无创血压技术

互联网2013-10-14

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在过去20年中，研究科学家们一直在寻找更加精确的无创测量小鼠或大鼠血压的方法。更加精确的用无创的方法测量啮齿动物的收缩压、舒张压、心率、和其他一些血流的参数，对于临床研究是很有价值的。

一、有创方法测量血压

有创血压是评价无创血压的金标准。当评价无创血压时，有创血压的测量是从动物颈动脉测量的。

利用遥测方法测量到血压也是非常可靠和精确的，它也被用来评价无创血压的真实性。这种方法通过在动物体内埋藏植入子来测量无创血压，这种方法测量到的动物血压与直接方法测量的血压有极大的相关性。

遥测方法的优点是研究者可以在实验中长时间的监测自由动物的血压。

但遥测方法测量血压也有他的缺点：

1. 最初将植入子植入到动物体内时，外科手术对动物身体状况会产生影响。

2. 传感器的电池寿命是比较短的，如果需要长时间的监测动物血压还需要更换植入子电池。

3. 特别是对于小鼠来说，如果传感器的体积比较大或质量比较重，那样对小鼠的身体状态影响就会比较大了。

4. 目前的技术（信号发射和接受）需要被植入植入子的老鼠同其他老鼠分别开来，一个老鼠一个鼠笼，这样就对老鼠正常的社会活动造成了影响，破坏了其正常的生活习性。

5. 遥测方法无法进行大规模的测量。

6. 无论是测量仪器还是换能器还有仪器的正常维护成本都是非常昂贵的。

7. 需要浪费很多的人力和物力。

8. 在这个领域由于缺乏足够的竞争，产品和服务的价格都是非常高的。

二、无创方法测量血压

这种测量血压的方法大概是这样的，通过放在鼠尾根部的气囊将鼠尾血流阻断，然后气囊一点点的放气，同时放一个光电或压电的脉搏传感器在鼠尾，通过两者的配合测得血压。目前有三种无创血压传感器：光电法，压电法和体积压力记录法。

1. 光电法

这是最早的也是最原始的基于光线的方法。传感器的目的是为了记录袖带放气时第一个和最后一个脉搏。他利用白炽灯或发光二极管照亮鼠尾来记录脉搏信号。

光电法测量无创血压是不准确的，因为他是通过感受脉搏的幅度来记录的，只能用来粗劣的测量心脏收缩压和心率。这种方法有很多局限性：

（1）如果环境种的光线很强很充足，鼠尾的光线容量就会达到饱和。

（2）动物的活动对光线的变化比较敏感

（3）特别是对于皮肤比较黑的动物来说，很好的获取脉搏信号是比较困难的。

（4）由于光源离鼠尾比较近甚至接触鼠尾，动物会有灼烧感。

光电法是无法测量出动物的舒张压的。因为他只能记录到第一个脉搏，他的舒张压是通过软件计算而得到的而不是真正的测量值。

闭塞袖带的长度也是造成数据错误或者不稳定的一个原因。闭塞袖带的长度和血压的精确度成反比，在大部分光电方法测量无创血压仪器中，越长的闭塞袖带得到的血压值比真实值越小。

这些局限性严重的影响到光电方法测量无创血压的精确性，稳定性和一致性。

光电法测量无创血压与有创血压有很小的相关性，是在啮齿动物特别是小鼠的无创血压测量中最不被推荐的一种。

2. 压电法测量无创血压

第二种无创血压测量方法是压电方法。他也是通过在放气过程中获得动物的第一次脉搏来得到收缩压和心率的。这和光电方法测量无创血压是一样的。

和光电法一样，他们有着共同的局限性。光电法利用光线来获得脉搏信号，压电法是利用压电陶瓷晶片来获得脉搏信号。大体来说，压电法比光电法具有更高的灵敏度，因为他是通过测量脉搏变化的频率来获得信号的，而光电法则是通过脉搏的幅度来获得信号的。因此即使是具有很高心率的小鼠传感器也能感知到很好的信号。

压电方法测到的无创血压比光电方法要准确，但同样的技术限制使他在测量的过程中一样会产生错误的结果，但是可以肯定的一方面是，用压电方法测量无创血压时，啮齿类动物的皮肤色素不会对结果产生影响。

虽然压电方法比光电方法好，但这两种方法测到的无创血压与有创或遥测相比相关性都比较差。

3. 体积压力记录法

第三种方法是体积压力记录法。这个体积压力传感器是利用一个经过特殊设计的微分压力传感器在鼠尾无创的测量血压。美国kent公司佣有该技术的实用专利。体积压力记录法能真实的测量到动物有关血压的6个参数：收缩压、舒张压、平均压、心率、鼠尾血容量和血流量。

因为体积压力记录法是利用测定体积的方法来获得血容量和血流量，所以周围环境的光线不会对测量产生干扰，移动干扰也会最大程度的减小。并且，体积压力记录法不依赖动物的皮肤色素，所以黑皮肤的动物不会对测量有任何影响。用体积压力记录法能很容易的测量到10g黑色小鼠的血压。

我们对血流闭塞环的长度进行了精确的计算，以能够使得到的血压值更加接近真实值。

体积压力记录法能够可靠的、一致的精确的测量从10g到950g的小鼠和大鼠。

耶鲁大学在2003年做的一个独立的临床检验研究报告中显示，体积压力记录法与直接方法测到的压力有99％的相关性。

体积压力记录法无论是测量清醒动物还是麻醉动物的无创血压能够得到一致的，精确的、可靠的结果。

并且如果需要测量大量的动物时，此套系统就显得更加高效和廉价。多进行练习进而能够很合适熟练的操作动物对于实验是很有必要的。实验之前训练动物或是在实验过程中监测动物的体温对于实验是很有益处的。

体积压力记录法与遥测或直接测量到的血压值有最高的相关性，是最合适的鼠尾测量法。

体积压力记录法无创血压测量系统是最有价值的无创血压研究工具，它将会在更多的研究领域发挥更大的作用。它主要的优点有：

（1）无创的。

（2）比其他血压测量方法要廉价，比如同遥测相比。

（3）对于大多数动物来说，在实验过程中能看到收缩压和舒张压的变化。

（4）在长周期的研究中，它能给研究者提供一致的、精确的、动物血压。

无创测血压实验条件要求

啮齿动物束缚器

理想的动物束缚器在限制动物的行为时能够让动物感到比较舒适，给动物造成的压力比较小，并且能使研究者持续的观察到动物的行为。经验表明，一个经过训练的小鼠或大鼠能够比较舒服的呆在合适的束缚器里长达几个小时。

给动物束缚器加上一个黑色的锥形鼻套是很有用的，它能限制动物的视野，减少动物的压迫感。锥形鼻套可以使动物的鼻子伸出束缚器外部，这样就可以比较自由舒服的呼吸。动物的尾巴可以通过束缚器后盖上的开口全部的露在外面。

在血压测量过程种，动物束缚器的尺寸选择是非常关键的。束缚器太小会造成动物所处的自由空间太小，会对动物自由的呼吸造成限制，动物为了顺畅的呼吸会拉伸自己的身体，鼠尾就会摆动，进而影响血压的测量。

动物身体温度的控制

一个无创血压测量系统必须考虑给动物比较舒服的加热，尽量减少动物的压力，保证鼠尾的血流量。

动物身体的温度对于精确的持续的测量血压使非常重要的，被测动物的尾部必须有足够的血流量以获得血压信号。

当动物身体温度比较高时，它会通过增加鼠尾的血液循环来释放热量，进而达到降低身的温度的目的。

动物在麻醉状态下的体温比清醒状态下要低，所以必须采取措施保持动物身体合适的温度。常用的有红外线加热法或循环水浴加热法。加热时让动物感觉到舒适为最好状态，不能过热。

通过空气加热仓、加热灯、或直接加热动物足部的加热平台来提高动物体温都是不可取的。这些类型的加热装置会使动物局部身体温度过高，增加动物的呼吸频率，增大动物的压力。这些情形会使动物产生温度调节反应，最后得到不稳定的，不可靠的压力记录。

环境温度

测量动物无创血压时，环境的温度也是非常重要的，实验室的温度应该在26度或26度以上。如果实验室的环境温度太低，比如说低于22度，动物的自身调节就无法达到效果，鼠尾的血流量就会减小，这样鼠尾血压信号就难以获得，把动物放在比较凉的金属板上测量血压是很不合适的。

动物的准备

在进行实验之前应该让动物在合适的束缚器里呆上10到15分钟。熟悉环境的动物能够更快的得到血压结果。正确的动物操作对于得到一致的准确的血压是也很重要的。一个神经紧张有很大压力的动物其尾巴的循环比正常情况下是要小的。

大多数啮齿动物在小的，黑色的，禁闭的，感觉比较舒适的环境中是能够很快适应的。但也有研究者更想去在实验之前训练动物。每天训练15分钟，训练三天即可。

实验时动物会自己爬到束缚器中，待动物进去之后，调整鼻套的位置让动物不能过分的活动，但要保持其状态比较束缚。一般情况下动物会比较老实的呆在束缚器里，不会将头偏一侧或扭动身体。在实验的过程中应该对动物的体温进行监测。