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1、第五章血压测量 第一节概述血压是反映血流动力学状态的最主要的指标之一 影响人体血压的因素很多 诸如心率 外周循环阻力 每搏输出量 循环血量及动脉管壁的弹性等 通过机体的正常调节 可使血压维持在相对稳定状态 若血压过高 则心室射血量必然要对抗较大的血管阻力 使心脏负荷增大 心脏易于疲劳 若血压过低 则心室射出的血流量不能满足组织的正常代谢需要 通过测量心脏的不同房室和外围血管系统的血压值 有助于医生判断心血管系统的整体功能 人体血液循环系统模型 图5 1人体血液循环系统模型图 心血管系统血压分布 图5 2心血管系统血压分布图 左心室 主动脉 大动脉 小动脉 微动脉 毛细血管 血液在毛细血管处进行
2、物质交换以供应人体所必需的营养 回流的血液成为静脉血 静脉血 小静脉 大静脉 最后从上 下腔静脉进人右心房 右心室 血液通过肺动脉和吸人的氧气结合氧合后的血液变成动脉血 左心房 左心室 周而复始地循环 常见的血压参数 血压 血管内血液在血管壁单位面积上垂直作用的力称为血压 血压信号是随心动周期变化的动态时间函数 血液循环系统中各部位测量到的血压值是不同的 临床上通常测量的有动脉血压和心脏各腔室的压力 图5 3心脏各腔室压力 图5 4动脉血压波形 心血管系统的压力测量 是人类生理压力测量中最重要的部分 其中动脉压尤为重要 收缩压 SP 和舒张压 DP 收缩压 心脏收缩时所达到的最高压力称为收缩压
3、 它把血液推进到主动脉 并维持全身循环 舒张压 心脏扩张时所达到的最低压力称为舒张压 它使血液能回流到右心房 脉压差 收缩压和舒张压的差称为脉压差 它表示血压脉动量 一定程度上反映心脏的收缩能力 是反映动脉系统特性的重要指标 平均压 MP 平均压 是在整个心动周期动脉压一平均值 由下式计算 MP通常用以评价整个心血管系统的状况 例如 整个心血管的阻力 SVR 便可用平均压 MP 中心静脉压 CVP 和心排量 CO 求得 左心室压左心室压反映左心室的泵作用 心室压力曲线的上升斜率反映了心室收缩初期的力度 作为心血管系统的重要功能指标 舒张期末端压则代表了在射血开始前对心室的灌注压力 右心室压和肺
4、动脉压右心室压和肺动脉压由右心室收缩引起 在正常血液循环中 这两种压力低于系统动脉压 肺楔压 PCWP 它是将导管楔入动脉的某一分支处测得的压力 代表了毛细管与左心房压之间的压差 对肺楔压的测量可评估左心房的压力 中心静脉压 CVP 中心静脉压一般指右心房 上腔静脉或锁骨下静脉血液所给出的压力 绝对压力 工程上相对于真空 零大气压 来测量压力 所测得的压力称为绝对压力 标准压力 如果相对于大气压进行测量 所测得的压力则称为标准压力 76mmHg 压力单位及关系 单位 相互关系 1个标准大气压 760mmHg 1mmHg 0 133kPa 脉动血压一般用分数形式来表示 120 80 分子代表收缩
5、压 分母代表舒张压 对健康的成人 心血管系统各不同部位的正常血压值如下 臂动脉 收缩压 一般在12 67 18 67kPa 95 140mmHg 范围内 平均值为14 67 16kPa 110 120mmHg 正常舒张压为8 12kPa 60 90mmHg 平均值为10 67kPa 80mmHg 脉动血压一般用分数形式来表示 120 80 分子代表收缩压 分母代表舒张压 主动脉压 约为130 75 左心室约为130 5 左心房为9 5 右心室为25 0 右心房为3 0 肺动脉为25 12 毛细血管 为2 6 4 0kPa 20 30mmHg 静脉为0 2 67kPa 0 20mmHg 血压测量
6、的参考点 人体除了器官和组织产生生理压力之外 还有重力和大气压力产生的非生理压力 在有些测量中要求将生理压力与非生理压力量分开 大气压力在人体中分布是均匀的 当测量人体相对压力值时 大气压力变化不会影响测量结果 但是 当测量绝对压力时 大气压的变化就必须考虑 即在测量过程中应随时标测当时的大气压 重力效应较为复杂 如果忽略阻力和动力等因素引起的血压下降 则血液两点之间的压差等于重力位势之差 大约为 gh 显然每点的压力会因体位的变化而变化 在心血管系统中 右心房压最稳定 几乎不受人体姿态变化的影响 这一重要特征 对于使人体在运动中保持循环系统的稳定起到了很重要的作用 当对右心房血压进行测量时
7、体位引起的血压变化很小 故临床大多在上臂进行血压检查是很恰当的 因为它几乎与右心房在同一水平线上 而在别的高度上测量血压时 应根据高度差进行校正 右心房可作为血压测量的参考点 该参考点大致位于胸纵轴的中央处 具体位于胸腔左右第四肋之间的空间 中央肋软骨节前 离后背约10cm处 用导管术测量人体内部血压时 一般是通过液体 生理盐水 将压力引到人体外部的传感器进行测量 为反映人体内导管端部的压力 应将外部传感器置于同一水平线上 但最好的办法是将外部传感器置于上述参考点的水平线上 这样就不用考虑导管的端部在体内的位置了 血压测量技术可分为直接法和间接法两种 直接法特点 测量精度高 能进行连续测量 有
8、创测量 间接法特点 测量精度低 不能进行连续测量 不能用以测定心脏 静脉系统的压力 无创测量 第二节血压直接测量法 导管术 血管外传感器 传感器置于体外的测量 图5 7所示为传感器置于体外的有创血压测量 即用血管外传感器测量 是一种常用的血压测量方案 血管内传感器 传感器置体内的测量 血管内传感器有导管顶端压力传感器 光纤压力传感器等 血管外传感器系统中的导管传感器系统的频率响应特性由于受到系统耦合液体特性的限制 而导管顶端压力传感器在压力源和传感器元件之间不需要通过导管内液体的连接 因此测量压力时可以得到更高的频响和消除时延的影响 导管顶端压力传感器有很多商品化产品可供选择 包括各种应变片
9、这些应变片一般固定在柔性的膜上并安装在导管顶端 在设计中应变片大多按惠斯通电桥方式连接以解决温漂造成的影响 这种导管顶端压力传感器的缺点是比其它类型传感器贵 同时用过后容易破碎 从而造成每次使用成本增加 光纤压力传感器可以克服上述缺点并可制造成各种大小规格 并且成本低 光纤压力传感器的重要传感元件是法布利 比洛特 FP 型光学干涉仪 干涉仪的两面镜子分别是位于一端的薄膜内表面和位于另一端的光纤尖端 所施加的压力P引起了薄膜的偏移 而此偏移又直接转换成了FP干涉仪空腔长度的变化 血压测量误差 测压导管选择不当 例如 管径和长度选择不当 致使自然频率fn偏低 阻尼系数 过高或过低 造成检测的血压波
10、形失真 测压读数不准 导管送至心脏部分的血管中或心腔内时 其测压端口方向不同 也会导致测压误差 导管进入测压部位 可能影响血液正常流通 甚至产生堵塞现象 从而造成测压误差 传感器的感压面与插入体内的测压导管端口不是处在同一等压面上 其差值将直接导致测压误差 尤其是在测量数值较低的静脉压时这个误差不能忽视 连接导管腔与血压传感器的管道 若采用可塑性较强的一般输液管 其管腔可能因血压的高低而舒张和收缩 也可能因外部物品挤压管道或管道扭动 弯曲或管外的振动而导致测压误差即产生所谓的的导管鞭形畸变 如图5 12C所示 在血压监护系统中 所使用的连接三通接头制作各异 内腔粗细不匀 导致血液流动时的局部速
11、度改变 也会影响测压精度 系统内若存在残留气泡对血压起缓冲作用 导致系统的有效顺应性增大 而测压系统的固有频率降低 阻尼系数增大 甚至导致血压波形严重失真 因而引起误差 如图5 12B所示 若导管系统的接头过多 也将影响测压的准确性 这是由于接头在系统内相当于一个液压阻尼器 使系统的频率响应降低 在整个测压量程范围内存在不同程度的非线性 因而引起测压误差 血液压力由于需经压力管道才能在血压传感器中进行机电变换 因此血液压力波与显示的血压电信号间存在时间的滞后 从而导致延迟失真 为了克服以上常见的测压误差 提高血压测量的精确度 在临床上应采取如下措施 尽量缩短测压导管的长度 通常不应超过100c
12、m 尽量使用直径较大的导管 尽量采用刚性或半刚性导管 采用连续冲洗装置定时冲洗管道及持续肝素点滴 以避免和排除导管的阻塞和小气泡 尽量简化测压装置 尤其应减少过多的三通阀 使传感器的感压面尽量保持与导管端口处在同一等压面上 将导管置于低血流速区 并防止振动和人为干扰使测压管道扭曲 使测压口正对血流方向 定时对传感器进行零点和灵敏度校正 血压测量所需的带宽 当我们知道了血压波形的典型谐波成分后 就可以确定仪器系统所需的带宽 任何生物医学测量系统 带宽要求都是必须首先考虑的 在血压测量中通常可以将高于10次的谐波忽略 血压信号导数的测量增加了带宽要求 任何用于测量心室压力微分的导管压力测量系统的帧
13、频特征平坦度必须维持在5 内 最多保留12次谐波 采样定理 采样频率必须大于被采样信号带宽的两倍 静脉血压测量系统 中心静脉压是心肌功能的重要指示器 通常是在外科手术和对心功能紊乱 电击 血容量过低 血容量过高 循环衰竭等情况下最常见的监护参数 医生通常用一个大孔针经皮静脉穿刺 将导管通过针孔插入静脉并达到测量位置 然后将针拔出 一个塑料管通过旋塞阀与静脉内导管相连 便于医生在需要的时候给药或输液 在静脉导管上连接一个高灵敏度的压力传感器就可连续动态地测量静脉压 正常中心静脉压范围 0 1 2kPa 平均静脉压0 5kPa 血压直接测量系统设计 图5 14所示为一血压直接测量的便携式血压计的原
14、理电路 它由偏置电源电路 A1 A2 前置处理电路 A3 A6 显示电路 A7 和压力传感器组成 Rp1为调零电位器 ICL71063位半数字万用表芯片 它包括A D转换电路 LED数码管显示 驱动 仅仅使用一只DC9V电池 数字电压表就可以正常使用了 Rp2为满量程调整电位器 复习 电桥 惠斯通电桥 第三节血压标定方法 前面述及测量血压用的各种型式传感器 与血压值相对应的传感器输出必须经过放大和处理后才能显示和记录 由于传感器特性的离散性 不同传感器配用相同测量电路时 所得结果显然不可能一致 为了解决这一矛盾 就必须对传感器的灵敏度加以标定 并使不同灵敏度的传感器与同一测量电路相配时 仍可得
15、到同样的显示结果 在血压直接测量中 如果要求有较高的精度 可以用水银压力计或气压计在每次使用时对仪器进行标定 临床监护仪必须整天连续工作 所以要在测量仪器内部设置定标信号 但也需用压力计进行定期检查 为解决标定问题通常有三种方法 严格要求制造厂的出厂指标 采用传感器内部的灵敏度调节 每只传感器使用定标系数 以便和已知的压力放大器一起工作 第一种方法生产产家虽能给出灵敏度和激励的零偏误差 但当传感器滥用或老化后 灵敏度和零偏移都会发生改变 不能维持原有精度 目前大多数采用第三种方法 压力传感器定标电路如图5 15所示 图5 15所示为对传感器进行标定的原理电路 这里传感器采用惠斯通电桥连接的电阻
16、式应变计由稳压管D提供7 5V的激励电源 此外还用作平衡和定标系数的调节 图中所示A1为直流放大器 其标定过程如下 将三通阀的一端接到精密水银压力计 一端与传感器体腔相连 另一端接加压气囊 开关S1处于操作位置 并使传感器与大气相通 这时由传感器检测出零压力的电压值 调节R3的触点位置 使放大器输出电压值为零 关闭与大气相通的阀门 并对传感器体腔施加一标准压力 如100mmHg或至少为量程的一半 调节R6使输出读数的指示值与标准压力一致 然后把S1转到相应的标定指示值位置 如100mmHg挡 调节计数器拨盘R4 使输出值与上次读数相同 这时拨盘上的数值即为传感器的定标系数 一般把它记在传感器的壳体上 所以 使用不同灵敏度的传感器时 只要改变拨盘上的数字即可 这样就不需要再用精密压力计来标定了 第四节血压间接测量 血压直接测量方法 可提供血压波形的连续读数和记录 同时具有较高的精度 有创测量 但是为了取得血压值首先必须刺破血管 然后把导管放在血管或心脏内 这一手术要在X光监视下进行 一般限于危重病人或开胸手术病人 无创伤的间接测量方法 近100多年来大家都致力发展无创伤的间接测量方法 这
