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主题：【第六届原创】（七月）血压无创测量及其示波法血压计检定

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刘彦刚
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发表于：2011/07/02 13:54:39 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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              血压无创测量及其示波法血压计检定

                              刘 彦 刚

                              (江西省萍乡市计量所)



0  引言


    对于听诊法测量血压原理的认识，我首先就没有受到柯氏音的影响。我的理解是：当袖带压力从高于收缩压开始慢慢逐渐下降时，当第一次与血压相等时产生共振，而表现出“咚”的一声，并使水银柱抖动一下（此时的血压，当然最有可能是收缩压）；随着袖带压力继续下降，因为血压是在收缩压与舒张压之间连续变化，每当袖带压力与血压相等时，都会出现一次共振；当最后一次袖带压力与血相等的该“咚”的一声和水银柱抖动一下过后，就听不到“咚”的声音并看不到水银柱抖动了，所以最后一声时的袖带压力最有可能是舒张压。
    可是当我从网上找到了关于柯氏音的介绍：是血流冲开血管与血管壁的磨擦和冲出音。柯氏音分为五期，即：弹响音、杂音、拍击音、捂音和消失音。认为弹响音第一声时是收缩压，而拍击音向捂音转变时的“变音”时是舒张压。该说法不认为最后一声不是最低血压——舒张压，使我一度放弃了自己的该想法。

当我从我家里两个（一个老母亲、一个年近法甲的兄长）长期高血压患者处得知：现在临床医学实践。证明消失音对应舒张压。使我的想法得到了支持，使我有理由坚信我的听诊法测量血压的共振说。

有了听诊法测量血压的共振说，示波法血压计就能准确测量血压。因为这样一来示波法血压计，与现在权威的听诊法血压计，本就是同一原理。我们有理由相信：示波法血压计，不如听诊法血压计准的时代将一去不复返了！
    有了听诊法测量血压的共振说，示波法血压的检定也不应只检示值重复性，而示值正确性都不敢验证了！
    再也不要统计加估计了！

1 血压无创测量
1.1 听诊法血压无创测量
   
    传统的血压无创测量为听诊法，听诊法水银血压计由气球、袖带、水银柱压力计和听诊器组成。测量血压时，测量者将袖带缠在被测者的上臂部，听诊器放在肱动脉处，测量者戴好听诊器。关闭气球并用气球向袖带打气，气压加至听不到“咚、咚”的声音为止，即此时袖带的压力高于收缩压。再慢慢打开气球降压，并注意水银柱压力计示值，直到听到第一声“咚”的声音，此时水银柱压力计示值为收缩压。换句话可以说：当袖带压力与肱动脉内血压相同时，会发出“咚”的声音，因为袖带的压力从高于收缩压开始慢慢下降，第一次与周而复始变化的肱动脉内血压相等的点，当然是最有可能是脉动血压的最高值即收缩压。压力继续慢慢降低，在降到舒张压之前，袖带的压力一直与周而复始变化的肱动脉内血压有相等的点，所以期间一直能听到一声声“咚”的声音。当袖带压力降到低于收缩压后，因为袖带压力没有与肱动脉内血压相等的点，所以也就听不到“咚、咚”的声音了，即消声。据当今医学临床实践表明，消声前最后一声“咚”的声音时，水银柱压力计的示值为舒张压。由于袖带压力的慢慢降低，脉动内的血压最后一次与袖带压力相等的点，当然是最有可能是脉动血压的最低值即舒张压。显然,这样测得的收缩压和舒张压有一定分散性，而且一般情况下测得的结果：收缩压较实际值略低，舒张压较实际值略高。
    细心的人还可以发现，在用水银血压计测量血压时，伴随着听诊器听到“咚、咚”的声响时，水银柱会抖动。即袖带压力与脉动的血压相等时，不仅听诊器中能听到“咚”的声音，还会导致袖带压力的一个突变。这不由得让人联想到共振，即使不说是共振，但可以据袖带的压力波动确定收缩压和舒张压是不争的事实。我反应验证过，当别人用水银血压计测量血压时，我就据观察到的第一次水银柱抖动和最后一次水银柱抖动，来确定收缩压和舒张压，与用听诊器法测量血压相差无几。当然由于水银柱惯性较大，而且水银与玻璃管壁之间存在阻滞，所以水银柱抖动的灵敏度不如听诊器听到“咚”的声音的灵敏度，特别是在舒张压处水银柱的抖动更不易察觉，所以还是应该用听诊器去测量血压。
    如果用敏感的压力传感器检测袖带压力和压力波动，并采用电子技术来确定收缩压和舒张压，这样能较传统的血压无创测量——听诊法血压无创测量更准确。

1.2 示波法血压无创测量

    有了上述的基础，就能很好地重新认识示波法血压计的工作原理，示波法无创血压计与听诊器法无创血压计实质上是基于同一物理现象的不同表象。
但是，关于示波法血压计的工作原理，现在较为集中的说法是在放气过程中检测袖带内的气体压力并提取微弱的脉搏波。如图1所示，当袖带压力P远高于收缩压时，脉搏波消失，随着袖带压力下降，脉搏开始出现。当袖带压力从高于收缩压降到收缩压Ps以下时，


脉搏波会突然增大，在平均压Pm时幅值达到最大，然后脉搏波又随袖带压力下降而衰减。示波法血压测量就是根据脉搏波幅度与袖带压力之间的关系来估计血压的。脉搏波最大值对应的是平均压Pm，收缩压Ps和舒张压Pd分别由对应脉搏波最大幅值的比例来确定。测量血压时，随着袖带压力的下降血管由阻断变导通，这一过程会在袖带中产生一系列的小脉冲。将小脉冲拾取出来，将其峰值连成曲线，得出包络线，如图2所示。


        利用示波法判定收缩压和舒张压的具体方法很多，主要可以归纳为两种：波形特征法和幅度系数法。波形特征法基本原理是利用脉搏波包络线的拐点测量血压，上升时拐点对应的静压力为收缩压，下降时拐点对应的静压力为舒张压。这种方法测量的个体适应性较差，测量精度不稳定，已逐渐被幅度系数法所替代。
        幅度系数法又称“归一法”。它是将脉搏波振动信号的幅值与信号的最大幅值相比进行归一化处理，通过确定收缩压和舒张压的归一化系数来识别收缩压与舒张压，如图3所示。其中，


As为收缩压对应的脉搏波幅度，Am为平均压所对应的脉搏波的幅度，Ad为舒张压对应的脉搏波幅度，As／Am为收缩压Pd的归一化值，Ad／Am为舒张压Ps的归一化值，Pc为袖带压力，横坐标代表放气过程中袖带内压力的不断减小。As／Am=C1，Ad／Am=C2，分别对应收缩压和舒张压的位置。根据测得的脉搏波幅值和对应的静压力，就可以得出收缩压Ps、舒张压Pd和平均压Pm。一般收缩压的幅度系数为0.46～0.64，舒张压的幅度系数为0.43～0.73。
      收缩压判据的确定：在充气过程中脉搏波幅度包络线的上升段，当某一个脉搏波的幅度Ui与最大幅度Um之比Ui／Um=Ks时，就认为此时对应的气袖压力为收缩压。即Ps=P∣Ui=Ks·Um。
      舒张压判据的确定：在脉搏波幅度包络线的下降段，当某一个脉搏波的幅度Ui与最大幅度Um之比Ui／Um=Kd时，就认为此时对应的气袖压力为舒张压。即Pd=P∣Ui=Kd·Um。
  很显然，收缩压和舒张压要分别在归一化值曲线上（0.46～0.64）Pm和（0.43～0.73）Pm，如此宽的区间取值，这样的判据应该说意义不大。
  我们认为：因为示波法与听诊器法无创血压计实质上是基于同一物理现象的不同表象。示波法血压计收缩压和舒张压判断无需寻找新的判据，与听诊法血压计对应：在袖带压力从高于收缩压，逐渐慢慢下降的过程中，第一次压力突变时的袖带压力为收缩压，最后一次压力突变时的袖带压力为舒张压。既然我们能找到更直接、更正确、且有唯一性的收缩压和舒张压的判据。我们就应该再不要向现在这样用通过统计方法得到的，取值范围如此宽的幅度系数收缩压和舒张压判据了。

2 示波法血压计检定

    由于现有示波法血压计收缩压和舒张压判据的不恰当，已经影响到了对它的检定。现行JJG692—2010《无创自动测量血压计》（以下简称《规程》），对于示波法血压计，主要检定项目仅有检定静态压力示值误差和血压示值重复性。                       

2.1  静态压力示值误差的检定    

  a）用胶管和三通把血压计与硬质金属容器（成人用500mL；婴/幼儿及腕式用100mL）、标准压力计（有加压功能）连接起来组成检定系统，如图4所示。

    b）将血压计调至静态压力测试模式（此时血压计的排气阀应处于闭合状态）。在规定的静态压力范围内测量点不小于5点（不含零点），基本均匀分布在全量程上。由标准压力计对血压计逐点从高到低降压（对于降压测量模式的血压计）或从低到高增压（对于升压测量模式的血压计）进行压力测量，上述检定需进行两次。静态压力示值误差按下式计算：

                    Δp=p-p0                            （1）
式中：Δp——静态压力示值误差， kPa（mmHg）；

            p——血压计静态压力示值，kPa（mmHg）；

            p0——标准压力计压力示值，kPa（mmHg）。

      每次测量中，每点的静态压力示值误差应小于《规程》规定的静态压力示值最大允许误差。

2.2  血压示值重复性的检定

      a）按图5所示，用胶管和三通把血压计与袖带、血压模拟器连接，袖带卷扎在相应尺寸的硬质金属容器上，松紧适宜。血压模拟器调至外置袖带模式且设置成对收缩压和舒张压，由血压计对血压模拟器加压测量，记录血压计显示的收缩压和舒张压示值。


        b）对上述血压检定点进行5次测量。血压示值重复性按下式计算：

                                 

              SS(D)=RS(D)/C                            （2）

式中：SS(D)——收缩压（或舒张压）示值重复性，kPa（mmHg）；

          RS(D)——5次收缩压（或舒张压）测量结果中最大值和最小值之差，kPa（mmHg）；

            C ——极差系数，测量次数n为5时，C=2.33。

      其血压示值重复性应符合《规程》要求。

3  示波法血压计检定的商讨

        从示波法血压计测量血压的原理可以看出，对于示波法血压计，《规程》仅在检定静态压力示值误差和血压示值重复性等项目合格，血压示值正确与否都没有验证的情况下，就给出被检血压计合格，是很不充分的。因为导致示波法血压计不能正确给出血压的原因还很多，如：不能正确拾取包络线、不能正确按给定的系数给出收缩压和舒张压等。
    的确，对于现有无创血压计，不仅是无法检定其血压示值误差，而且无创血压计临床测量中，也无法真正测到收缩压和舒张压。因为我们目的是要测某时刻的收缩压和舒张压，但是由于脉动的血压与袖带压力下降的随机性，使得我们的读数点处袖带压力与脉动血压相等时，不可能正好是收缩压和舒张压，所以其示值都不一定我们定义的量。在现行《规程》中，示波法血压计检定时，其示值的给出是模拟实际血压的测量，同样其示值并不一定是我们血压模拟器给定的收缩压和舒张压，自然不好有血压示值误差之说。所以JJG692—2010对于示波法不给出血压示值误差检定项目，而给出血压示值重复性是合理的。
    但是在检定了静态压力示值误差和血压示值重复性等项目基础上，最起码也应该进行血压示值的验证，否则重复性再好，如果重复在错误的血压示值，岂不是会误导使用者。究其原因：在现给出的示波法血压计原理是通过幅值系数来确定收缩压和舒张压，而现有理论给出的幅值系数取值范围又如此宽，导致各示波法血压计生产厂家所取的幅值系数本来就不是统一的，自然检定时也不好去说谁的对错。而在我们给出的示波法测量的原理中，收缩压和舒张压的判据有了唯一性。在此情况下，我们就能实现血压示值的验证了。
附件：
《血压无创测量及其示波法血压计检定》.doc
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刘彦刚
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2011/7/3 5:21:32 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
之所以我有该想法是因为我平时就爱瞎琢磨，对于听诊法测量血压的原理，我首先就没有受到柯氏音的影响。我的理解是：当袖带压力从高于收缩压开始慢慢逐渐下降时，当第一次与血压相等时产生共振，而表现出“咚”的一声，并使水银柱抖动一下（此时的血压，当然最有可能是收缩压）；随着袖带压力继续下降，因为血压是在收缩压与舒张压之间连续变化，每当袖带压力与血压相等时，都会出现一次共振；当最后一次袖带压力与血相等的该“咚”的一声和水银柱抖动一下过后，就听不到“咚”的声音并看不到水银柱抖动了，所以最后一声时的袖带压力最有可能是舒张压。
    可是当我从网上找到了关于柯氏音的介绍：是血流冲开血管与血管壁的磨擦和冲出音。柯氏音分为五期，即：弹响音、杂音、拍击音、捂音和消失音。认为弹响音第一声时是收缩压，而拍击音向捂音转变时的“变音”时是舒张压。该说法不认为最后一声不是最低血压——舒张压，使我一度放弃了自己的该想法。
    当我从我家里两个（一个老母亲、一个年近法甲的兄长）长期高血压患者处得知：现在临床医学实践证明消失音对应舒张压。使我的想法得到了支持，使我有理由坚信我的听诊法测量血压的共振说。
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刘彦刚
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2011/7/3 5:30:01 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
有了听诊法测量血压的共振说，示波法血压计就能准确测量血压。因为这样一来示波法血压计，与现在权威的听诊法血压计，本就是同一原理。我们有理由相信：示波法血压计，不如听诊法血压计准的时代将一去不复返了！
    有了听诊法测量血压的共振说，示波法血压的检定也不应只检示值重复性，而示值正确性都不敢验证了！
    再也不要统计加估计了！
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yuduoling
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2011/7/3 9:19:43 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
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2011/7/3 14:59:11 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 yuduoling(yuduoling) 发表:
写的不错，投你一票。
小小建议，可以加一个导言的

言之有理！是哦！那样可以直切主题！非常感谢！
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水源守护者
54943110
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2011/7/3 22:57:19 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
目前的那些电子血压计什么原理呢
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2011/7/4 3:20:06 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 水源守护者(54943110) 发表:
目前的那些电子血压计什么原理呢

目前的那些电子血压计有两种：
1、大多数是示波法血压无创血压计，是占主导地位的。其原理请见原文之第1.2节：示波法血压无创测量！
2、少数的是用电子仪器实现模拟人听柯氏音。
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2011/7/4 3:27:41 Last edit by pxsjlslyg
longhui76
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2011/7/4 10:16:04 7楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
希望楼主能够将理论付诸实践发明一台这样电子血压计造福高血压患者。
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刘彦刚
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2011/7/4 13:22:48 8楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 longhui76(longhui76) 发表:
希望楼主能够将理论付诸实践发明一台这样电子血压计造福高血压患者。

面对现在电子血压计(电子仪器模拟听诊法的和示波法的血压计)准确度，或许应该说是正桷度如此低！真的很想在这方面做点什么，要不也不会如此深入去思考该问题，并借助论坛这么个好的交流平台推出自己的想法！但基于自己也只是地市级计量所的一个普通的检定员，要自己发明一台这样电子血压计，的确可能性不大。好在，在科学技术如此发达的当今，有道是：只有想不到的，没有做不到的！我们只要能提出可行的想法，去将其变为现实的产品的人，还是大有人在。你说呢？
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吉普丽儿
xiaopianzi1209
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2011/7/4 15:31:19 9楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
示波法电子血压计的准确度与设计时选取采样点的多少有密切关系，一般来说高端产品的采样点多，准确度极高，价格也高，能有1000多元。低端产品就差一点，采样点少，所以价格也低300-400就能买到
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刘彦刚
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2011/7/4 15:58:21 10楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
原文由 吉普丽儿(xiaopianzi1209) 发表:
示波法电子血压计的准确度与设计时选取采样点的多少有密切关系，一般来说高端产品的采样点多，准确度极高，价格也高，能有1000多元。低端产品就差一点，采样点少，所以价格也低300-400就能买到

        一般来说，大多数人用到电子血压计准确度好的真不多哦！最起码其收缩压和舒张压可能取值的范围这么宽，总还是不好。
        就好比说，当我们问为什么规程不规定示波法血压计要检血压示值误差（就是验证都没有），而只有重复性试验？得到的回答都是：因为示波法血压计（即电子血压计），各生产厂家设定的系数不同，所以没有办法检测或验证示值正确与否。这样的回答真的让人不敢相信电子血压计。
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