血压计

c血压计简史及今后发展方向Abriefhistoryofbood-pressuremeteranditsdevelopingdirections组员：王玲潘丽艳张春香王志力董伟黎爱明摘要：本文简要概述血压计的历史由来和其发展历程:指出了血压计的来源、原理及其工作特点研究的主要进展，讨论了血压计的类型、过程机理。在此基础上，对血压计的发展规律的研究前景进行了展望。关键词：血压计，历史，原理，发展方向正文：一、血压计发展史血压计的发展大致有三个阶段：早期的侵入式血压计——至今普及的水银血压计——逐渐发展的电子血压计1733年，英国科学家史蒂芬·霍尔（StephenHales）开创了量取血压的的先河，他以两端开口的垂直黄铜管插入马匹的动脉，再从铜管上之玻璃窗口察看血液爬生的高度，测出平均压，即侵入式血压计（IBP）。1828年波意斯路（Poiseuille）以水银柱取代了不方便的长铜管，只需20公分的水银柱子即可量马匹的动脉平均压，在此往后半世纪所有的血压研究都是以侵入式的方式量取血压，非常不便，医界一直渴望一种非侵入式而且方便实用的血压计。1835年，尤利乌斯·埃里松发明了一个血压计，它把脉搏的搏动传递给一个狭窄的水银柱。当脉搏搏动时，水银会相应地上下跳动。医生第一次能在不切开动脉的情况下测量脉搏和血压。但由于它使用不便，制作粗陋，并且读数不准确，因此其他的科学家对它进行了改进。十九世纪末，力法洛西（Riva-Rocci）及巴南德（Branard）不约而同地发明了以压脉袋作成的非侵入式血压计，即水银血压计。真正意义上的血压计诞生在1896年。那时有一位叫里瓦·罗克西的意大利人，发明了世界上第一只不损伤血管的血压测定计。这只血压计由橡皮球、橡皮囊袖带，装有水银的玻璃管3部分组成。测量血压时只需将橡皮囊袖带围于上臂，捏压橡皮球，观察玻璃管水银高度，即可测出血压数值。1905年克罗特克夫（N.S.Korotkoff）更革命性的定义出脉搏音与收缩压及舒张压之间的关系。1905年俄国人尼古拉·科洛特科夫确定了以第一个脉搏声以及其后脉搏突然减弱作为动脉收缩压和舒张压的测定法，也因为它结构简单，准确度高，使用方便，操作者稍加训练即会使用，所以已成为测量血压的基本配备。由于水银血压计里的汞在血压计破裂后容易产生汞污染，发达国家环保意识的提高及经济基础的提升，在先进科学技术的发展下，研制出了操作简单、使用方便的便携式电子血压计。血压计属于我国医疗器械的二类产品，归属于普通诊察器械产品系列，其主要产品有无创性电子血压计、台式、立式血压计、血压表、小儿血压表等。根据其类型有这些：（1）水银血压计：利用水银压力汞柱原理，需配合听诊器使用。（2）压力血压计：需配合听诊器使用。（3）电子血压计：又分上臂式、手动式（运用电容式传感器检测血压手动加压，到达值由操作者根据患者的大致最高压决定，一般情况下加压高于估计上压值30mmHG）、自动式（采用高质量空气加压泵，按动开始键机器自动加压，加压更快）、自动＋打印（可连接打印机，打印测量数值）、手腕式（自动式加压手指式测量）二、工作原理：测量血压的仪器称为血压计。血压计可分为直接式和间接式两种。两种血压计的工作原理是不相同的，直接式的原理：传感器直接测量压力变化；间接式的工作原理：产生和消失的信息加以判断。前者不管对动脉或静脉都可连续测试，而后者只能测量动脉的收缩压和舒张压。传统水银血压计工作原理目前临床上测量血压均采用间接测量法，所用的血压计由气球、袖带和检压计三部分组成。袖带的橡皮囊二管分别与气球和检压计相连，三者形成一个密闭的管道系统。检压计有水银柱式和弹簧式两种。测量血压时先用气球向缠缚于上臂的袖带内充气加压，压力经软组织作用于肱动脉。当所加压力高于心收缩压力时，由气球慢慢向外放气，袖带内的压力即随之下降，当袖带内的压力等于或稍低于心缩压时，随着心缩射血，血液即可冲开被阻断的血管形成涡流，用听诊器便开始听到搏动的声音，此时检压计所指示的压力值即相当于收缩压。继续缓慢放气，使袖带内压力逐渐降低，当袖带内压力低于心收缩压，但高于心舒张压这一段时间内，心脏每收缩一次，均可听到一次声音。当袖带压力降低到等于或稍低于舒张压时，血流复又畅通，伴随心跳所发出的声音便突然变弱或消失，此时检压计所指示的压力值即相当于舒张压。用间接法测得的血压为一近似值，其精确程度与测量技术有一定关系。在测量时，缠缚袖带要平展，使上臂、心脏和水银检压计的零点(或弹簧检压计)，尽量保持在同一水平上，并且放气不要过快，否则将出现较大的误差。电子血压计工作原理电子血压计工作原理有2种，即示波法和听诊法.(1)示波法示波法是一种“算”血压的方法。在增加或减少静压的过程中,提取、放大脉动压并描绘其包络线，然后对包络线的几何形态加以分析，包络线最高点所对应的静压即为平均压。由平均压通过比值法或拐点法估算舒张压和收缩压。它要求的核心电路包括两个：一个是比较电路，通过比较探知振荡波最大振幅，视其对应的外压力为平均压；另一个就是逻辑电路，算出和显示收缩压和舒张压。尽管各厂家逻辑电路都不相同，但都是可以构成芯片的，都是一种电子逻辑。A、比较人体的血压是随时间周期变化的，收缩压是指血压的最大值，舒张压是指血压的最小值，见图1。图1血压计所要测量的就是收缩压和舒张压。而示波法测量血压，就是当绑在手臂上的袖带压力比血管收缩压高出约60mmHg时，血管被阻断。随着袖带压力的下降血管由阻断变导通，这一过程就会在袖带中产生一系列的小脉冲，见图2。把小脉冲拾取出来，将其峰值连成曲线，得出包络线，见图3。根据包络线的形状，找出相应的特征点判别出收缩压和舒张压。图3包络线的形状主要受收缩压、舒张压、血管和手臂力学特性等参量影响。其中收缩压和舒张压是主要影响参量。而示波法血压测量没有完善的理论推导，使得特征点的确定只能依赖采集样本的统计归纳，因而可以说示波法测量血压是基于统计的方法，有一定的离散性。B、检定方法示波法电子血压计的检定分两部分：静态和动态。静态检定是指血压计传感器测压准确度的检定。这是一个常规检定，在这里不作讨论。动态检定是指对血压计测量收缩压、舒张压准确度的检定。目前国内外都没有确实可行的血压计动态检定方法。本文章作重点讨论。1．由血压计的测量可看出，动态检定最有效的方法是产生一个标准的收缩压和舒张压量，给血压计测量。血压计的测量结果与标准值的差值即为血压计测量收缩压和舒张压的基本误差。△Pd=Pdj－Pdb；△Ps=Psj－Psb；其中：△Pd：血压计舒张压基本误差；△Ps：血压计收缩压基本误差；Pdj：血压计舒张压测量值；Pdb:舒张压标准值；Psj:血压计收缩压测量值；Psb:收缩压标准值；这个方法有两个主要部分：产生标准的收缩压、舒张压；使该标准值能被血压计测量。【l】产生标准的收缩压、舒张压。从收缩压和舒张压的定义可看出，标准收缩压和舒张压的产生实际上就是要产生一个标准的模拟血压波，使其峰值和谷值的准确度应满足检定要求。从血压的定义可确定：由于血压是指静压，因此不论模拟血压波的压力介质是液体还是气体都不会对检定产生附加的不确定度。【2】使标准的收缩压、舒张压能被血压计测量。示波法电子血压计(以下简称血压计)是通过绕扎在手臂上的袖带中的压力由高到底的变化过程中，手臂肱动脉由阻断到导通，使得袖带中的压力叠加上一系列压力小脉冲。血压计感应这些信号，经过一定的运算，求出人体肱动脉的收缩压和舒张压。(手腕式的示波法电子血压计原理和手臂式的等同，在这里不作探讨。由此可见血压计的检定在产生标准的血压波信号后，必须有一个机构负责把血压波信号传递给血压计。这个传递机构等同于人体的手臂把血压传递给血压计，称为模拟手臂。模拟手臂的力学特性等效于人体手臂。采用这种检定方法的优点是：（1）符合量值传递的要求。上述的检定方法是从血压的基本定义出发，从血压计的测量出发，产生标准的量值。这些量值能很容易的实现量值溯源。（2）方法可靠。采用这种方法检定血压计的过程与血压计测量血压的工作过程完全一样。因此可以说这种方法不存在方法上的附加误差。（3）能完全的检定血压计。这种方法把血压计的袖带也看成是血压计的一个传感部分进行检定。所以说它能完整的检定血压计。要实现该检定方法从技术上说是有相当大难度的，标准血压波的产生和模拟手臂的制作难度都是很大的。国内外都没有实现该检定方法的手段。由广东省计量科学研究所和广东省医疗器械研究所共同研制的示波法电子血压计检定装置实现了这个检定方法。其标准收缩压和舒张压的不确定度为0.3kPa(2mmHg)。使得这个检定方法从设想变成现实。2.从血压计的工作原理出发还可以得出另外一种检定方法。(严格的说这种方法不能完成量值传递的检定。)这种方法的基本思路是还原包络线。它首先采集一定量的人群包络线，经过统计归纳确定出一条典型的包络线。这条包络线隐含着收缩压和舒张压的量值，即它标称着收缩压和舒张压的值。在检定的过程中通过一个装置经管路连接把这条典型的包络线还原给血压计。血压计传感器感应压力变化，拾取出该包络线，确定血压值。血压计测得值与典型包络线的血压标称值之差即为血压计测量血压的基本误差。这个方法的最大问题是包络线所标称的收缩压和舒张压量值无法通过常规的实验方法进行检定。也就是说它无法进行量值溯源。（2）听诊法听诊法就是由测量者用自己的耳朵，通过听诊器探测柯氏音，进行血压测量。在用可加压袖带锁闭肱动脉血流,并缓慢释放袖带内压力,当此外压力与血管内的“收缩压”相同或略低时,开始有动脉血流,用听诊器监听到此时的“柯氏音”并同时观测到此时的袖带压力值,就可测出相对应的“收缩压”与同样方法测出的“舒张压”———这就是已有近100年历史的“听诊法”汞柱式血压计的测量原理。选取人体上臂肱动脉容易搏动外显的位置为统一的无创间接血压测量位置。在肱动脉被压瘪再逐步减压的过程中，血流冲开血管，发出与心脏搏动相应的节律音。这种节律音称柯氏音，常按声强、频率、音色等先后呈现弹响音、冲击音、拍击音、捂音到无声的期间变化。三、电子血压计的技术发展及代际划分（1）电子血压计从使用的原理上分为两大类：A听诊法（又称柯氏音法）电子血压计，目前只有个别制造商从事此技术的研发工作；B示波法（又称振荡法）电子血压计，是目前主流的血压计。(2)示波法电子血压计的技术发展历程这里要讲的技术发展历程是指.示波法（有人称振荡法）电子血压计的技术发展历程。示波法电子血压计在国际上经过二十多年的发展及临床数据的积累，已经取得了非常多的成果，在发达国家已经得到了广泛的应用。在此，本人就示波法电子血压计的技术发展历程，按照加压技术、定速排气技术、血压算法技术来进行剖析，将其发展划分为三代。第一代电子血压计（G1-NIBPM）使用的技术：MWD技术(减压时测量)使用的主要元器件：快速加压气泵、电子快速排气阀、机械式定速排气阀、气压压力传感器特征1：使用了两个排气阀---电子快速排气阀、机械式定速排气阀；特征2：初始的加压压力大多设定在200mmHg，强调加压速度要快，9～10秒内达到300mmHg等；特征3：加压刚停止时，放气速度超过7mmHg/s,2~3秒钟后才能大致稳定为2~7mmHg/s快速加压到某一压力，通过一个机械式定速排气阀按2~7mmHg/s的速度放气，并在此放气的过程中进行血压测量。这一代产品由于机械式定速排气阀的不稳定性（原理性缺陷），一般会提高初始的加压压力，如目前大部分国产血压计，初始的加压压力大多设定在190~200mmHg,这在一定程度上可以克服加压刚停止时放气速度造成的测量不稳定的问题。其缺陷是使用者手臂（或手腕）有明显的压迫感！同时由于机械式定速排气阀的不稳定性，测量结果有时也会不稳定。这一代电子血压计技术由于其传感器、加压气泵、电子快速排气阀、机械式定速排气阀等各自独立，相互没有太大的关联，很容易为一些小型的技术开发公司所掌握（一两个人即可），因此出现了一些方案提供商。目前国内一些购入电子血压计方案的制造商，其技术水平都处于第一代。而且所有的方案提供商手上也只有这一代的技术方案。