一种无创测定桡动脉脉搏波速度的方法及影响脉搏波速度的因素
作者：王炳和 杨颙 相敬林
单位：王炳和 相敬林(西北工业大学 航海工程学院301室，西安 710072)；杨颙(西安市中医医院 心血管科，西安 710005)
关键词：脉搏速度；实验测定；脉搏波与心电波；影响因素
生物医学工程学杂志000216 摘要 提出了一种无创测定桡动脉脉搏波速度的有效方法。实验测定的结果表明，弦脉的脉搏波速度比同龄组平脉有显著性增大(P<0.01或P<0.05)，细脉的脉搏波速度比同龄组平脉有所减小(P<0.05)，而滑脉与同龄组的平脉相比无显著性差异(P>0.05)；脉搏波速度与动脉血压之间具有很大的相关性。最后结合临床诊断的意义分析和讨论了影响脉搏波速度的可能因素。
A Noninvasive Method for Radial Pulse-Wave Velocity and the Determinants of Pulse-Wave Velocity
, http://www.100md.com
Wang Binghe Xiang Jinglin
(College of Marine Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072)
Yang Yong
(Section of Cardiovascular, Chinese Traditional Medical Hospital of Xi'an, Xi'an 710005)
Abstract An effective experimental method has been proposed and used to determine the pulse-wave velocity(PWV) of 257 radial pulse signals. Experimental results show that, compared with the normal pulse, the wiry pulse has an increased PWV(P<0.01 or P<0.05), the thready pulse has a decreased PWV(P<0.05)，but the PWV of the smooth pulse is not significantly different from the normal's (P>0.05). PWV highly correlates with the artery blood pressure. The possible determinants of PWV are analyzed and discussed in reference to clincal diagnosis.
, 百拇医药
Key words Pulse-wave velocity Experimental method Pulse-wave and ECG Determinants
1 引 言
脉搏波传播速度是研究人体脉搏系统传播特性的重要参数之一[1]。它在研究和诊断动脉系统疾病时有重要的参考价值。为了使脉搏波的传播速度能够作为临床诊断动脉系统疾病的指标，长期以来，人们对脉搏波速度的研究做了大量的工作[1～3]。我们首先分析和讨论了脉搏波速度的形成机理及波速公式；然后提出了一种以同步采集桡动脉脉搏信号和心电波信号来测定桡动脉脉搏波速度的实验方法，通过大量的实验测定和计算结果的分析表明，此方法简便、有效；最后从人体生理病理的变化以及临床诊断角度对影响脉搏波速度的可能因素进行了分析和讨论。
2 脉搏波的传播速度
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脉搏波是心脏的搏动(振动)沿动脉血管和血流向外周传播而形成的，因此其传播速度取决于传播介质的物理和几何性质--动脉的弹性、管腔的大小、血液的密度和粘性等，特别是与动脉管壁的弹性、口径和厚度密切相关。实验发现动脉血管的弹性越大(即顺应性越大)，则脉搏波的传播速度越小；动脉管径越小，速度越大。故通常沿主动脉到大动脉、再到较小动脉，脉搏波的传播速度越来越大。
脉搏波速度的定量描述最早是由英国医生和物理学家Thomas Young于1808年得出的，他是通过将脉搏波在动脉管中的传播比拟为声音在固体或可压缩流体中的传播而得出的。即他指出，对于弹性管内不可压缩流体的情形，管壁的弹性对流体产生的压力相当于在可压缩固体或气体中的应力[3]。他的波速公式为：
C0=[hE/2ρR0]1/2 (1)
其中：h和E分别为血管壁的厚度和杨氏模量；R0为血管的自然半径；ρ为血液密度。通常，由于人体动脉管腔是具有弹性的可膨胀管，动脉中的血流可看成是不可压缩流体，而不可压缩流体流过膨胀管在某种程度上与气体流过刚性管相似[3]，在这两种系统中都可建立波，只是前者是由于管子的膨胀所致，而后者则是由于气体的压缩所致。膨胀管中的波的传播过程主要发生在生物系统中，例如动脉、大静脉或者泌尿管中。因此，人体脉搏系统中的扰动波(脉搏波)相对于血流的传播速度，是同气体中的声速相似的。
, 百拇医药
考虑到血液并非真正的牛顿流体，血管壁也并非Hooke弹性体，管壁中不仅存在周向张力，还有径向张力及形变，即泊松比σ≠0等。因此许多学者对(1)式做了进一步的修正，例如Moens为了使理论计算与他的实验值相符，引入一无量纲系数K，得到
(2)
K一般取0.8～0.9，(2)式被称为Young-Moens经验公式。1947年King在考虑泊松比σ≠0时得到如下脉搏波的速度公式
(3)
其中：r为血管的瞬时半径。此外，Bergel于1961年提出了引入σ时的脉搏波速度修正公式
(4)
式中：k=h/R；h、R分别为血管的壁厚和外半径。这些经验公式在临床诊断中具有重要的参考价值。但是，由于动脉系统的血管参数从主动脉到外周是不同的，有些参数变化很大，而且实际也很难直接确定，因此一般是通过实验方法获得脉搏波的传播速度。
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3 脉搏波速度的一种实验测定方法
测定脉搏波速度的方法目前尚未统一，通常都是测定脉搏波的平均速度。我们提出了一种通过同步检测、采集桡动脉脉搏信号和心电波信号来测定桡动脉脉搏波平均速度的有效方法。
3.1 检测对象
受检对象为健康大学生和西安市中医医院住院部病人、孕妇等，分为异常脉象组和正常脉象组。异常脉象组包括弦脉、滑脉和细脉三种；正常组为平脉(检测时血压正常，心脏功能良好)。由三位中医通过“双盲法”切脉，取切脉结果一致者作为受检对象。
3.2 实验原理和方法
采用非接触式检测方法[4]采集和记录脉搏信号。受检对象由中医确诊之后，带入检测室内，让其自然平静地仰卧床上。先作血压、病症、年龄和桡动脉系统的长度测量。然后将受检者所需测定的手臂平直置于检测台上，调节检测控制台的旋钮使传声器耦合腔口垂直于中医所指定的切脉位置，再适当调节压力使示波器上的脉搏信号平稳，此时开始记录。脉搏信号经空气耦合腔进入B&K-4166电容传声器被拾取，再经B&K-2639前置放大器放大后，一路输入于TEACR-61四通道记录仪的第一通道，另一路输入于示波器进行现场监视。同时将心电信号从心电图仪(以“单极胸导联法”检测心电，探测电极放在胸骨左缘第四肋间)上分出一路输入给TEACR-61记录仪的第二通道，第四通道作语音标记记录，第三通道空置。采用调频方式记录，其频响范围为CD～625 Hz。磁带记录和重放速度均为2.38 m/s。记录期间要求检测室内安静，受检者闭目静息，不能讲话，肢体自然放松不能抖动。
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将记录好的脉搏信号重放给B&K-2034双通道分析仪，A通道输入脉搏信号，B通道输入心电信号，从分析仪上可以看出两信号是同步的。脉搏波速度按平均速度计算，即
(5)
其中：距离Δl为主动脉瓣在体表的投影处至桡动脉切脉部位(寸、关、尺)之间的实际距离，我们是按胸骨中线第三肋骨水平点至桡动脉关部的弯曲距离测量和计算；时间Δt为脉搏波从主动脉瓣传至桡动脉关部所用的时间。由心脏动力学过程与心电活动的关系[5]可知，左心室、主动脉、桡动脉与心电波的时间延持关系如图1所示。那么，Δt应该为主动-脉波
图1 脉搏波与心电波关系图
Fig 1 The relationship between pulse-waves and ECG
, 百拇医药
的起点与桡动脉波起点之间的时间差，但主动脉波很难直接用无创法同时检测到。不过我们可方便地同时检测记录心电波和桡动脉脉搏波，因此，可先从双通道分析仪上准确得到心电R波与桡动脉脉搏波起点之间的时间差δt(如图1)，然后再减去心电R波与主动脉波起点之间的延持时间0.05 s(心室等容收缩时间[5])就是所需的Δt，即Δr=δt-0.05。
3.3 结果与分析
我们检测和记录了平脉75例、滑脉51例、弦脉83例、细脉48例脉搏波的传播速度，经统计学处理后的计算结果列在表1中，同时我们还附带测量和统计了受检者的血压数据以便与脉搏波速度作相关分析。若对表1中每一种脉象的脉搏波速度作平均计算，则平脉的平均速度约为6.38 m/s，滑脉的平均速度为6.53 m/s，弦脉的平均速度为7.74 m/s，细脉的平均速度为5.88 m/s。从表中结果可以看出，弦脉的速度比同龄组平脉有显著性的增大(P<0.01或P<0.05)；细脉脉搏波速度比同龄组平脉有所减小(P<0.05)；而滑脉脉搏波速度与同龄组的平脉相比无显著性差异(P>0.05)。
, 百拇医药
表1 脉搏波的传播速度和动脉血压的计算与测量结果
Table 1 The statistical values of PWV and artery-blood-pressure(ABP) Kinds of pulse
Age
Cases
PWV(m/s)
ABP(kPa)
c±Δc
Markedness
PS
Pd
, 百拇医药
Pp
18～35
34
6.12±0.27
-
15.43±1.19
9.98±1.06
5.45
Normal pulse
36～45
22
6.42±0.42
, 百拇医药
-
16.09±1.73
10.09±1.33
5.18
46～60
15
6.77±0.35
-
17.82±1.86
11.04±1.74
6.78
61～80
, 百拇医药 4
6.98±0.66
-
18.75±2.26
11.97±1.60
6.78
18～35
20
6.35±0.25
P>0.05
16.49±1.91
10.77±1.46
, 百拇医药 5.72
Smooth pulse
36～45
17
6.50±0.31
P>0.05
17.82±2.13
11.57±1.20
6.25
46～60
12
6.68±0.56
, http://www.100md.com
P>0.05
18.35±1.86
12.24±1.06
6.11
61～80
2
6.92±0.33
P>0.05
19.28±1.59
12.77±0.93
6.51
18～35
, 百拇医药
14
6.76±0.40
P<0.01
19.15±1.06
10.64±0.53
8.51
Wiry pulse
36～45
20
7.54±0.48
P<0.01
20.08±1.73
, http://www.100md.com
12.50±0.80
7.58
46～60
31
7.85±0.71
P<0.05
21.28±1.99
13.30±1.86
7.98
61～80
18
8.52±0.50
, http://www.100md.com
P<0.05
22.61±2.39
14.63±1.60
7.98
18～35
17
5.21±0.32
P<0.01
14.76±1.10
8.11±0.53
6.65
Thready pulse
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36～45
11
5.78±0.57
P<0.05
16.62±1.33
9.04±0.93
7.58
46～60
13
6.33±0.45
P<0.05
17.29±1.86
, 百拇医药
9.98±0.66
7.45
61～80
7
6.60±0.43
P<0.05
18.35±2.26
11.04±1.20
7.31
Note: PS:systolic pressure; Pd:diastolic pressure; Pp:pulse-pressure, Pp=PS-Pd
, 百拇医药
4 影响脉搏波速度的可能因素及其临床应用
脉搏波的传播速度与人体的多种生理病理因素有关，下面就最直接、最重要的几种因素结合临床应用作一分析。
4.1 动脉管壁的弹性
动脉弹性是形成脉搏波的物理基础，从(1)式～(4)式的脉搏速度公式可以看出，无论是将动脉看成薄壁管还是厚壁管，当动脉壁的弹性模量E增大时，脉搏波的速度将增大。表现在临床上，通常随着年龄的增长或其他原因引起血管变硬、弹性减小(弹性模量E增大)，则脉搏波的传播速度明显变大。例如20岁左右的年轻人脉搏波平均速度为6.1 m/s，而80多岁的老人脉搏波速度可达8.5 m/s。对于高血压患者，往往由于动脉硬化(E变大)，结果脉搏波速度比同年龄阶段的正常人明显增大，脉象多呈现出弦脉，如表1所示。
4.2 动脉管壁的厚度和半径
, 百拇医药
由(1)式可知，当动脉血管半径R变小时，脉搏波的传播速度会变大。表现在临床上，成年人随着年龄增大或者动脉粥样硬化等引起的动脉管腔变窄，从而使血流速度和脉搏波速度增大，动脉压增高，外周阻力增大等。另一方面，整个动脉系统的脉搏波传播速度是不相同的，如在正常情况下，主动脉的传播速度为3～5 m/s，大动脉分支中的速度为7～10 m/s，较小动脉中为15～35 m/s。这除了由于动脉系统的弹性模量分布不同以外，另一个重要原因是与动脉系统的口径从主动脉到外周末梢越来越小有关。
4.3 动脉血压[1，7]
动脉壁的杨氏模量与血压有关，动脉内压增加时，管壁的杨氏模量E也将变大，因而脉搏波的传播速度与动脉血压密切相关。从表1中记录的动脉血压平均值来看，四种脉象之间具有同脉搏波速度十分相似的规律，这充分说明了脉搏波速度与动脉血压之间具有很大的相关性，也说明了利用脉搏波速度可大致估计血压[6]是正确的和有效的。Frank[1]研究指出，增加平均动脉压会使动脉脉搏波速度增大，如在压力为40 mmHg(5.3 kPa)时脉搏波速度约为3.7 m/s，而当压力升高至100 mmHg(13.3 kPa)时波速将增大到6.0 m/s，并且随着动脉压的继续升高，脉搏波的传播速度增大得还要快。对于正常受试者的离体颈动脉的实验表明[7]，当血管内压由100 mmHg增加到150 mmHg时，脉搏波的传播速度平均可由9 m/s加快至16 m/s。因此，高血压患者在临床上往往表现为脉速变快的征兆。
, 百拇医药
总之，脉搏波的传播速度主要取决于动脉管的物理特性和几何特性，尤其是动脉管壁的弹性特性。除上述因素之外，脉搏波速度还受到血液密度、粘度、泊松比以及周围组织对管壁的约束等多种因素的影响，而且这些因素又与人体其他生理病理因素密切相关，这使得脉搏波的传播规律更具复杂性，但这也是人们利用脉搏波的信息来分析和辅助诊断一些人体疾病的原因和依据所在。
国家自然科学基金资助项目(69701002)
参考文献
1，柳兆荣，李惜惜.血液动力学原理与方法.上海：复旦大学出版社，1997：12∶97，168-196
2，Okada M. Possible determinants of pulse-wave velocity in vivo, IEEE Trans. BME, 1988； 35(5)∶357
, 百拇医药
3，Shalak R, Keller SR，Secomb TW. Mechanics of blood flow, ASME Trans. Biomech. Eng, 1981;103∶102
4，王炳和，杨 禺 页，相敬林.脉搏声信号检测系统实验设计及功率谱特征.中华物理医学杂志，1998；20(3)∶52
5，冯元桢.生物力学.北京：科学出版社，1983∶369-375
6，Ranldall W.C. Neural Regulation of the Heart, Oxford University Press, New York, 1977, 147
7，杨天权，张镜人，柳兆荣.脉搏波的传播与临床脉诊.国外医学-生物医学工程分册，1986；8(2)∶82
(收稿：1998-12-08), 百拇医药
单位：王炳和 相敬林(西北工业大学 航海工程学院301室，西安 710072)；杨颙(西安市中医医院 心血管科，西安 710005)
关键词：脉搏速度；实验测定；脉搏波与心电波；影响因素
生物医学工程学杂志000216 摘要 提出了一种无创测定桡动脉脉搏波速度的有效方法。实验测定的结果表明，弦脉的脉搏波速度比同龄组平脉有显著性增大(P<0.01或P<0.05)，细脉的脉搏波速度比同龄组平脉有所减小(P<0.05)，而滑脉与同龄组的平脉相比无显著性差异(P>0.05)；脉搏波速度与动脉血压之间具有很大的相关性。最后结合临床诊断的意义分析和讨论了影响脉搏波速度的可能因素。
A Noninvasive Method for Radial Pulse-Wave Velocity and the Determinants of Pulse-Wave Velocity
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Wang Binghe Xiang Jinglin
(College of Marine Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072)
Yang Yong
(Section of Cardiovascular, Chinese Traditional Medical Hospital of Xi'an, Xi'an 710005)
Abstract An effective experimental method has been proposed and used to determine the pulse-wave velocity(PWV) of 257 radial pulse signals. Experimental results show that, compared with the normal pulse, the wiry pulse has an increased PWV(P<0.01 or P<0.05), the thready pulse has a decreased PWV(P<0.05)，but the PWV of the smooth pulse is not significantly different from the normal's (P>0.05). PWV highly correlates with the artery blood pressure. The possible determinants of PWV are analyzed and discussed in reference to clincal diagnosis.
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Key words Pulse-wave velocity Experimental method Pulse-wave and ECG Determinants
1 引 言
脉搏波传播速度是研究人体脉搏系统传播特性的重要参数之一[1]。它在研究和诊断动脉系统疾病时有重要的参考价值。为了使脉搏波的传播速度能够作为临床诊断动脉系统疾病的指标，长期以来，人们对脉搏波速度的研究做了大量的工作[1～3]。我们首先分析和讨论了脉搏波速度的形成机理及波速公式；然后提出了一种以同步采集桡动脉脉搏信号和心电波信号来测定桡动脉脉搏波速度的实验方法，通过大量的实验测定和计算结果的分析表明，此方法简便、有效；最后从人体生理病理的变化以及临床诊断角度对影响脉搏波速度的可能因素进行了分析和讨论。
2 脉搏波的传播速度
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脉搏波是心脏的搏动(振动)沿动脉血管和血流向外周传播而形成的，因此其传播速度取决于传播介质的物理和几何性质--动脉的弹性、管腔的大小、血液的密度和粘性等，特别是与动脉管壁的弹性、口径和厚度密切相关。实验发现动脉血管的弹性越大(即顺应性越大)，则脉搏波的传播速度越小；动脉管径越小，速度越大。故通常沿主动脉到大动脉、再到较小动脉，脉搏波的传播速度越来越大。
脉搏波速度的定量描述最早是由英国医生和物理学家Thomas Young于1808年得出的，他是通过将脉搏波在动脉管中的传播比拟为声音在固体或可压缩流体中的传播而得出的。即他指出，对于弹性管内不可压缩流体的情形，管壁的弹性对流体产生的压力相当于在可压缩固体或气体中的应力[3]。他的波速公式为：
C0=[hE/2ρR0]1/2 (1)
其中：h和E分别为血管壁的厚度和杨氏模量；R0为血管的自然半径；ρ为血液密度。通常，由于人体动脉管腔是具有弹性的可膨胀管，动脉中的血流可看成是不可压缩流体，而不可压缩流体流过膨胀管在某种程度上与气体流过刚性管相似[3]，在这两种系统中都可建立波，只是前者是由于管子的膨胀所致，而后者则是由于气体的压缩所致。膨胀管中的波的传播过程主要发生在生物系统中，例如动脉、大静脉或者泌尿管中。因此，人体脉搏系统中的扰动波(脉搏波)相对于血流的传播速度，是同气体中的声速相似的。
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考虑到血液并非真正的牛顿流体，血管壁也并非Hooke弹性体，管壁中不仅存在周向张力，还有径向张力及形变，即泊松比σ≠0等。因此许多学者对(1)式做了进一步的修正，例如Moens为了使理论计算与他的实验值相符，引入一无量纲系数K，得到
(2)K一般取0.8～0.9，(2)式被称为Young-Moens经验公式。1947年King在考虑泊松比σ≠0时得到如下脉搏波的速度公式
(3)其中：r为血管的瞬时半径。此外，Bergel于1961年提出了引入σ时的脉搏波速度修正公式
(4)式中：k=h/R；h、R分别为血管的壁厚和外半径。这些经验公式在临床诊断中具有重要的参考价值。但是，由于动脉系统的血管参数从主动脉到外周是不同的，有些参数变化很大，而且实际也很难直接确定，因此一般是通过实验方法获得脉搏波的传播速度。
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3 脉搏波速度的一种实验测定方法
测定脉搏波速度的方法目前尚未统一，通常都是测定脉搏波的平均速度。我们提出了一种通过同步检测、采集桡动脉脉搏信号和心电波信号来测定桡动脉脉搏波平均速度的有效方法。
3.1 检测对象
受检对象为健康大学生和西安市中医医院住院部病人、孕妇等，分为异常脉象组和正常脉象组。异常脉象组包括弦脉、滑脉和细脉三种；正常组为平脉(检测时血压正常，心脏功能良好)。由三位中医通过“双盲法”切脉，取切脉结果一致者作为受检对象。
3.2 实验原理和方法
采用非接触式检测方法[4]采集和记录脉搏信号。受检对象由中医确诊之后，带入检测室内，让其自然平静地仰卧床上。先作血压、病症、年龄和桡动脉系统的长度测量。然后将受检者所需测定的手臂平直置于检测台上，调节检测控制台的旋钮使传声器耦合腔口垂直于中医所指定的切脉位置，再适当调节压力使示波器上的脉搏信号平稳，此时开始记录。脉搏信号经空气耦合腔进入B&K-4166电容传声器被拾取，再经B&K-2639前置放大器放大后，一路输入于TEACR-61四通道记录仪的第一通道，另一路输入于示波器进行现场监视。同时将心电信号从心电图仪(以“单极胸导联法”检测心电，探测电极放在胸骨左缘第四肋间)上分出一路输入给TEACR-61记录仪的第二通道，第四通道作语音标记记录，第三通道空置。采用调频方式记录，其频响范围为CD～625 Hz。磁带记录和重放速度均为2.38 m/s。记录期间要求检测室内安静，受检者闭目静息，不能讲话，肢体自然放松不能抖动。
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将记录好的脉搏信号重放给B&K-2034双通道分析仪，A通道输入脉搏信号，B通道输入心电信号，从分析仪上可以看出两信号是同步的。脉搏波速度按平均速度计算，即
(5)其中：距离Δl为主动脉瓣在体表的投影处至桡动脉切脉部位(寸、关、尺)之间的实际距离，我们是按胸骨中线第三肋骨水平点至桡动脉关部的弯曲距离测量和计算；时间Δt为脉搏波从主动脉瓣传至桡动脉关部所用的时间。由心脏动力学过程与心电活动的关系[5]可知，左心室、主动脉、桡动脉与心电波的时间延持关系如图1所示。那么，Δt应该为主动-脉波
图1 脉搏波与心电波关系图
Fig 1 The relationship between pulse-waves and ECG
, 百拇医药
的起点与桡动脉波起点之间的时间差，但主动脉波很难直接用无创法同时检测到。不过我们可方便地同时检测记录心电波和桡动脉脉搏波，因此，可先从双通道分析仪上准确得到心电R波与桡动脉脉搏波起点之间的时间差δt(如图1)，然后再减去心电R波与主动脉波起点之间的延持时间0.05 s(心室等容收缩时间[5])就是所需的Δt，即Δr=δt-0.05。
3.3 结果与分析
我们检测和记录了平脉75例、滑脉51例、弦脉83例、细脉48例脉搏波的传播速度，经统计学处理后的计算结果列在表1中，同时我们还附带测量和统计了受检者的血压数据以便与脉搏波速度作相关分析。若对表1中每一种脉象的脉搏波速度作平均计算，则平脉的平均速度约为6.38 m/s，滑脉的平均速度为6.53 m/s，弦脉的平均速度为7.74 m/s，细脉的平均速度为5.88 m/s。从表中结果可以看出，弦脉的速度比同龄组平脉有显著性的增大(P<0.01或P<0.05)；细脉脉搏波速度比同龄组平脉有所减小(P<0.05)；而滑脉脉搏波速度与同龄组的平脉相比无显著性差异(P>0.05)。
, 百拇医药
表1 脉搏波的传播速度和动脉血压的计算与测量结果
Table 1 The statistical values of PWV and artery-blood-pressure(ABP) Kinds of pulse
Age
Cases
PWV(m/s)
ABP(kPa)
c±Δc
Markedness
PS
Pd
, 百拇医药
Pp
18～35
34
6.12±0.27
-
15.43±1.19
9.98±1.06
5.45
Normal pulse
36～45
22
6.42±0.42
, 百拇医药
-
16.09±1.73
10.09±1.33
5.18
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-
17.82±1.86
11.04±1.74
6.78
61～80
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-
18.75±2.26
11.97±1.60
6.78
18～35
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P>0.05
16.49±1.91
10.77±1.46
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Smooth pulse
36～45
17
6.50±0.31
P>0.05
17.82±2.13
11.57±1.20
6.25
46～60
12
6.68±0.56
, http://www.100md.com
P>0.05
18.35±1.86
12.24±1.06
6.11
61～80
2
6.92±0.33
P>0.05
19.28±1.59
12.77±0.93
6.51
18～35
, 百拇医药
14
6.76±0.40
P<0.01
19.15±1.06
10.64±0.53
8.51
Wiry pulse
36～45
20
7.54±0.48
P<0.01
20.08±1.73
, http://www.100md.com
12.50±0.80
7.58
46～60
31
7.85±0.71
P<0.05
21.28±1.99
13.30±1.86
7.98
61～80
18
8.52±0.50
, http://www.100md.com
P<0.05
22.61±2.39
14.63±1.60
7.98
18～35
17
5.21±0.32
P<0.01
14.76±1.10
8.11±0.53
6.65
Thready pulse
, http://www.100md.com
36～45
11
5.78±0.57
P<0.05
16.62±1.33
9.04±0.93
7.58
46～60
13
6.33±0.45
P<0.05
17.29±1.86
, 百拇医药
9.98±0.66
7.45
61～80
7
6.60±0.43
P<0.05
18.35±2.26
11.04±1.20
7.31
Note: PS:systolic pressure; Pd:diastolic pressure; Pp:pulse-pressure, Pp=PS-Pd
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4 影响脉搏波速度的可能因素及其临床应用
脉搏波的传播速度与人体的多种生理病理因素有关，下面就最直接、最重要的几种因素结合临床应用作一分析。
4.1 动脉管壁的弹性
动脉弹性是形成脉搏波的物理基础，从(1)式～(4)式的脉搏速度公式可以看出，无论是将动脉看成薄壁管还是厚壁管，当动脉壁的弹性模量E增大时，脉搏波的速度将增大。表现在临床上，通常随着年龄的增长或其他原因引起血管变硬、弹性减小(弹性模量E增大)，则脉搏波的传播速度明显变大。例如20岁左右的年轻人脉搏波平均速度为6.1 m/s，而80多岁的老人脉搏波速度可达8.5 m/s。对于高血压患者，往往由于动脉硬化(E变大)，结果脉搏波速度比同年龄阶段的正常人明显增大，脉象多呈现出弦脉，如表1所示。
4.2 动脉管壁的厚度和半径
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由(1)式可知，当动脉血管半径R变小时，脉搏波的传播速度会变大。表现在临床上，成年人随着年龄增大或者动脉粥样硬化等引起的动脉管腔变窄，从而使血流速度和脉搏波速度增大，动脉压增高，外周阻力增大等。另一方面，整个动脉系统的脉搏波传播速度是不相同的，如在正常情况下，主动脉的传播速度为3～5 m/s，大动脉分支中的速度为7～10 m/s，较小动脉中为15～35 m/s。这除了由于动脉系统的弹性模量分布不同以外，另一个重要原因是与动脉系统的口径从主动脉到外周末梢越来越小有关。
4.3 动脉血压[1，7]
动脉壁的杨氏模量与血压有关，动脉内压增加时，管壁的杨氏模量E也将变大，因而脉搏波的传播速度与动脉血压密切相关。从表1中记录的动脉血压平均值来看，四种脉象之间具有同脉搏波速度十分相似的规律，这充分说明了脉搏波速度与动脉血压之间具有很大的相关性，也说明了利用脉搏波速度可大致估计血压[6]是正确的和有效的。Frank[1]研究指出，增加平均动脉压会使动脉脉搏波速度增大，如在压力为40 mmHg(5.3 kPa)时脉搏波速度约为3.7 m/s，而当压力升高至100 mmHg(13.3 kPa)时波速将增大到6.0 m/s，并且随着动脉压的继续升高，脉搏波的传播速度增大得还要快。对于正常受试者的离体颈动脉的实验表明[7]，当血管内压由100 mmHg增加到150 mmHg时，脉搏波的传播速度平均可由9 m/s加快至16 m/s。因此，高血压患者在临床上往往表现为脉速变快的征兆。
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总之，脉搏波的传播速度主要取决于动脉管的物理特性和几何特性，尤其是动脉管壁的弹性特性。除上述因素之外，脉搏波速度还受到血液密度、粘度、泊松比以及周围组织对管壁的约束等多种因素的影响，而且这些因素又与人体其他生理病理因素密切相关，这使得脉搏波的传播规律更具复杂性，但这也是人们利用脉搏波的信息来分析和辅助诊断一些人体疾病的原因和依据所在。
国家自然科学基金资助项目(69701002)
参考文献
1，柳兆荣，李惜惜.血液动力学原理与方法.上海：复旦大学出版社，1997：12∶97，168-196
2，Okada M. Possible determinants of pulse-wave velocity in vivo, IEEE Trans. BME, 1988； 35(5)∶357
, 百拇医药
3，Shalak R, Keller SR，Secomb TW. Mechanics of blood flow, ASME Trans. Biomech. Eng, 1981;103∶102
4，王炳和，杨 禺 页，相敬林.脉搏声信号检测系统实验设计及功率谱特征.中华物理医学杂志，1998；20(3)∶52
5，冯元桢.生物力学.北京：科学出版社，1983∶369-375
6，Ranldall W.C. Neural Regulation of the Heart, Oxford University Press, New York, 1977, 147
7，杨天权，张镜人，柳兆荣.脉搏波的传播与临床脉诊.国外医学-生物医学工程分册，1986；8(2)∶82
(收稿：1998-12-08), 百拇医药