第一节
示波法血压测量原理和波形分析

一、血压测量发展概述

血压的测量分为直接测压和间接测压两种。直接测压是通过有创方法将导管前端直接放置在所需测量部位的血管内，其尾端与测压装置相连接，所获得的压力值即为所测血管内的压力。早在1733年Stephen Hales首先将尾端连接有金属管的玻璃管直接插入马的颈动脉内，测量马颈动脉的血压。随着压力换能传感器的出现、电压力计测量法以及生理记录仪的应用，同时加之外周血管插管技术的不断改进，特别是以Seldinger经皮穿刺插管法取代血管切开术后，目前直接测压在心导管检查、介入诊疗、手术麻醉和危重患者的监测中发挥着重要作用。此法测压具有直接、实时、准确的特点，是血压测量的“金标准”，但这种方法测压需要穿刺或切开血管，故又称为侵入性测压，有一定创伤性。间接测压，即无创性血压测量，已经经历了100多年的历史，是临床诊疗过程中最常用、最普通的检查方法。1876年Marey提出了恒定容积法的技术原型（indirect un-loading technique）。1896年von Recklinghausen首先发明了在现今无创血压测量中广泛使用的示波法血压测量技术。1905年俄国医师Korokoff发明了柯氏音听诊法血压测量技术，使其成为临床上无创血压测量的“金标准”，无创血压测量从此在临床上得到广泛应用。

柯氏音听诊法血压测量方法及原理：测量血压时把袖带气囊包绕固定于上臂，把听诊器轻放在袖带下缘肱动脉上。正常情况下，此时听诊器听不到血流声音。给袖带气囊打气以提高袖带气压，当袖带气压高于收缩压时，肱动脉被压闭，血流被阻断，此时远端动脉搏动随之消失，听诊器听不到血流声音。然后让袖带气囊缓慢放气，袖带压开始下降。当袖带气囊气压下降到刚低于收缩压时，血流就能冲过压闭的肱动脉，由于每搏收缩压下降快于袖带气囊气压下降，当袖带气囊气压在收缩压与舒张压之间时，肱动脉血流随脉搏被反复关闭与开放，随脉搏发出喷射性杂音，直到气囊气压低于舒张压时，肱动脉畅通无阻，血流杂音消失。在血流冲开压闭血管时，血管壁振动发出声音，因而可以用听诊器听到人工压迫造成的血流杂音，即所谓的柯氏音。利用袖带血压计测量动脉压时，在气囊的缓慢放气过程中，可以根据柯氏音来判断收缩压和舒张压。一般将柯氏音第1相的出现作为收缩压，第4相或第5相（柯氏音消失）作为舒张压。这种传统无创血压测量方法简单、实用，符合物理学原理，但必须听诊，对柯氏音时相的判断也受听诊者听力和主观因素影响，而且得到的血压值只有收缩压和舒张压，且非同一心动周期的值。随着对血流动力学研究的深入，出现了不需听诊、无创测量每搏血压连续变化的示波法血压测量技术。

二、示波法血压测量原理

心脏周期性收缩和舒张，使动脉内压力也呈周期性变化。血压测量时袖带气囊中压力逐渐变化，使被测量动脉搏动的幅度呈现震荡变化。示波法（oscillometry）测压就是基于这样一个振荡规律，描记压力振荡波，结合袖带压测量，利用特定算法，估算人体动脉收缩压与舒张压。

测压时先向袖带气囊内充气，达到最大充气压后，以恒速缓慢放气。气囊内的静压与叠加的动脉搏动波由压力传感器接收，压力传感器将压力的高低转换成电压的大小，经过电子线路放大和滤波后，即检测到气囊内静压与动脉搏动幅度。在开始阶段，气囊内静压大于收缩压，完全被压迫的肱动脉处于完全闭塞状态，没有振荡波或仅有细小的振荡波；当袖带气囊静压小于收缩压时，动脉逐渐扩张，振荡波波幅逐渐增大；当袖带气囊静压等于平均动脉压时，动脉完全畅通，波幅达到最大值，以后波幅逐渐减小；当静压小于舒张压时，动脉充分扩张，动脉管壁刚性增强，波幅维持较低水平。基于以上原理，检测得到振荡波（或振荡波包络线）的时间（或压力）序列包含血压相关信息。放气过程中袖带气囊内的压力变化和肱动脉搏动波见图1-1。

早先的研究将脉搏波的变化规律与柯氏音的变化规律进行类比，发现肱动脉压力振荡波振幅与柯氏音强弱之间有一致的趋势关系。其原理是：①从血流动力学看，柯氏音与脉搏波都是源于动脉血液流动，即压力的周期性变化，因此两者必然有一定的联系。②脉搏波曲线的包络线的拐点（即二阶导数等于零值的点），对应于柯氏音的突破点，也就是对应于收缩压与舒张压的代表点；脉搏波的极值点即最大值，反映到柯氏音上就是对应于平均动脉压的代表点。所以，有学者指出，示波法是“柯氏音法的变型”。

图1-1中波形幅度最大处对应的袖带气囊压力是平均压，收缩压和舒张压不能直接测量得到，需要经过一些计算方法估算得到。目前，利用示波法原理测量血压的计算方法主要分为两大类，即幅度系数法和波形特征法。

幅度系数法又称归一法，认为血管的平均压等于袖带压时，振荡波包络线的幅度最大，将脉搏波振动信号的幅值与信号的最大幅值相比较，再进行归一化处理，通过确定收缩压和舒张压的归一化系数来识别收缩压和舒张压。一些学者经过深入研究和广泛实验，总结出一些便于定量分析的规律。Geddes等将袖套内压强等于收缩压或舒张压时对应的脉搏波幅度，与幅度最大值之间的比例关系进行研究，发现收缩压对应的压强波幅度为最大幅度的75%～80%。Mauro建立了数学模型来模拟示波法测量血压，结果与Geddes的实验结果相近：收缩压的归一化系数为0.46～0.64，舒张压的归一化系数为0.43～0.73。

大多数示波法测量血压都是基于原始数据变换到包络线数据后再进行血压估计，然而这样的处理仅使用了振荡波的幅度信息，而对于振荡波中的波形信息选择性丢失。波形特征法是通过识别脉搏波在收缩压和舒张压处的波形特征来判断血压。其比较典型的判别方法有以下两种：①定性法：Corall和Strunin于1975年提出，收缩压的判别点在脉搏波幅度出现明显增加处，舒张压判别点在脉搏波幅度出现明显减小处。定性法判别准则从脉搏波幅度的变化量入手，采用差分计算方法，求相邻脉搏波幅度的差值，认为差值最大的点为突破点。②压力振荡波包络线拐点判别法：江国泰和斋藤正男从力学原理出发，提出了一个理想化的上臂活组织力传递模型，并由此证明收缩压、舒张压与脉搏波包络线的拐点相对应。压力波包络线拐点判别法在理论上是可行的，但用此观点指导仪器设计时却会遇到很大的困难，主要是包络线拐点的不明确性。首先，包络线的确定中，由于采用算法的不同会导致拐点位置的不同。另外，由于叠加在袖套压强曲线上的脉搏波幅值非常小，并存在各种原因引入的干扰信号，这也使压力波包络线拐点的确定非常困难。

由于示波法检测到的是叠加在袖带压信号上的脉搏波信号，削弱了反映血压变化的高频成分，因而使用袖带的示波法测量技术在跟踪、反映血压的突然变化上能力不足；该方法还对患者的运动敏感，因而在测量过程中需要经常判断是否有运动信号等干扰存在，以确保测量的准确性。另外，脉搏波的振幅除了与血压有关外，还受其他因素影响，其中最重要的是动脉的僵硬度。所以，具有动脉僵硬和脉压较宽的老年患者，其平均动脉压可能明显低估。用模拟的压强波研究还显示，仪器之间有显著差异，120mmHg的收缩压在不同仪器可记录为110mmHg或125mmHg。在有些医用监护仪中，采用示波法和柯氏音法相结合的方法，以提高测量精度，实现血压的间歇性无创测量。

三、同步四肢血压测量和波形分析

通过分别绑缚于四肢的四个袖套，以及每个袖套连接的气路开关阀、高精度双侧袖带传感器和压力传感器技术，结合脉搏容积图（pulse volume recording，PVR）测量系统，先进的示波法自动测压仪可以在一个心动周期中同步检测四肢血压。通过测量的四肢血压值，我们可以计算踝臂指数（ankle-brachial index，ABI）、双臂间血压差值、双踝间血压差值等。进行PVR波形分析，我们可以计算平均动脉压百分比（percentage of mean artery pressure，%MAP）和脉搏波上升支时间（upstroke time，UT）等参数。

ABI是踝部胫后动脉或足背动脉收缩压除以上臂肱动脉收缩压的比值，是诊断下肢动脉疾病准确、简便、价格低廉的无创指标。1950年Winsor等首次提出ABI的概念，1969年Yao等大力推广，ABI在下肢动脉疾病的临床和流行病学研究中得到了广泛的应用。ABI的计算方法多达39种，指南建议用足背动脉或胫后动脉中较高的血压作为分子，用较高的一侧肱动脉血压作为分母，分别计算ABI。ABI记录值应该精确到小数点后2位。另外，也有用足背动脉和胫后动脉血压的平均值，或者两者之中的较低血压作为踝部血压，用两侧肱动脉收缩压的平均值作为上臂血压来计算ABI。使用不同的ABI计算方法，得出的人群中外周动脉疾病的患病率不同，ABI与下肢功能的关联度及ABI的重复性也有差别。Aboyans等对15种ABI测量方法进行比较后发现，用足背动脉和胫后动脉血压平均值除以两侧上臂血压的平均值计算出ABI的重复性最好。McDermott等进行的研究发现，较低一侧的ABI更能反映受检者的下肢功能，与受检者的6分钟行走距离和4分钟行走速度密切相关。美国心脏协会（American Heart Association，AHA）关于ABI解读的声明中推荐：当ABI用作评估外周动脉疾病患者的诊断工具时，应分别报告两侧下肢的ABI；当ABI用作心血管事件和死亡率的预后标志物时，较低一侧的ABI应作为心血管事件和死亡率的预后标志物。

正常情况下，人踝部血压比上臂肱动脉血压高10～15mmHg，因此正常的ABI应大于1。根据美国心脏病学会（American College of Cardiology，ACC）/AHA指南推荐：ABI为1.00～1.29，提示正常；ABI为0.91～0.99，提示正常和异常临界范围，需要进一步检查；ABI为0.41～0.90，提示轻度至中度外周动脉疾病；ABI为0～0.40，提示重度外周动脉疾病；ABI>1.30，提示动脉不可压缩（图1-2）。以这一界值定义，与血管造影相比，ABI诊断下肢动脉疾病的敏感性为95%，特异性为100%。

除ABI外，先进的同步示波法四肢血压自动测量仪可通过PVR测量系统获得四肢脉搏波波形，并自动计算相关参数，例如%MAP和UT。动脉流入下肢是脉动性的，这种脉动性的流入导致下肢动脉体积会随每一个心动周期发生可测量的变化。这些周期性的体积变化可以通过容积描记技术记录下来，从而提供下肢动脉疾病患者有关肢体灌注的定性或定量数据。UT是脉搏波上升时间，是从脉搏波起始点至达到波峰的时间，正常值为180毫秒以内。%MAP是指脉搏波波形下平均面积对应的振幅除以脉搏波的最大振幅，以百分比表示，正常人在45%以下（图1-3）。当下肢动脉狭窄或阻塞时，UT延长，%MAP数值增大。因此，下肢动脉病变可通过PVR波形进行识别。当PVR波形扁平迟缓，UT延长，%MAP数值增大，提示下肢动脉狭窄；而当PVR波形陡峭高尖，UT缩短，%MAP数值减小，常提示下肢动脉不可压缩（图1-4）。

（郭芊卉　李燕） WnT3MynCg/XuHbSwCWQOteG72slAzY/Sf8BQHx8vvQ4p4hgrN643PZkfHrFe1tER