心律失常仿真下監護儀無創血壓測量誤差的Loess回歸分析

王曉龍，白玫

首都醫科大學宣武醫院，北京 100053

心律失常仿真下監護儀無創血壓測量誤差的Loess回歸分析

王曉龍，白玫

首都醫科大學宣武醫院，北京 100053

目的 探討心律失常對監護儀無創血壓測量結果的影響。方法 通過FLUKE ProSim8生命體征模擬器模擬正常心電信號及室性心動過速（室速）、竇性心動過緩（竇緩）、陣發性心動過速（陣速）、室性早搏（PVC）、房性心動過速（房速）5種心律失常仿真信號，并在每種仿真信號下設定4組無創血壓測量值（單位為mmHg）：60/30、120/80、150/110、200/150。選用GE Pro1000及Dash2500監護儀共計30臺，對設定的血壓進行測量并計算誤差，然后用Loess局部加權回歸法對誤差進行擬合。結果 經Loess擬合的室速-正常曲線明顯高于其他組與正常組擬合的曲線。結論 心率過高可導致監護儀無創血壓測量值偏高，心率過低對測量結果沒有顯著影響。故當患者心率過高時，監護儀可能無法準確顯示患者的血壓。

心律失常；無創血壓測量；監護儀；生命體征模擬器

血壓監測在臨床上具有十分重要的意義。水銀血壓計被視為血壓測量的“金標準”，但因其含有汞等因素，目前已開始被其他設備所替代[1-2]。如醫用多參數監護儀根據示波振蕩法原理進行無創血壓測量[3]。示波法血壓測量監護儀通過識別從手臂傳到袖帶中的小脈沖，進而對小脈沖進行拾取和多重處理后形成一條能夠體現脈沖峰值變化的包絡線，經過一定算法后得到血壓測量值。

影響包絡線形狀的因素可以分為兩類：測量系統因素和人體生理因素[4]。目前文獻多從監護儀質量控制角度如監護儀使用時間、頻度、管路漏氣，電路連接，測量位置等方面探討影響監護儀無創血壓測量的因素，但很少探討生理病理因素對監護儀無創血壓測量的影響[5-7]。

華琦等[8]探討了竇性心律心率變化對人體血液動力學的影響。李宙等[9]探討了老年血液動力學狀態的改變對無創血壓測量的影響。可以推測，心律失常等病理狀態可能會引起人體血液動力學狀態的改變，進而引起無創血壓脈沖信號頻率和強度的變化，影響監護儀無創血壓測量。本研究采用FLUKE Prosim8生命體征模擬器模擬正常心電信號與心律失常心電信號，將心電信號模擬至無創血壓信號中，實現兩種信號的同步輸出，之后通過監護儀對設定的血壓進行測量并計算誤差，，然后用Loess局部加權回歸法對誤差進行擬合分析[10-11]，以了解心律失常對無創血壓測量的影響。

1 材料與方法

1.1 儀器與設備

血壓測量儀器：GE Pro1000監護儀（16臺）以及Dash2500監護儀（14臺），皆標有儀器名稱、型號、廠名、出廠編號，沒有影響正常工作的機械損傷，所有旋鈕、開關牢固可靠，定位準確。心電信號仿真儀器：FLUKE Prosim8生命體征模擬器，連接管路良好，通過校準。

1.2 實驗方法

正常成年人收縮壓為100～130 m m Hg，舒張壓為65～85 m m Hg，臨床中可見的壓力范圍為30～180 mmHg。實驗測量選取值應在此范圍之內，并包括常見值和極值。本實驗選取如下血壓設定值（單位為mmHg）：60/30、120/80、150/110、200/150。仿真使用成人模式。

由于ProSim8的無創血壓模擬與心電模擬同步，故按照心電信號來進行仿真。臨床上心律失常往往表現為多種癥狀，可以依據不同的分類標準來進行劃分。本實驗根據心率的改變情況即心電脈沖信號頻率的變化情況來進行心電仿真。共選用正常心率（60 bpm）、室性心動過速（室速，200 bpm）、竇性心動過緩（竇緩，30 bpm）、陣發性心動過速（陣速，80～160 bpm）、室性早博發作（PVC, 80～120 bpm）、房性心動過速（房速，160 bpm）6組仿真信號。

脈量也是無創血壓信號仿真的參數之一，然而脈量對于無創血壓測量的影響鮮有文獻報道。本實驗采用系統默認值1.0 mL。

將監護儀與Prosim8生命體征模擬器連接，其中袖帶纏繞在手臂模型上，其松緊程度以能剛好插入一指為宜。手臂模型使用成人尺寸，心電導聯線采用三導聯。上述裝置位于同一水平面。

1.3 統計學分析

每組血壓設定值下記錄最先測得的兩次測量值，對未測出的血壓進行重復性多次測量直到測出兩次結果。然后將收縮壓與舒張壓測量結果分開，計算相應的血壓測量誤差，使用SPSS 19.0軟件完成用Loess局部加權回歸分析與制圖。

2 結果

以正常心電信號仿真下各次測量的誤差作為橫軸，其余各組仿真下的各次測量誤差作為縱軸，分別使用Loess回歸分析得到5條曲線。這些曲線描述的是監護儀在正常心電信號條件下的無創血壓誤差與所選心律失常條件下的無創血壓誤差之間的關系。

2.1 收縮壓

室速組與正常組擬合的曲線明顯高于其他心律失常組與正常組擬合的曲線。其他組與正常組擬合的曲線大致一致并重合（圖1）。這說明除室速外，其他心律失常條件下監護儀無創壓測量誤差彼此接近。當正常組測量誤差為6 mmHg左右時，室速組測量誤差的曲線斜率在20 mmHg左右出現明顯變化，陣速組誤差曲線斜率在6 mmHg左右處稍有變化。因陣速組和其他3組與正常組擬合的誤差曲線趨勢基本一致，誤差均隨著正常組誤差的增大而增大，故本研究重點對室速組進行討論。

圖1 收縮壓測量誤差的Loess回歸

2.2 舒張壓

室速組與正常組擬合的曲線變化趨勢較其他4組與正常組擬合的曲線略陡峭。其他4組與正常組擬合的誤差曲線趨勢基本一致。隨著正常組誤差逐漸增大，誤差均隨著正常組誤差的增大而增大，而室速組的誤差曲線逐漸向其他4組曲線靠攏，并逐漸重合（圖2）。

圖2 舒張壓測量誤差的Loess回歸

3 討論

3.1 收縮壓測量誤差

由圖1可以看出，室速組曲線位于最上方，即相比其他幾組測量誤差較大。這可能是由于室速組心率最高，脈沖信號頻率最高即單位時間內產生的血壓脈沖最多，導致在監護儀測量期間，氣閥關閉的時間內管路中的脈沖個數最多，信號共振和（或）疊加的幾率最高。因此測量誤差擬合曲線明顯高于其他組。

室速組測量誤差的曲線斜率的變化出現在20 mmHg附近，對應于血壓設定值為120 mmHg時的誤差均值。從實驗數據可以看出，在此之后的擬合曲線接收的點多來自于設定值為150、200 mmHg時的測量誤差。當設定值為60 mmHg時，充氣目標壓較低，放氣次數較少，因此壓力脈沖信號疊加幾率相對較低，測量誤差與正常組誤差較接近。當設定值為150、200 mmHg時，充氣時目標壓力增大，放氣次數增多，脈沖共振和（或）疊加更加頻繁，使得誤差較120 mmHg時高。但是當壓力過大時，管腔內壓力過高，使空氣介質的阻尼增大[12]，可能影響脈沖信號的共振或疊加，導致測量誤差增幅的下降，使誤差的曲線斜率在20 mmHg左右出現變化。

3.2 舒張壓測量誤差

由圖2可以看出，室速組與正常組擬合的曲線較其他4組與正常組擬合的曲線陡峭。隨著正常組誤差的增大，室速組誤差趨勢逐漸與其他4組一致。從散點圖分布可以看出，當正常組誤差<-1 mmHg時，5組心律失常組的誤差分布較離散，且數量較少。正常組誤差分布在-1～8 mmHg時，心律失常組誤差分布較集中，室速組誤差擬合線變化從-8 mmHg到8 mmHg左右，其他4組誤差擬合線從-1 mmHg 到8 mmHg左右，與正常組誤差分布基本一致。與收縮壓Loess擬合圖線相比，室速組舒張壓誤差較小，且誤差變化曲線較平滑，其原因可能是在探測收縮壓時管路內的壓力下降，此時的壓力脈沖信號幅度下降，管路內的脈沖信號較收縮壓時的信號平穩，信號的共振和（或）疊加作用減弱，因此其誤差值相對降低。

4 結論

本研究結果表明，除室速組外，其余心律失常組與正常組擬合的曲線幾乎重合。由此可以推測，正常心律下無創血壓的測量誤差可指示并預測心律失常時無創血壓的誤差。但應注意在過高心率（如室速時）下進行無創血壓測量，其測量誤差可能較大；心率過低對測量誤差沒有顯著影響。因此，當患者心率過高時，監護儀無創血壓測量結果可能無法真實反映患者的實際血壓，此時建議使用水銀式血壓計和（或）有創血壓設備測量患者血壓。

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Analysis of the Patient Monitors’ NIBP Measurement Errors in the Case of Arrhythmia Simulations through Loess Regression

WANG Xiao-long, BAI Mei
Xuan Wu Hospital, Capital Medical University, Beijing 100053, China

Objective To discuss the influence of arrhythmia on NIBP (Non-Invasive Blood Pressure) measurement of the patient monitor. Methods FLUKE ProSim8 Vital Signs Simulator was deployed to simulate NSR (Normal Sinus Rhythm) and fi ve kinds of arrhythmia signals, including VT (Ventricular Tachycardia), SB (Sinus Bradycardia), PT (Paroxysmal Tachycardia), PVC (Premature Ventricular Contraction) and AT (Auricular Tachycardia). Meanwhile, 4 groups of NIBP measurement values were given under each kind of simulation signals: 60/30, 120/80, 150/110, 200/150 (mmHg). And a total of 30 GE Pro1000 and Dash2500 patient monitors were selected to measure the given blood pressure and calculate the errors. Then, Loess (Locally-Weighted Scatterplot Smoothing) regression was adopted to fi t the errors. Results The curves worked out by Loess regression highlighted that the curve line of VTNSR was obviously higher than that of the normal group. Conclusion An extremely high heart rate might cause a higher NIBP measurement result of the patient monitor. However, a low heart rate caused no obvious infl uence on the measurement result. Therefore, the patient monitors can not detect the NIBP accurately when a patient suffered from an extremely high heart rate.

arrhythmia; noninvasive blood pressure measurement; patient monitor; vital signs simulator

R197.39

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.05.009

1674-1633(2015)05-0030-03

2015-02-10

作者郵箱：qywxland@sina.com