子癇前期患者光電容積指脈搏波特征參數變化的研究

封英 趙柏惠 陳新忠

子癇前期患者光電容積指脈搏波特征參數變化的研究

封英 趙柏惠 陳新忠

目的 觀察光電容積指脈搏波（PPG）的特征參數下降支面積比（ADR）、脈搏波波幅（PPGA）及脈率間隔（PBI）在子癇前期患者及正常孕婦中的變化，探討以上參數是否可以預測子癇前期的發生。方法 選擇孕28～37周的單胎孕婦108例，其中采集脈搏波時無子癇前期，隨訪整個孕期均正常的孕婦36例（Ⅰ組）；采集脈搏波時尚無子癇前期發生，在隨訪過程中發展為子癇前期36例（Ⅱ組）；采集脈搏波時已確診為子癇前期36例（Ⅲ組）。孕婦休息10min后，坐位，記錄左上肢外周血壓、心率及身高、體重等一般信息。計算機實時監測記錄3組孕婦的ADR、PPGA及PBI。結果 Ⅲ組ADR較Ⅰ組及Ⅱ組降低（P＜0.05），ADR在Ⅰ組及Ⅱ組間比較差異無統計學意義（P＞0.05），3組間PPGA、PBI比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。結論 ADR在子癇前期患者中明顯低于正常孕婦，提示子癇前期患者存在血管阻力與彈性的變化，但PPGA、PBI及ADR不能早期有效的預測子癇前期的發生。

光電容積脈搏波 子癇前期 妊娠

子癇前期是妊娠期嚴重并發癥之一，是導致孕產婦和圍生兒圍產期疾病及死亡的主要原因。孕婦子癇前期發生風險的篩查是產前保健的重要組成部分，然而在預測方面的研究進展甚微。目前研究的一些預測手段如血清學標志物、平均動脈壓測定、子宮動脈多普勒檢測等，其靈敏度和特異度較低，不能及早發現該病。子癇前期的病理生理變化是全身小動脈痙攣，外周血管阻力增加，血管順應性下降。指光電容積脈搏波（photoplethysmography of pulse wave,PPG）是根據外周毛細血管血容量隨心臟搏動而產生的脈動性變化，通過光電容積描記法獲得周期性的波形，可反映外周血容量和血管張力的變化[1]。已有研究發現壓力脈搏波的若干特征參數與子癇前期有關[2]。筆者擬觀察本團隊自主開發的指容積脈搏波特征參數——下降支面積比（area difference ratio，ADR）在子癇前期患者中的變化，以期為臨床尋找識別子癇前期亞臨床階段的有效無創方法。

1 對象和方法

1.1 對象 選擇2015年1至12月我院就診的28～37周單胎孕婦108例，年齡20～40歲；無慢性高血壓疾病、妊娠期糖尿病、妊娠期肝內膽汁淤積癥、內分泌和神經系統疾病病史，無頭部外傷史，無酒精成癮和濫用藥物。其中采集脈搏波時無子癇前期，隨訪整個孕期均正常的孕婦36例（Ⅰ組）；采集脈搏波時尚無子癇前期發生，在隨訪過程中發展為子癇前期36例（Ⅱ組）；采集脈搏波時已確診為子癇前期36例（Ⅲ組）。Ⅰ組年齡（30±4）歲，孕周（30.8±2.2）周；Ⅱ組年齡（31±5）歲，孕周（30.6±2.4）周；Ⅲ組年齡（31±4）歲，孕周（31.5±2.5）周。3組孕婦年齡、孕周比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。正常孕婦是指無妊娠期并發癥及合并癥的孕婦。子癇前期是指血壓≥140/90mmHg，孕20周以后出現；尿蛋白≥300mg/24h或（＋）；可伴有上腹部不適、頭痛等癥狀。本研究經本院醫學倫理委員會同意，所有孕婦簽署知情同意書。

1.2 方法 孕婦在本院就診時，先休息10min后，坐位，監測左上肢無創外周血壓、心率。待血壓測量結束，采用本團隊開發的光電容積脈搏波采集儀和DS-100A氧飽和度探頭（美國Nellcor Puritan Bennett公司）以250 Hz頻率實時采集PPG信號并記錄。脈搏血氧飽和度探頭置于左側上肢食指。PPG信號通過Matlab軟件(version 7.1，美國Mathworks公司)自動識別PPG起始點A、主波P點等的位置，采用小波分析法和二階導數最大值法檢測脈搏波波幅（PPGA）、脈率間隔（PBI）即相鄰兩脈搏波間期及下降支面積比（ADR），ADR計算方法見圖1。各參數取脈搏波波形較穩定30s內的平均值。

圖1 ADR計算方法示意圖：A、P、B點分別是脈搏波的起始點、主波頂點及終止點，AB為基線，PO為P到基線的垂直線即為脈搏波的波幅值。圖中虛線構成的三角形OPB的面積為S1，脈搏波下降支曲線PB下面積為S2，圖中灰色面積（Area difference）即為S1-S2，則所提取的參數面積比ADR=（S1-S2）/S1

1.3 觀察指標 記錄患者就診時的收縮壓（SBP）、舒張壓（DBP）及脈搏波參數 PPGA、PBI、ADR。

1.4 統計學處理 應用Graphpad Prism 4統計軟件，正態分布的計量資料以表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK-q檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

Ⅰ組BMI（25.4±3.2）kg/m2，Ⅱ組BMI（27.6±5.1）kg/m2，Ⅲ組BMI（28.7±2.3）kg/m2，Ⅱ組、Ⅲ組孕婦BMI差異無統計學意義（P＞0.05），但均大于Ⅰ組（均P＜0.05）。Ⅲ組患者SBP、DBP明顯高于Ⅰ組及Ⅱ組（P＜0.05），Ⅲ組ADR 較Ⅰ組及Ⅱ組降低（P＜0.05），SBP、DBP及 ADR在Ⅰ組及Ⅱ組間差異無統計學意義（P＞0.05），PPGA、PBI在3組間差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 3組孕婦血壓及脈搏波參數的比較

3 討論

本研究結果顯示在子癇前期患者ADR較正常孕婦降低，提示子癇前期患者存在血管阻力與彈性的變化。ADR是本課題組在前學者研究的基礎上首次引進新的脈搏波參數，并將其與脈搏波的收縮期衰減常數建立函數關系[3]，收縮期衰減常數表征了外周血管阻力與血管順應性，有助于評估心血管系統的狀態[4]。筆者之前的研究發現收縮期衰減常數較難用現有的方法提取，而ADR是PPG的一個形態學參數，容易提取，ADR亦可表示外周血管阻力及順應性，用于評估心血管系統的病理生理狀態等價于收縮期衰減常數[3]。本課題組之前已成功地將ADR用于評估患者全麻狀態下的應激反應，發現ADR明顯優于傳統的血壓、心率等指標[5-6]。由脈搏波的產生和傳播的機制可知，隨著血管阻力和動脈彈性的生理變化，脈搏波波形特征變化首先反映在脈搏波波形面積的變化上。

脈搏波面積參數能更好地描述脈搏波局部細微特征的變化，能從宏觀上描述出脈搏波波形變化的平均特征。另外，ADR是脈搏波的一個形態學參數，是一個比值參數，無量綱，計算的過程已消除了幅度的影響，因此克服了脈搏波其它參數如PPGA、PBI容易受個體差異、外界測量環境等因素影響的缺點。由于要檢測的只是脈圖面積，因而對脈搏波傳感器的精度要求不是太高，檢測結果的重復性和穩定性容易滿足。實際臨床中研究的PPG信號，通常是經過預處理的信號，其幅度和高度的絕對值并沒有實際的意義，這是因為PPG信號的預處理過程并沒有統一的標準，無論直流分量的過濾、交流信號的縮放都使PPG信號失去了原有的幅度和高度值[4]。以上這些或許可以解釋本研究結果顯示的PPGA、PBI在子癇前期患者與正常孕婦比較差異無統計學意義。

本研究結果顯示子癇前期發病前（Ⅱ組）與正常孕婦（Ⅰ組）相比ADR有下降趨勢，但差異無統計學意義，提示脈搏波參數PPGA、PBI及ADR不能早期有效的預測子癇前期的發生，可能原因：首先，采集脈搏波時Ⅱ組孕婦孕周明顯小于發生子癇前期時的孕周，即發病前3周左右，可能此時Ⅱ組孕婦的血管病變尚不足以導致ADR的明顯變化，或者ADR的靈敏度不夠，容積脈搏波包含有心搏功能、血管阻力、血管順應性改變和自主神經功能等諸多信息，筆者期待從中提取開發更靈敏、與子癇前期相關性更好的特征參數。其次，本研究為橫斷面研究，Ⅱ組與Ⅲ組為非自身對照研究，脈搏波參數受個體差異等因素的影響。此外，應激狀態下血糖變化是一種維持機體內環境平衡的生理代償機制，應激即可引起血糖升高，曾有研究證明血糖與中心、外周動脈僵硬性增加有關聯，可以引起脈搏波的變化[7]。本研究在采集脈搏波前讓患者休息10min盡可能緩解孕婦的緊張情緒，但亦不排除個別患者采集脈搏波時產生情緒緊張、焦躁等可能對PPG產生影響。

綜上所述，PPG特征參數ADR在子癇前期患者中明顯低于正常孕婦，提示子癇前期患者存在血管阻力與彈性的變化，但PPGA、PBI及ADR不能早期有效的預測子癇前期的發生。

[1] Hamunen K,Kontinen V,Hakala E,et al.Effect of pain on autonomic nervous system indices derived from photoplethysmography in healthy volunteers[J].Br J Anaesth,2012,108(5):838-844.

[2] Oylumlu M,Yuksel M,Yildiz A,et al.A simple method for the assessment of arterial stiffness in pre-eclamptic patients[J].Clin Exp Hypertens,2014,36(8):531-537.

[3] Hou L X,Wang X,Chen X Z,et al.A novel noniterative shape method for estimating the decay time constant of the finger photoplethysmographic pulse[J].Journal of Zhejiang University-SCIENCE A(Applied Physics&Engineering),2011,12(6):8.

[4] Allen J.Photoplethysmography and its application in clinical physiologicalmeasurement[J].PhysiolMeas,2007,28(3):R1-39.

[5] Feng Y,Chen X,Wang X,et al.Area difference ratio for assessing nociceptive balance during laryngoscopy and intubation under intravenous anaesthesia:preliminary investigation of a novel photoplethysmographic variable[J].Eur J Anaesthesiol,2015,32(1):58-59.

[6] Wang X,Chen X,Ye S,et al.Changes in the photoplethysmogram with tracheal intubation and remifentanil concentration[J].Anaesthesia,2012,67(12):1332-1336.

[7] Alaei-Shahmiri F,Zhao Y,Sherriff J.Assessment of vascular function in individuals with hyperglycemia:a cross-sectional study of glucose-induced changes in digital volume pulse[J].J Diabetes Metab Disord,2015,14:23.

Characteristic parameters of photoplethysmography pulse wave in patients with preeclampsia

FENG Ying,ZHAO Baihui,CHEN Xinzhong.
Department of Anesthesiology,Women's Hospital,Zhejiang University School of Medicine,Hangzhou 310006,China

Objective To assess the application of potoplethysmographic pulse wave in women with preeclampsia.Methods One hundred and eight women in the third trimester were recruited,including 36 women of normal pregnancy(group 1),36 women whodevelop preeclampsiasubsequently (group 2)and 36 womenwith preeclampsia (group 3).The photoplethysmography pulse wave was assessed in three groups.The area difference ratio (ADR),photoplethysmography amplitude(PPGA)and pulse beat interval(PBI)were compared among the three groups. Results Compared with groups 1 and 2,the ADR was decreased in the group 3,(P＜0.05),but not PPGA and PBI;while there was no significant difference in ADR between group 1 and group 2. Conclusion ADR is associated with the preeclampsia,but potoplethysmographic pulse wave can not predict the development of preeclampsia.

Photoplethysmographic pulse wave Preeclampsia Pregnancy

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.24.2017-2057

浙江省科技廳科研基金（2014C33171）

310006 杭州，浙江大學醫學院附屬婦產科醫院麻醉科（封英、陳新忠），婦產科（趙柏惠）

陳新忠，E-mail：chenxinz@zju.edu.cn

2017-08-28）

嚴瑋雯）