智能手表检测正常成人和高血压患者左腕脉搏波传导时间的探讨

王利a,何史林b,李蓓c,郭俊艳a,雷永红d,刘琼e

中国人民解放军总医院海南分院a.护理部;b.信息科;c.急诊科;d.病案管理科;e.医务部,海南 三亚 572013

[摘 要]目的 初步估计正常成人和高血压患者左腕脉搏波传导时间(Pulse Wave Transit Time,PWTT)所在的范围,探讨二者之间的差异,为早期预测血管硬化提供依据。方法 采用便利抽样法对内科门诊49例高血压患者,112例正常成人通过智能手表采集左腕脉搏波和心电信号,通过相关算法转换成PWTT,进行统计分析。结果 高血压患者左腕PWTT为(273.96±54.932)ms,正常值范围为258.18~289.74 ms;正常成人左腕PWTT为(294.38±49.761)ms,正常值范围为285.06~303.70 ms;与正常成人相比高血压患者左腕PWTT平均缩短20.42 ms,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 左腕PWTT在(258.18,285.06)ms提示有高血压血管硬化风险可能性大;(285.06,289.74)ms建议到医院进行血管硬化风险系统检查;(289.74,303.70)ms提示无明显血管硬化风险可能性大。

[关键词]脉搏波传导时间;高血压;动脉硬化;筛查;智能手表

引言

脉搏波传导时间(Pulse Wave Transit Time,PWTT)是指压力脉搏在血管里相隔一定距离的两个位置距离内传播所需时间△t[1]。它可以代替脉搏波速(Pulse Wave Velocity,PWV)来间接反映各种危险因素对动脉血管的损伤,即可以早期评估动脉血管结构和功能的异常,为具有心脑血管疾病风险的高危人群早期预测动脉血管损伤提供依据,其数据采集过程更加简便易行[2-3]。但是,目前尚无可以让患者在家庭中就能进行血管损伤评估的方法,使居家心脑血管高危风险人群的血管损伤早期预测难以实现。因此,通过该智能手表采集高血压患者和正常成人的左腕PWTT并进行分析对后期居家心血管事件高危人群的血管硬化早期风险预测具有重要意义。

1 对象与方法

1.1 研究对象

对2016年5月~2016年7月,在我院内科门诊就诊的670例患者进行信号采集,将符合纳入排除标准的患者作为研究对象,共筛选出高血压患者49例,正常成人112例。

高血压患者纳入标准:① 符合WHO制定的高血压诊断标准,收缩压≥140 mmHg和(或)舒张压≥90 mmHg;② 原发性高血压;③ 信号采集前未做剧烈运动。

排除标准:① 合并肾衰、心衰、心功能不全、脑卒中等器质性疾病;② 拒绝参加研究。其中男性24例,女性25例。年龄(55.37±9.76)岁,身高(163.31±7.71)cm,体重(64.23±11.73)kg,BMI(24.00±3.50)kg/cm2,腰围(91.90±8.28)cm,左臂长(69.50±4.51)cm。

正常成人纳入标准:年龄≥18岁;排除标准:高血压、高脂血症、糖尿病(包括空腹血糖升高和糖耐量降低)、冠心病、不稳定型心绞痛或心肌梗死、周围动脉疾病、房颤、左室肥厚、脑卒中、腹主动脉瘤、低血压诊断明确者。其中男性68例,女性44例。年龄(52.81±8.95)岁,身高(165.52±7.97)cm,体重(65.48±12.03)kg,BMI(23.76±3.39)kg/cm2,左臂长(70.17±4.54)cm。

1.2 研究方法

1.2.1 数据采集工具

本研究采用mk2511芯片设计的智能手表(台湾联发科技最新研发)进行数据采集,主要原理是脉搏波传导时间与血压呈负相关。利用手表背面的传感器和集成于手表两侧的金属电极采集人体的脉搏和心电信号,通过提取45 s以内的50个左右的特征点计算PWTT,将得到的50个左右的PWTT按降序排列后去除前后10个数值,将中间30个左右的PWTT取平均值后留作1例有效数据。

1.2.2 数据采集方法

研究者征得资料收集单位和门诊相关科室同意后,符合纳入排除标准的研究对象入组,研究者对其详细解释本次研究的目的与意义,在征得研究对象同意后进行数据采集工作。具体步骤如下:① 嘱研究对象放松,端坐于椅子上,伸出左臂自然放于桌面上与心脏高度平齐;② 研究者为其编写ID号并登记;③ 研究者将智能手表戴于研究对象左手腕部贴近皮肤;④ 研究者长按手表开机键开机并打开平板电脑内的MediaTek Care与手表进行蓝牙连接;⑤ 连接成功后,研究者输入研究对象的ID号与性别,点击“ADD”进行添加患者;⑥ 研究者按“Start”键后再用左手按下手表左侧的信号采集键,嘱患者将右手食指与中指轻搭于左右两侧电极上,开始记录研究对象的脉搏与心电信号,整个信号采集过程长达1 min左右;⑦ 一次信号采集结束,如果数据合格则点击“Save”进行保存,然后嘱患者站起轻抬活动左手2 min后,再次进行信号采集;⑧ 二次信号采集结束,使用软尺对其腰围,身高、体重、左臂长等指标进行测量并登记。

1.2.3 质量控制

整个数据的收集整理过程均由研究者一人完成。信号采集前,对研究对象讲清楚信号采集过程中的注意事项,如不能中途接打电话、讲话、打喷嚏、左顾右盼、两手随意抖动等。信号采集过程中,对研究对象的配合情况进行监督,对脉搏和心电信号的波形进行观察,一旦出现波形小、节律乱、单波或直线的情况,嘱患者休息2 min后重新加测。信号采集结束,查看平板电脑数据是否保存,并将无效数据当场删除。后期采用“get_pwtt程序”将采集到的数据转换成PWTT,共得到50个左右的数值,然后由大到小进行排序,去掉前10个和后10个PWTT后取中间30个左右的特征点PWTT计算平均值,所得该平均值记为该患者本次有效PWTT。

1.2.4 统计学分析

将患者的ID号、PWTT、身高、体重、BMI、臂长等数据录入Epidata数据库进行统一管理。采用SPSS 17.0统计软件包进行分析,基线比较用c2检验或t检验;正常值的合并分析用95%置信区间进行描述;差异性分析用定量资料的两独立样本t检验。

2 结果

2.1 正常成人与高血压患者基线比较

经非参数检验,患者的年龄、身高、体重、BMI、左臂长等定量资料均服从正态分布且方差齐,故两组的基线比较用两独立样本t检验;性别属于定性资料,两组的基线比较用四格表c2检验。结果显示,正常成人与高血压患者基线水平一致(P>0.05),具有可比性。具体结果,见表1。

2.2 高血压患者与正常成人左腕脉搏波传导时间正常值的合并分析

对高血压组和正常成人组左腕脉搏波传导时间进行非参数正态检验,两组数据均服从正态分布。再计算95%置信区间,结果显示左腕部PWTT在(258.18,285.06)ms提示有高血压血管硬化风险可能性大;(285.06,289.74)ms建议到医院进行系统检查;(289.74,303.70)ms提示无明显血管硬化风险可能性大。具体结果,见表2。

2.3 高血压患者与正常成人左腕脉搏波传导时间差异性的合并分析

经统计检验,两组患者PWTT满足正态分布和方差齐性的前提条件,统计方法选用两独立样本t检验。结果显示,高血压患者与正常成人左腕PWTT具有显著性差异(P<0.05),高血压患者比正常成人平均缩短10.43 ms。具体结果,见表3。

表1 两组患者基线比较

表2 两组患者左腕PWTT正常值

表3 两组患者左腕PWTT差异性

3 讨论

动脉结构及功能障碍是引起心血管事件发生和死亡的主要原因和共同的病理生理基础[4-5],本质是包括高血压在内的许多独立危险因素缓慢进展导致血管弹性改变的过程。已有研究报道[6],在未来数十年内,我国心脑肾等血管疾病发病率无疑将会继续升高,对动脉硬化的早期监测和干预可从根本上降低上述疾病的致残致死率。然而,目前评价受检者血管弹性及粥样硬化程度受到世界广泛认可的方法是通过动脉硬化检测仪进行无创检查[7-8]。但该设备多由国外引进,相关指标的参考值范围多根据国外人群研究确定[9-10],且该项检查只能在专业的医疗机构由经验丰富的医生进行检查和结果判读,只能使部分人群获益,对于受经济条件限制、无症状的高血压患者等并不完全适用,只能作为一项医疗机构的辅助检查项目使用。因此,该智能手表的出现可以作为一项院外血管硬化筛查的手段,可以实现心血管事件发生风险的远距监控,但其相关研究尚处于起步阶段。

本研究结果显示,高血压患者和正常成人其基线水平相比差异无统计学意义,具有可比性。在此基础上,对两组患者的左腕PWTT进行对比分析,发现高血压患者左腕PWTT的正常值范围为258.18~289.74 ms,正常成人的正常值范围为285.06~303.70 ms,前者比后者的PWTT平均缩短20.42 ms。可能原因是高血压可使动脉血管的成纤维细胞和平滑肌细胞增生肥大,血管壁纤维组织不断增生,相邻纤维层之间形成的粘连越来越多,引起血管壁的增厚和弹性的降低,造成血管的缺血缺氧,从而导致动脉硬化的血管壁吸收的脉搏波减少,使脉搏波速加快,脉搏波传导时间缩短[11-12]。此外,高血压患者多伴不同程度的外周阻力血管和肾微血管损伤,使本应落在舒张期的脉搏波提前至收缩期[13-14]。而动脉功能以及结构的改变是临床心血管事件共同的原因,可通过PWTT来早期评价,意义重大[15-16]。该智能手表实现了对高血压患者的连续血压监测和心血管事件早期风险筛查,具有很好的应用前景。但是由于目前相关研究较少,今后需要进行人群大样本的采集对该结果进行修正,还要与超声检验结果进行大量临床对照,对其作为一项诊断工具的灵敏度和特异度进行计算。总之,由于该智能手表外形美观,功能实用、面向广大高血压人群,具有很强的实用性和便携性,可以初步应用于家庭和临床医疗。

[参考文献]

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本文编辑 袁隽玲

Exploration of Pulse Wave Transit Time Examination on the Left Wrist in Hypertension Patients and Normal Adults with Smart Watch

WANG Lia, HE Shi-linb, LI Beic, GUO Jun-yana, LEI Yong-hongd, LIU Qionge
a.Department of Nursing; b.Information Section; c.Department of Emergency; d.Medical Records Management Section; e.Department of Medical, Chinese PLA General Hospital Hainan Branch, Sanya Hainan 572013, China

Abstract:Objective To estimate the normal range of pulse wave transit time (PWTT) about hypertension patients and the normal adults, analyze the difference analysis between them and provide the basis for predicting hardening of the arteries primitively. Methods By convenient sampling, 49 hypertension and 188 normal adults from internal medicine consulting area in our hospital were recruited into this research to collect the pulse wave signal and electrocardiosignal, which then was converted into PWTT. Results The PWTT on left wrist of the hypertension was (273.96±54.932) ms and the CI ranged from 258.18 ms to 289.74 ms. The PWTT on left wrist of the normal adults was (294.38±49.761) ms and the CI ranged from 285.06 ms to 303.70 ms. The former cut 20.42 ms down than the latter, and the difference between the two groups was significant (P<0.05). Conclusion The PWTT on left wrist ranges in (258.18, 285.06) ms indicates a hardening of the arteries about hypertension; when the PWTT on left wrist ranges in (285.06, 289.74) ms, one must go to the hospital; (289.74, 303.70) ms suggests the arteries locate in a normal status.

Key words:pulse wave transit time; hypertension; arteriosclerosis; screening; smartwatch

[中图分类号]R544.1

[文献标识码]B

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2017.06.022

[文章编号]1674-1633(2017)06-0087-03

收稿日期:2016-08-30

修回日期:2017-04-15

基金项目:海南省直升机紧急医疗服务体系建设研究(ZDFY2016132);基于互联网云技术和医疗大数据的健康服务管理体系应用推广(ZDKJ2016008)。

通讯作者:刘琼,解放军总医院海南分院医务部副主任,副主任医师,主要从事医疗质量、急救医学、全科医学、卫勤保健等研究和管理工作。

通讯作者邮箱:liuqiong301hp@126.com