登录

非侵入性血压测量技术

Overview

资料来源:哈姆娜·库雷希和克雷格·戈尔根,珀杜大学韦尔登生物医学工程学院,西拉斐特,印第安纳州

在这里,我们将强调人类和啮齿动物之间非侵入性血压测量技术的主要相似性和差异,并研究控制血压的工程原理。还将讨论控制当前袖口技术以获得收缩和舒张压力的原理。

与移动设备连接的商用袖口通常结构紧凑且便携,因此几乎可以在任何地方进行测量。非侵入性便携式血压袖口对于高血压和其他心血管问题患者特别有用,需要仔细监测和及早发现血压的任何变化。

同样,非侵入性血压测量系统也可用于啮齿动物。该技术用于实验室设置,并可用于在整个研究中监测动物健康。虽然放射性遥测是啮齿动物血压测量的黄金标准,但这种技术具有侵入性,如果操作不当,可能导致动物死亡。因此,非侵入性方法便于在动物身上进行测量,因为它们可以提供有价值的数据,而无需植入设备。一个商用系统将被用来演示如何在临床环境以外的人身上测量血压。这种技术允许患者定期监测自己的血压,而不必每次需要进行这些测量时访问诊所。

此处描述的方法利用压力传感器和遮挡袖口利用流经啮齿动物尾部的血流。无论是人类移动血压袖口还是啮齿动物非侵入性尾袖口方法,都利用类似的血液动力学原理获取血压测量,为包括临床医生、研究人员和患者。

Principles

血压测量由收缩和舒张组分组成,这两种指标都是心血管健康的重要指标。收缩压定义为由于心脏收缩而对动脉壁施加的最大宫内压力,而舒张压定义为主动脉瓣关闭时的最低宫内压力。

使用市售袖口进行的血压测量使用示波方法进行测量。在临床环境中,临床方法常用于测量血压。临床医生通常会在手臂的胸动脉周围充气血压袖口,直到血管完全闭塞。一旦他们放气,临床医生会听他们第一次通过听诊器听到心脏跳动的点。这一点表示收缩压,因为动脉内的压力足够大,足以打开血管。然后,袖口继续放气,直到听不到重复的声音。这一点表示舒张压,因为血管保持开放。除自动技术外,测波技术与奥西托技术类似。袖口算法不是听声音,而是在血压袖口开始泄气时检测血流中的振荡。当血液再次开始流经动脉时,这些振荡开始,表明收缩压。当血流变得稳定时,振荡水平,表示舒张压。

在啮齿动物中测量血压的非侵入性方法也使用自动化技术。此处描述的系统包括一个遮挡袖口,该袖口在尾动脉周围膨胀和放气,类似于临床血压袖口在胸动脉周围如何膨胀和放气。体积压力记录 (VPR) 传感器也放置在尾部周围。该传感器可以使用压力传感器确定血压,该传感器可以指示收缩压和舒张压何时发生在动物的尾部,这是真实系统血压的密切替代物。

Procedure

1. 无线血压袖口

  1. 打开袖口,并将其与移动设备配对,并将其输出结果。配对可以通过蓝牙完成。
  2. 将袖口绑在上臂上,以便血压监测仪对内二头肌进行放置。Ssrap 应紧紧地固定在手臂上。
  3. 打开移动设备上的袖口应用程序。确保袖口与移动设备配对。
  4. 定位自己,让你坐在你的手臂休息,使袖口是在相同的水平,你的心。确保您处于平静的环境中,以便在收集数据时保持放松。
  5. 正确定位后,开始测量血压。可以运行多个试验,以便这些测量的平均值反映在结果中。
  6. 收集完所有测量值后,结果将输出到移动设备屏幕上。记下结果。从手臂上解开袖口,然后将其关闭。

2. 啮齿动物的非侵入性血压测量

  1. 打开加热台、血压系统和台式计算机。将 VPR 袖口和遮挡袖口连接到血压系统。使用软件检查袖口是否正确校准,是否按预期工作。使用所需的参数设置软件。
  2. 准备动物(小鼠或大鼠)放置到适当大小的支架中。确保环境平静,发出最少的意外噪音。在将动物放在支架上之前,尽量使动物平静下来,以防止动物承受不必要的压力。
  3. 轻轻地哄动物进入支架。确保它的爪子不会卡在支架的附件中,并且尾巴在约束器之外。
  4. 动物固定后,将支架放在加热的舞台上。将遮挡袖口滑到尾部底部,然后将 VPR 袖口滑到遮挡袖口后面。在两个袖口之间留出 1-2 mm 的空间。如果使用遮挡袖口和 VPR 袖口大小为小鼠,您可以使用塑料管条固定它们。
  5. 手铐打开后,用胶带把它们贴在舞台上,以防止动物的尾巴移动太多。让尾部温暖到约32-34°C,促进血管扩张和随后的血流通过尾巴。
  6. 一旦设置完成且尾部足够温暖,则开始数据采集。在测量血压时,请注意动物在约束器内是否大量移动。在整个测量过程中,尽量将袖口保持在相同的位置。如果袖口滑下尾巴,或者如果动物在约束器内移动,请按暂停按钮,并在正在进行的运行完成后重新调整袖口/动物。在整个过程中保持一个平静的环境。
  7. 检查以确保血压数据按预期获取。如有必要,重复测量。建议进行多次试验(通常为 20-40 次测量)。
  8. 收集数据后,保存测量值以供进一步分析。将动物从支架上取下,放回笼子。关闭加热阶段和血压系统,清洁所有与动物接触的表面。

Results

图1显示了使用非侵入性血压系统服用啮齿动物血压获得的典型图表。图上有两条曲线:一条用于 VPR 传感器,另一条用于遮挡袖口。VPR传感器曲线的拐点是确定收缩和舒张压的位置,如图1所示。图的底部指示状态,用于传达系统是否认为此测量值可以接受。为了获得可接受的读数,每次试验都多次接受血压。

Figure 1
图 1.通过非侵入性测量系统获得的收缩和舒张压。

Figure 2
图 2.收缩压和舒张压的屏幕截图。

对于一个为人类提供的商业袖口,血压测量的结果在屏幕上输出,如图2所示。用户可以使用此技术查看收缩和舒张压测量。血压可以多次服用,以便结果输出所收集的数据的平均值。

Application and Summary

两种商业袖口都可用于家庭使用,非侵入性方法用于动物研究,均采用自动化技术。通过使用传感器跟踪血流的变化,算法检测收缩和舒张压力,然后将这些结果传达给用户。虽然技术相似,但两种测量技术之间存在一些关键差异,应加以注意。当在人类受试者中接受血压时,环境通常是放松的,因为受试者是无节制的,相当舒适。相反,动物必须被限制或麻醉。抑制会使动物焦虑不安,从而扭曲血压测量,而麻醉会导致体温过低和血管收缩,使可靠的测量更难获得。这就是为什么在平静、光线昏暗的环境中,在意识动物中获得啮齿动物的血压,这样它们才能保持温暖,没有惊人的噪音。当啮齿动物测量血压以促进血液流过尾巴时,也使用通过加热的血管化。在获取数据之前,将动物与支架和袖口进行协调有助于减少不适,并允许收集更准确的结果。此外,如果用户在多天内从同一动物收集测量值,如果每天大致相同的时间获取,结果将更有意义。

能够使用用户友好、紧凑的袖口进行血压测量,对于患者来说是一个非常有用的工具,因为它允许患者在方便的情况下监控血压。然而,市售的血压袖口并不是用来取代临床获得的测量;相反,这些袖口旨在帮助患者监测他们的全身血压在访问之间。商业袖口也会受到噪音的影响,并不总是收集准确的结果。同样,对啮齿动物血压的非侵入性测量也是嘈杂的,特别是当动物移动时。因此,在查看来自这些系统的数据时,必须明智。

便携式非侵入性血压测量方法可用于各种应用。商业袖口允许高血压患者在诊所就诊期间监测其健康状况。这种方法可以帮助患者更加注意他们的饮食和运动决定,因为他们可以看到他们的生活方式对他们的血压有直接影响。商业袖口还可以帮助孕妇在怀孕的最后几个月跟踪自己的血压。孕妇有患先兆子宫颈癌的风险。因此,这些妇女必须知道,在妊娠后半期,她们是否面临这种病的风险。使用便携式袖口可以帮助这些妇女在婴儿出生前的关键月份跟踪自己的血压。

对于动物使用,非侵入性血压测量对于研究目的,尤其是那些有关心血管健康的研究,是有价值的。在程序和研究后(如在啮齿动物中诱导高血压)对动物进行血压检查,可以显示这些行为对动物健康的影响。虽然其他侵入性技术可以提供更一致的数据,但尾袖系统的非侵入性使得它们成为使用心血管疾病动物模型的人的诱人方法。

Tags

跳至...

0:07

Overview

1:26

Principles of Blood Pressure

3:10

Wireless Blood Pressure Measurement Technique for Humans

4:09

Noninvasive Blood Pressure Measurement Technique for Rodents

6:49

Results

8:14

Applications

9:08

Summary

此集合中的视频:

article

Now Playing

非侵入性血压测量技术

Biomedical Engineering

11.9K Views

article

使用光学和共聚焦显微镜成像生物样本

Biomedical Engineering

35.7K Views

article

生物样品的SEM成像

Biomedical Engineering

23.5K Views

article

纳米药物载体的生物分布:SEM的应用

Biomedical Engineering

9.3K Views

article

腹大塔的高频超声成像

Biomedical Engineering

14.4K Views

article

腹部主动脉瘤的定量应变图谱

Biomedical Engineering

4.6K Views

article

红外主塔中图像血液和脂质的光声断层扫描

Biomedical Engineering

5.7K Views

article

心脏磁共振成像

Biomedical Engineering

14.7K Views

article

脑动脉瘤血流的计算流体动力学模拟

Biomedical Engineering

11.7K Views

article

腹主动脉瘤的近红外荧光成像

Biomedical Engineering

8.2K Views

article

心电图(心电图)信号的采集与分析

Biomedical Engineering

104.8K Views

article

可吸收生物材料的拉伸强度

Biomedical Engineering

7.5K Views

article

小鼠脊髓的微CT成像

Biomedical Engineering

8.0K Views

article

大鼠非侵入性ACL损伤后膝关节退化的可视化

Biomedical Engineering

8.2K Views

article

结合 SPECT 和 CT 成像,使心脏功能可视化

Biomedical Engineering

11.0K Views

JoVE Logo

政策

使用条款

隐私

科研

教育

关于 JoVE

版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。