子癇前期患者光電容積指脈搏波特征參數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)是否可以預(yù)測(cè)子癇前期的發(fā)生。方法 選擇孕28～37周的單胎孕婦108例，其中采集脈搏波時(shí)無(wú)子癇前期，隨訪整個(gè)孕期均正常的孕婦36例（Ⅰ組）；采集脈搏波時(shí)尚無(wú)子癇前期發(fā)生，在隨訪過(guò)程中發(fā)展為子癇前期36例（Ⅱ組）；采集脈搏波時(shí)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(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)記錄3組孕婦的ADR、PPGA及PBI。結(jié)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），3組間PPGA、PBI比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。結(jié)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(yù)測(cè)子癇前期的發(fā)生。

光電容積脈搏波 子癇前期 妊娠

子癇前期是妊娠期嚴(yán)重并發(fā)癥之一，是導(dǎo)致孕產(chǎn)婦和圍生兒圍產(chǎn)期疾病及死亡的主要原因。孕婦子癇前期發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的篩查是產(chǎn)前保健的重要組成部分，然而在預(yù)測(cè)方面的研究進(jìn)展甚微。目前研究的一些預(yù)測(cè)手段如血清學(xué)標(biāo)志物、平均動(dòng)脈壓測(cè)定、子宮動(dòng)脈多普勒檢測(cè)等，其靈敏度和特異度較低，不能及早發(fā)現(xiàn)該病。子癇前期的病理生理變化是全身小動(dòng)脈痙攣，外周血管阻力增加，血管順應(yīng)性下降。指光電容積脈搏波（photoplethysmography of pulse wave,PPG）是根據(jù)外周毛細(xì)血管血容量隨心臟搏動(dòng)而產(chǎn)生的脈動(dòng)性變化，通過(guò)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(fā)現(xiàn)壓力脈搏波的若干特征參數(shù)與子癇前期有關(guān)[2]。筆者擬觀察本團(tuán)隊(duì)自主開(kāi)發(fā)的指容積脈搏波特征參數(shù)——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(shí)別子癇前期亞臨床階段的有效無(wú)創(chuàng)方法。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)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(wú)慢性高血壓疾病、妊娠期糖尿病、妊娠期肝內(nèi)膽汁淤積癥、內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史，無(wú)頭部外傷史，無(wú)酒精成癮和濫用藥物。其中采集脈搏波時(shí)無(wú)子癇前期，隨訪整個(gè)孕期均正常的孕婦36例（Ⅰ組）；采集脈搏波時(shí)尚無(wú)子癇前期發(fā)生，在隨訪過(guò)程中發(fā)展為子癇前期36例（Ⅱ組）；采集脈搏波時(shí)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。正常孕婦是指無(wú)妊娠期并發(fā)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(xiàn)；尿蛋白≥300mg/24h或（＋）；可伴有上腹部不適、頭痛等癥狀。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)同意，所有孕婦簽署知情同意書(shū)。

1.2 方法 孕婦在本院就診時(shí)，先休息10min后，坐位，監(jiān)測(cè)左上肢無(wú)創(chuàng)外周血壓、心率。待血壓測(cè)量結(jié)束，采用本團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的光電容積脈搏波采集儀和DS-100A氧飽和度探頭（美國(guó)Nellcor Puritan Bennett公司）以250 Hz頻率實(shí)時(shí)采集PPG信號(hào)并記錄。脈搏血氧飽和度探頭置于左側(cè)上肢食指。PPG信號(hào)通過(guò)Matlab軟件(version 7.1，美國(guó)Mathworks公司)自動(dòng)識(shí)別PPG起始點(diǎn)A、主波P點(diǎn)等的位置，采用小波分析法和二階導(dǎo)數(shù)最大值法檢測(cè)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(jì)算方法見(jiàn)圖1。各參數(shù)取脈搏波波形較穩(wěn)定30s內(nèi)的平均值。

圖1 ADR計(jì)算方法示意圖：A、P、B點(diǎn)分別是脈搏波的起始點(diǎn)、主波頂點(diǎn)及終止點(diǎn)，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(gòu)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(shù)面積比ADR=（S1-S2）/S1

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

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用Graphpad Prism 4統(tǒng)計(jì)軟件，正態(tài)分布的計(jì)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(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），PPGA、PBI在3組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表1。

表1 3組孕婦血壓及脈搏波參數(shù)的比較

3 討論

本研究結(jié)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(xué)者研究的基礎(chǔ)上首次引進(jìn)新的脈搏波參數(shù)，并將其與脈搏波的收縮期衰減常數(shù)建立函數(shù)關(guān)系[3]，收縮期衰減常數(shù)表征了外周血管阻力與血管順應(yīng)性，有助于評(píng)估心血管系統(tǒng)的狀態(tài)[4]。筆者之前的研究發(fā)現(xiàn)收縮期衰減常數(shù)較難用現(xiàn)有的方法提取，而ADR是PPG的一個(gè)形態(tài)學(xué)參數(shù)，容易提取，ADR亦可表示外周血管阻力及順應(yīng)性，用于評(píng)估心血管系統(tǒng)的病理生理狀態(tài)等價(jià)于收縮期衰減常數(shù)[3]。本課題組之前已成功地將ADR用于評(píng)估患者全麻狀態(tài)下的應(yīng)激反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)ADR明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的血壓、心率等指標(biāo)[5-6]。由脈搏波的產(chǎn)生和傳播的機(jī)制可知，隨著血管阻力和動(dòng)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(shù)能更好地描述脈搏波局部細(xì)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(gè)形態(tài)學(xué)參數(shù)，是一個(gè)比值參數(shù)，無(wú)量綱，計(jì)算的過(guò)程已消除了幅度的影響，因此克服了脈搏波其它參數(shù)如PPGA、PBI容易受個(gè)體差異、外界測(cè)量環(huán)境等因素影響的缺點(diǎn)。由于要檢測(cè)的只是脈圖面積，因而對(duì)脈搏波傳感器的精度要求不是太高，檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性和穩(wěn)定性容易滿足。實(shí)際臨床中研究的PPG信號(hào)，通常是經(jīng)過(guò)預(yù)處理的信號(hào)，其幅度和高度的絕對(duì)值并沒(méi)有實(shí)際的意義，這是因?yàn)镻PG信號(hào)的預(yù)處理過(guò)程并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)論直流分量的過(guò)濾、交流信號(hào)的縮放都使PPG信號(hào)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(jié)果顯示的PPGA、PBI在子癇前期患者與正常孕婦比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

本研究結(jié)果顯示子癇前期發(fā)病前（Ⅱ組）與正常孕婦（Ⅰ組）相比ADR有下降趨勢(shì)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示脈搏波參數(shù)PPGA、PBI及ADR不能早期有效的預(yù)測(cè)子癇前期的發(fā)生，可能原因：首先，采集脈搏波時(shí)Ⅱ組孕婦孕周明顯小于發(fā)生子癇前期時(shí)的孕周，即發(fā)病前3周左右，可能此時(shí)Ⅱ組孕婦的血管病變尚不足以導(dǎo)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(yīng)性改變和自主神經(jīng)功能等諸多信息，筆者期待從中提取開(kāi)發(fā)更靈敏、與子癇前期相關(guān)性更好的特征參數(shù)。其次，本研究為橫斷面研究，Ⅱ組與Ⅲ組為非自身對(duì)照研究，脈搏波參數(shù)受個(gè)體差異等因素的影響。此外，應(yīng)激狀態(tài)下血糖變化是一種維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境平衡的生理代償機(jī)制，應(yīng)激即可引起血糖升高，曾有研究證明血糖與中心、外周動(dòng)脈僵硬性增加有關(guān)聯(lián)，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(gè)別患者采集脈搏波時(shí)產(chǎn)生情緒緊張、焦躁等可能對(duì)PPG產(chǎn)生影響。

綜上所述，PPG特征參數(shù)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(yù)測(cè)子癇前期的發(fā)生。

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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(xué)醫(yī)學(xué)院附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院麻醉科（封英、陳新忠），婦產(chǎn)科（趙柏惠）

陳新忠，E-mail：chenxinz@zju.edu.cn

2017-08-28）

嚴(yán)瑋雯）