氏音法、动脉张力测量法、动脉容积钳制法、脉搏波速度法、超声测压法、脉搏波特征参数法等[1-2]。2005年,美国心脏学会的声明认可了柯氏音听诊法与汞柱式血压计在无创血压测量中的金标准地位[2],而当前的电子血压计多采用示波法(测振法)无创检测血压。其他几种无创血压检测方法尽管已经被提出多年,并且开展了大量的相关研究,但是由于其准确性和可靠性问题而没有被广泛使用。

由于人工柯式音听诊法多采用汞柱式压力计,而汞具有挥发性和毒性,如果汞泄漏容易造成污染。很多国家已经禁止使用汞柱式压力计,而2013年1月在联合国框架下达成的《水俣汞防治公约》规定:2020年全面禁止含汞血压计等产品的生产和贸易[3]。因而,汞柱式血压计必将被取代[3],电子血压计是一个较好的选择。然而,人们对电子血压计检测血压的准确性问题一直存在疑问,也开展了很多相关的研究。本文综述近年来关于电子血压计可靠性的研究,并针对电子血压计的发展趋势展开讨论。

1 电子血压计可靠性研究现状

近年来,众多医务工作者和科研工作者针对示波法电子血压计与人工柯氏音法汞柱式血压计的检测结果展开对比,用以研究电子血压计的准确性与可靠性。在众多研究文献中,部分文献的研究结果说明电子血压计的测量结果是准确可靠的,而部分文献的研究结果则说明电子血压计检测结果与汞柱式血压计的检查结果存在差异。

李小玲等[4]针对1500名非高血压患者开展研究,并采用u检验处理测量结果,认为汞柱式血压计与电子血压计测量得到的收缩压和舒张压无统计学差异。提素芳等[5]对比了130位住院患者的汞柱式血压计与电子血压计的测量结果,通过t检验统计分析,认为两种方法测量到的收缩压无统计学差异,而舒张压有统计学差异。其他部分研究也认为臂式电子血压计与汞柱式血压计测量到的血压值无统计学差异,电子血压计可用于在临床中替代汞柱式血压计[6-22]

韦白杨等[23]使用电子血压计和汞柱式血压计测量了255位受试者的血压,使用配对t检验进行统计学分析,结果两种血压计测量得到的收缩压和舒张压都有统计学差异,因此认为电子血压计不能取代汞柱式血压计。从文献提供的收缩压Bland-Altman图可直观地看出电子血压计的测量结果大都高于汞柱式血压计的测量结果,最大差值超过30 mmHg,作者认为这种差别在临床上是不可以接受的。朱洁明[24]使用欧姆龙BP-203RⅧ C型电子血压计和普通汞柱式血压计测量了1043位体检人员的血压,使用配对t检验进行统计学处理,结果两种血压计测量得到的收缩压和舒张压都有统计学差异,电子血压计测得的收缩压值比汞柱式血压计测得值平均高15 mmHg,电子血压计测量值的假阳性率高达50.3%,作者认为电子血压计不适合用于心血管疾病的诊断或治疗监测。其他部分研究也表明电子血压计的测量结果的准确性较差,与汞柱式血压计的测量结果有统计学差异[25-32]。Aarnes等[33-34]和Hatz等[35]开展的动物实验研究则认为有创血压与示波法血压测量结果之间存在较大误差。

2 电子血压计可靠性的讨论

柯氏音听诊法的测量原理是:当袖带内压力在收缩压与舒张压之间时,动脉部分受阻,血流流过时形成湍流,使血管振动并产生声音,即为柯氏音;而当袖带内压力高于收缩压而使动脉被完全压闭或者袖带内压力低于舒张压而使动脉完全不受阻力时,则不产生声音。当袖带内压力缓慢下降时,听到的第一个声音和最后一个声音所对应的压力即为收缩压和舒张压[36]

示波法的测量原理是:当袖带内压力缓慢下降,动脉血管从完全压闭到部分打开再到完全打开的过程中,袖带内压力的波动会出现波动幅度逐渐增加再逐渐降低的变化趋势,通过分析波动幅度的变化计算出收缩压和舒张压[37]。血压计算方法一般分为两种:突变点法和幅度系数法,其中突变点法认为收缩压和舒张压处波动幅度会出现较大的变化,但是工程实践中突变点并不明显;幅度系数法认为波动幅度最大处为平均压,在波动幅度从小到大再逐渐变小的过程中,波动幅度分别达到最大波动幅度的某一固定比例处的压力即为收缩压和舒张压,但是不同受试者的幅度比例系数并不相同,一般通过大样本调查后选择某一固定比例。

柯氏音法的误差来源多为操作者主观因素,包括:操作者的听力、反应快慢、动作协调程度等[37-39],一般通过科学的培训,操作人员可以使用柯式音法准确测量血压。示波法的测量误差则主要来自于血压计算原理。示波法一般采用幅度系数法计算血压,向海燕等[40]的动物实验研究表明,不同个体的收缩压和舒张压所对应的幅度比例系数具有较大的离散性,认为使用同一个固定的比例系数估计所有动物的血压,会带来较大的误差。因而,示波法电子血压计采用固定比例系数计算血压时,对于部分受试者可以得到较为准确的测量结果,对于部分受试者存在较大的测量误差[37-41]

针对传统固定比例系数法存在的问题,Lee等[42]采用贝叶斯模型估计和计算血压,采用该方法得到的血压计算结果相比传统方法有一定改善,但是仍然存在较大的测量误差。Forouzanfar等[43]综述了近年来示波法血压计算方法的研究进展,包括:基于神经网络、基于各种模型、基于脉搏波形态、基于脉搏波传递时间等多种血压计算方法,认为这些新的血压计算方法都有各自的优缺点,对此仍需更多的研究,以期能够使用示波法准确测量血压。

在上述关于电子血压计可靠性的临床实验研究中,大多数研究都采用了t检验或配对t检验作为统计分析的方法。t检验是一种用来比较两组样本总体均数的差异是否显著的一种统计分析方法,它只适用于评价总体均数。而患者测量血压的最主要目的是得到该患者这一独立个体的真实血压值,进而评价该患者的生理病理状态。所以,使用t检验这种总体均数评价方法,来研究电子血压计对个体血压测量结果的准确性问题是不合适的。

在上述临床实验研究中,部分研究给出了电子血压计与汞柱式血压计测量误差的原始数据。在刘丽芳等[13]的研究中,收缩压误差超过10 mmHg的占17%,超过15 mmHg的占10%。在吴兆清[22]的研究中,收缩压或者舒张压的测量误差超过10 mmHg的比例占48%。两者都超过10 mmHg的比例占13%。在赵莹[25]的研究中给出了两种方法测量得到的收缩压和舒张压的对比散点图,从中可以看出,虽然两种方法的测量结果具有较大的相关性,但同时也具有较大的离散性。在马玉侠等[27]的研究中,收缩压测量误差大于10 mmHg的比例为36%,舒张压测量误差大于10 mmHg的比例为31%。在韦白杨等[23]、朱洁明[24]的研究中也观察到了较大比例的个体测量误差。从这些研究提供的原始数据中可以看出,使用电子血压计测量血压时,有较大比例的个体的血压测量误差超过10 mmHg,收缩压的测量误差甚至高达30 mmHg和61 mmHg。

评价电子血压计精度的BHS标准将血压计分为4级,A级最高、D级最低。只要电子血压计与汞柱式血压计测量结果误差小于5、10、15 mmHg的比例分别大于60%、85%和95%,那么该电子血压计就可以被评价为A级。但是,部分研究人员认为这种评价标准太宽松[43],有研究显示即使很小的血压测量误差,也可能会对健康产生较大的影响[44-47]。因此,即使示波法电子血压计与汞柱血压计测量结果无统计学差异,或对于部分被测者结果完全一致时,仍不能判定示波法电子血压计的测量结果是准确可靠的。

3 电子血压计发展趋势的几点思考

动物实验证实了示波法电子血压计的测量原理存在固有的局限性,临床实践观察到电子血压计对部分受试个体具有较大测量误差,而根据《水俣公约》,汞柱式血压计将在2020年被禁止使用,因而有必要研究更加准确可靠的无创血压电子检测方法。

3.1 使用柱状显示电子压力计替代汞柱式压力计

人工柯式音法仍然被认为是无创血压测量的金标准,但由于采用人工柯氏音法的汞柱式血压计一旦发生泄漏会引起环境污染,因此可以考虑使用基于LED或LCD柱式电子显示屏的电子压力计代替汞柱式压力计,只要保证电子压力计的静压测量精度,就可以在保持人工柯式音法金标准地位和测量习惯的同时,较好的解决环保问题[48]

3.2 提高电子柯氏音法的抗干扰能力

电子柯氏音法使用电子元件与电路代替人工听诊,理论上可以滤除操作人员的听力、反应速度等主观因素引入的误差。但在早期的工程实践中,多采用模拟电路和简单的逻辑电路判别柯氏音,无法有效滤除各种噪音与干扰的影响,测量结果的稳定性较差。近年来,研究人员从传感器设计[49]、噪声滤除算法[50]、柯氏音识别算法与示波法相结合[50-52]等多个角度开展研究,期望研究出具有较强抗干扰能力、较高测量稳定性与准确度的全自动电子柯氏音血压计。

3.3 标定受试个体的示波法测量误差

研究表明,示波法电子血压计具有较高的可重复性[6,31],这意味着在一段时间内,特定电子血压计对特定测量对象的测量误差较为固定。因此,医务人员可预先测定该误差,在自测过程中将电子血压计的测量结果减去测量误差,可得到更为准确的结果[24]

3.4 采用双袖带示波法

双袖带示波法采用一大一小两个袖带,其中大的袖带在近心端,用于阻断动脉血管,而小的袖带用于感应远心端的动脉波动[39]。但是,这种方法需要分别控制两个袖带的充放气和压力,袖带结构和控制电路比较复杂。根据白广芹等[12]的研究,对于双袖带示波法,仍有44%的受试者的测量误差超过5 mmHg,其中10%的受试者测量误差超过10 mmHg。

4 结论

示波法电子血压计的测量原理存在固有局限性,测量结果具有较大的个体差异,血压计算方法有待进一步研究。柯式音法仍然是无创血压测量的金标准,因此,临床推广采用柯氏音法的柱状电子血压计、深入研究新型干扰滤除方法和柯氏音识别算法、提升电子柯氏音法全自动血压计的抗干扰能力和测量稳定性是电子血压计未来的发展趋势[53]

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Discussion and Prospect on the Reliability of Electronic Sphygmomanometers

HUO Xu-yang
Teaching and Research Section of Medical Instrument, Jilin Medical University, Jilin Jilin 132013, China

Abstract:The paper reviewed comparative studies of the Korotkoff sound mercury sphygmomanometer and oscillometric electronic sphygmomanometer in recent years, and then analyzed the research methods and results. It also made an argumentation of the reliability of measurement with electronic sphygmomanometer, and put forward thinking about the development trend of electronic sphygmomanometers.

Key words:electric sphygmomanometers; oscillometric method; Korotkoff sound method

[中图分类号]R318.04

[文献标识码]A

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2016.08.020

[文章编号]1674-1633(2016)08-0071-04

收稿日期:2015-07-26

修回日期:2015-08-16