实验动物血压测量方法

实验动物血压测量方法
实验动物血压测量可分为直接法和间接法。

本文主要涉及高血压研究中常用的动物如大鼠、小鼠和狗的血压测量方法。

多数情况下，测量方法的选择是由观察者决定。

需强调的是无论采取何种血压测量方法，我们必须避免全身麻醉。

很长时间以来人们认识到麻醉从许多方面影响心血管系统，麻醉与清醒的动物的心血管系统反应有很大差异。

一、间接血压测量方法
最常用的动物间接血压测量的方法是套环法，测量尾部或肢体的血压。

通过阻断或松解套环而改变血流，而套环内的压力由血流决定。

阻断套环血流时感知血流改变的方法有许多种，包括光电传感器、示波传感器、多普勒传感器、腔室容积传感器和听觉传感器。

尽管这些传感器有了一些改进，但是无论哪种都有它的优缺点，研究中无论采用哪种方法，都应考虑到这个问题。

1．优点多年来间接血压测量方法在实验性高血压研究中发挥了很大作用，而且将继续在某种研究中应用。

间接血压测量法主要有以下四个优点：①是非侵袭性的，不需外科手术；
②可以在短期和长期研究中反复测量清醒动物的收缩压；③较直接法经济；④用于筛选收缩期高血压及大样本动物收缩压的差异。

如果观察者打算检出或确定单纯的收缩压升高，比较组间收缩压的重大差异或收缩压随时间的变化，尤其是样本量大时，应考虑到这种方法（见表25-2）。

表25-2 应用间接法测量动物血压的建议
推荐使用非侵袭法检测和筛选：
定量研究血压与其他变量的关系（如靶器官损害）
单纯收缩压升高
研究干预或变量的非血压信赖性效应
组间收缩压的明显差异
除外间歇性高血压或轻度的高血压或血压变化
血压随时间的明显改变
测量血压的变异性
大样本动物收缩压变化（如大量的遗传筛选）
测量清醒啮齿类动物的舒张压或脉压
不推荐使用：
推断没有横纹肌或自由活动的动物的血压
2．缺点间接法有三个缺点限制了它在高血压实验研究中的应用。

①间接法只能检测较
少的心动周期，因此在研究过程中不能用于评估白天和夜间的平均血压水平。

由于血压变异通常非常大，间接法相对较少的血压测量值不能反映动物真实的平均血压。

因此，无论每个心动周期的测量值有多精确，这个局限性也限制了它在研究中的应用。

另外，间接法测血压主要在白天进行，不能提供夜间血压的信息。

一些动物（如啮齿类动物）夜间更活跃，而实验的主要目的却是监测白天的血压。

由于取样受限，间接法也不能用于评价血压值超过或低于某一阈值的真实部分。

②尽管这种方法是非侵袭性的，研究者通过训练努力使动物适应这一过程，但由于应激造成动物心血管系统许多方面紊乱。

那种能够真正使动物适应尾套法并显著减少操作应激造成的心血管和内分泌系统影响的观点是值得怀疑的。

尾套法使啮齿类动物产生大量热量及限制活动导致的应激可影响血压、心率和应激激素。

同一研究中实验组间动物对应激的反应是相同的假设也可能是无效的。

体温升高导致热应激使尾动脉扩张致更多的血液流至尾部。

动物被限制在笼子里即使没有特意升高动物体温也会使之升高。

尾套法一般在白天进行，干扰了啮齿类动物的睡眠周期。

尽管建议在尾套法测量开始前5至14天对动物进行训练或预适应，一些研究证明即使10天的预适应也不能预防限制动物活动导致的血压和心率的大幅波动。

对于狗和灵长类动物，也采用训练的方法，但是减少程序应激对心血管影响的效果不明显。

③间接测量法尤其是尾套法的精确性被广泛争论。

有研究显示，即使用较精确的统计分析技术（如一致性检验），间接法的测得值与同时动脉内插管测得血压值的一致性仍较差。

大多数尾套法不适于测量舒张压。

舒张压的测量采用定做的装置和一个脉搏多普勒尾部血流感受器，测量结果与直接法有较好的一致性。

但是这种方法要求用麻醉方法，而麻醉法对心血管研究有明显的不利影响。

即使间接法能精确显示特定时间点的血压，也不是评价动物真实平均血压或检测研究中血压超过某一阈值的有效方法。

考虑到间接测量法的主要缺陷，特别是不能反映真正的平均血压或较大的血压波动频率。

这些技术不推荐用于定量研究血压和其他变量关系的研究。

3．测量方法一般建议观察者首先确定间接法的精确性，比较间接法与直接法测得的动脉压以汞柱校正。

评价间接法要注意技术细节，包括套环尺寸，与直接法比较时采用一致性检验而不是简单的相关与回归分析。

尽管目前条件反射在间接血压测量中减少应激的作用尚不清楚，这种条件反射可减少动物运动产生的运动伪差。

通常推荐动物在实验开始前7～14天每天都进行测量。

这样有助于提高观察者用间接法操作能力，以筛选出真正的高血压或检测对血压的影响。

观察者通过各种方法减少应激提高测量的可靠性，包括在动物笼子上面盖一个黑盖，由同一技师每天在同一时间测量，用洁净没有异味的装置。

尽管这些举措对间接测量血压有帮助，但是，在减少应激的有效性仍然是有争议的，在许多条件下不能使用间接法精确的测量白天清醒的活动不受限的动物血压。

大多数间接血压测量法要求平均3至10次的测量值。

通过审查测量结果，摒弃由于观察者偏倚产生的不一致的数值，但应予以避免，除非这些不一致的数值由技术问题造成的。

在没有技术误差的情况下，大的变异只能反映血压的重大变化。

为了减少测量产生的偏情，建议技师测量和分析结果时对实验组采用盲法并对动物进行随机测量。

考虑到动物尾套法的局限性，推荐以这种方法测得的血压与直接法进行校对，然而由于缺乏24小时直接血压记录，这种方法不能用于检测真正的平均血压。

二、直接测量法
血压可通过无线电遥测技术或通过留置连于换能器的导管测得。

需强调的是通过外部连接到充满液体的导管的血压测量方法，具备与近期出现的无线电遥测技术几乎所有的优点。

因此，无线电遥测技术或外周导管系统有几乎相同的适应证（表25-3）。

然而，对于各自的优缺点，两种直接法之间有一些区别值得注意。

而且这两种技术方法在方法学方面有重大差异。

因此，下面分别讨论这两种技术。

表25-3 推荐用于直接法测量动物血压的情况
推荐使用：
定量高血压的程度或血压变化
定量研究血压与其他变量之间的关系（如，靶器官损害）
研究不同的干预措施或变量血压信赖性和非血压信赖性效应（如：药物、饮食、基因型等）
鉴别间歇性或轻度的高血压或血压变化
持续测量血压
测量血压变异
测量非受限动物血压（遥测技术）
不推荐使用：
筛选大量单纯高血压动物或对血压较大的影响
1．无线电遥测技术
（1）优点：在过去10到15年中，使用可靠并且易于使用的无线电遥测技术测量清醒自由活动的动物血压代表了高血压研究的重大进步。

这种技术已被广泛证实，目前可用于从小鼠到猴子在内的所有实验动物。

其主要优点有：①植入的无线电遥测术直接测量清醒动物血压，而且不限制动物活动。

可延长测量时间，持续记录清醒动物数天、数周或数月的血压。

在夜行动物（如大鼠和小鼠）直接测量每天24小时的血压，定量测量血压的昼夜变异。

②减少平均血压的变异。

（2）缺点：①这种技术的主要缺点是费用问题，包括购买这种装置，定期进行刷新。

植入的无线电传感器电池的替换。

缺乏市场竞争导致价格居高不下。

但是由于其精确可靠的测量结果，减少了实验动物的数量；一些测量者在刷新前对遥测插管重复使用，从而节约了实验费用。

②需要外科手术及对术者培训，尤其像小鼠这样的小物种。

与其他的非侵袭性方法一样，存在潜在的并发症如：感染、尤其是糖尿病或其他的免疫缺乏动物。

这种问题可通过严格的无菌操作减少。

③植入的传感器与动物要匹配，尤其是小鼠这样的动物，体重＜25g，传感器的重量若＞2g，则可能导致动物处于应激状态，但还没有更小的传感器。

④一些插管方法（如通过颈动脉插管），可能对心血管系统产生不利的影响。

⑤欠考虑的大量数据的收集导致分析难题。

（3）应用：主要用于以下几个方面：①获得持续的血压记录对于定量研究血压与其他
变量的特别是较小的血压差异可影响病理和生理过程是非常有价值的。

②确定药物对心血管和血压影响的程度和持续时间，③用于研究短期和长期的血压调节和变异性。

④用于心血管研究中有争议的高血压相关靶器官损害的发病机理研究。

⑤用于高血压的遗传研究。

2．充液导管采用充液导管直接记录血压是一种古老的方法而且被广泛应用于测量动脉压。

这种方法主要是将充满含肝素液体的导管插入大动脉。

导管的远端连于压力换能器，依次与放大器和记录仪连接。

这种技术用于麻醉动物的急性研究，或清醒动物的长期持续动脉压监测。

慢性实验中外置的导管部分装入保护套中，当测量时与测压装置连接。

如需长期持续血压记录，导管通过旋转装置连于压力换能器，并能使动物自由活动。

（1）优点：①可直接测量动脉压力，主要优点和用途与无线电遥测技术相似。

②可随时进行校正，避免了长时间测量可能造成的基线漂移和敏感性改变。

③价格相对便宜，几乎任何实验室都能用这种方法进行急性和慢性实验。

④能通过导管在动脉系统内注入各种实验用品。

这是它区别于其他方法（间接法和无线电遥测技术等）的主要方面。

⑤与其他装置连接如：电磁和多普勒流量探测器，可直接测量心输出量和各组织的血流量，并且每天可持续24小时。

（2）缺点：①如果旋转装置不能使动物在各方向自由活动可造成应激。

②置管手术带来的潜在的感染危险及小的功能紊乱。

③由于血液凝固和导管尖端周围纤维组织增生导致血压信号的衰减和消失。

不适合使用的情况与无线电遥测法相同，如不适于大量动物的测量，尤其是需测量几个月或更长时间时。

3．尖端换能器导管通过导管尖端的高保真微型换能器直接测量动脉压。

这种导管换能器相对价格昂贵，由于慢性实验中有显著的基线漂移，主要限于急性实验。

由于导管换能器的大小限制，使之不能常规用于特别小的动物（如小鼠）血压测量。

三、影响血压测量的环境因素
除了测量工具外，环境因素如：室内温度、光照周期、噪声大小、与人类接触的时间、每个笼子里动物的数量、笼子的大小等都影响动物血压测量的准确性。

全麻药对心血管系统有影响，应尽量避免。

第三节高血压相关概念
一、有关血压的定义与分类
临床上高血压的分类主要根据收缩压和舒张压。

采用正确的方法、可靠的血压计测量≥2次坐位血压的均值，病人应就诊≥2次。

测量前须安静5分钟以上。

2004年《中国高血压防治指南》将正常血压确定为＜120／80mmHg，）18岁的成人血压达140／90mmHg即为高血压，与2003年美国预防、检测、评估与治疗高血压全国委员会第七次报告（JNC-7）相一致，而1999年世界卫生组织／国际高血压学会（WHO／ISH）
高血压治疗指南、1999年《中国高血压防治指南》与2003年欧洲高血压协会一欧洲心脏协会（ESH／ESC）高血压治疗指南均为＜130／85mmHg（表25-3）。

血压水平从＞110／75mmHg开始，随着血压水平增加，心血管病发病危险持续上升，所以将某个血压水平的诊断标准是人为制定的，应该加强多重危险因素的综合干预，以减少心血管病的发病危险。

不同版本的血压的定义与分类见表25-4。

表25-4 2004年中国高血压防治指南、WHO/ISH1999、中国1999、美国2003及欧洲2003指南的血压水平定义和分类之比较
中国诞辰防治指南2004、WHO/ISH诞辰治疗指南、中国高血压防治指南1999、JNC-7（美国2003）ESH/ESC高血压治疗指南（欧洲2003
理想血压＜120/80 ＜120/80 ＜120/80
正常血压＜120/80 120～129/80～84 120～129/80～84 ＜120/80 120～129/80～84
高血压前期120～139/80～89 130～139/85～89 130～139/85～89 120～139/80～89 130～139/85～89
1级高血压 140～159/90～99 140～159/90～99 140～159/90～99 140～159/90～99 140～159/90～99
临界高血压 140～149/90～94 140～149/90～94
2级高血压 160～179/100～109 160～179/100～109 160～179/100～109 ≥160/100 160～179/100～109
中重度3级高血压≥180/110≥180/110≥180/110
≥180/110
单纯收缩期高血压≥140，＜90 ≥140，＜90 ≥140，＜90 ≥140，＜90
临界收缩期高血压140～149，＜90 140～149，＜90
注：当病人的收缩压和舒张压分属不同分类时，应当用较高的分类
二、特殊类型的高血压
1．单纯收缩期高血压当平均收缩压≥140mmHg且舒张压＜90mmHg时称单纯收缩期高血压（ISH）。

脉压（收缩压-舒张压）增加和收缩压增高可预测心血管危险程度并决定治疗。

单纯性收缩期高血压常见于老年人。

大量的流行病学及临床试验证实，收缩压及脉压与心血管并发症的发生有肯定关系，能更准确地预测各种原因所致的死亡、心衰以及脑卒中等。

美国预防、检测、评估与治疗高血压全国联合委员会第七次报告强调，50岁以上成人，收缩压（SBP）≥140mmHg是比舒张压（DBP）更重要的心血管疾病（CVD）危险因素。

65～74岁老年人群中高血压病患者与血压正常者相比，心血管病危险性增高3倍，脑血管意外的危险性增高2倍，心血管病病死率增高2倍。

青年和中年人中，收缩压及舒张压均与心血管危险性有关，而老年入中ISH比舒张期高血压（DH）更能预测心脑血管事件的发生率和死亡率。

美国高血压监测和随访（HDFP）研究多元回归分析表明，60～69岁组除外其它危险因素，SBP每升高0．133kPa（1mmHg），年死亡率增加1％。

2．年轻人的单纯收缩期高血压某些青少年，尤其男性，身高增长迅速同时动脉富有弹性，增强了主动脉和肽动脉之间正常的压力波增幅，导致肽动脉压升高而舒张压和平均动脉压正常。

然而主动脉收缩压正常。

3．单纯舒张期高血压单纯舒张期高血压在一些年轻成年人中更多见。

其定义为收缩压≤140mmHg而舒张压≥90mmHg。

虽然一般认为舒张压在年龄小于50岁的患者中是最重要的危险因素，对单纯舒张期高血压的一些前瞻性研究显示，单纯舒张期高血压预后良好，但这个问题还存在争议。

4．白大衣高血压或单纯诊室高血压约15％～20％的1级高血压患者只有在医务工作者，尤其是医生测量血压时才升高，而在其他地方包括工作时血压不升高，提示为白大衣高血压，即诊室测量的血压＞140mmHg而平均清醒时血压＜135／85mmHg。

尽管白大衣高血压可见于任何年龄，但更常见于老年人。

白大衣高血压现象通常指白大衣效应，定义为诊室和日间动态血压的差别，它存在于大多数高血压患者中，如果采用静态示波装置自动测量和分析患者在诊室安静环境下15～20分钟的系列血压，可减少白大衣效应（不能消除）。

在存在白大衣效应的患者中，通常存在其他健康危险因素，应予以相应治疗。

一些白大衣高血压可进展为持续性高血压，因此对白大衣高血压患者均应随访。

抗高血压药物治疗可降低诊室血压，但不影响动态血压，提示白大衣高血压的药物治疗获益小于持续性高血压。

5．隐蔽性高血压或单纯动态监测高血压较白大衣高血压更少见，更难发现。

表现为诊室测血压正常而其他情况下如工作中或在家中血压升高。

常与生活方式有关如饮酒、吸烟、喝咖啡以及体力活动有关。

诊室外长期血压升高可引起相关的靶器官损害，如果患者在诊室内测量血压正常，但存在靶器官损害，是隐蔽性高血压存在的线索。

有证据表明这样的高血压患者危险性增加。

6．假性高血压当周围肌性动脉由于粥样硬化（通常是钙化）变得僵硬时，袖带内必须有更高的压力去压迫。

假性高血压很少见，通常见于老年患者或长期糖尿病或慢性肾衰患者。

在某些情况下即使完全充气后在桡动脉和肱动脉仍可触及动脉搏动（Osler征阳性），患者可由于服用降压药物过量导致直立性低血压和其他不良反应。

当怀疑这种情况时可测定桡动脉内压力证实。

Osler征对筛选假性高血压并不可靠。

7．体位或姿势性低血压体位性低血压的定义是安静站立3分钟，收缩压下降≥20mmHg，或舒张压下降≥10mmHg。

另一种检测方法是直立倾斜60°血压有同样幅度的
下降，伴或不伴有症状。

如果是慢性体位性高血压，血压下降可能是以下疾病的一部分：单纯自主神经衰竭、多系统萎缩、帕金森症、糖尿病并发症、多发骨髓瘤和其他自主神经功能紊乱。

自主神经功能衰竭的患者表现为多种自主神经功能异常，其中主要影响存活时间的是血压调节系统的衰竭，尤其是那些合并有卧位高血压的体位性高血压患者。

夜间卧位时高血压而立位时低血压导致血压的迅速大幅波动可使患者晕厥。

若合并卧位高血压使患者出现严重的靶器官损害，如左室肥厚、冠心病、肺水肿、心力衰竭、肾功能衰竭、脑卒中和猝死。

三、动态血压监测评价降压疗效的主要指标
高血压患者的降压治疗目标是降至140／90mmHg以下，有糖尿病或肾病的高血压患者，降压目标是130／80mmHg以下，危险越高的人群，血压达标越重要。

只有将血压降至目标水平，才能达到延缓、防止或逆转靶器官损害；减少心血管事件及降低死亡率；提高生活质量的目的。

目前在评价药物的平稳降压性时，主要是比较不同药物之间的谷峰（trough ／Peak，T／P）比值或平滑指数（smoothness index，SI），以反映某种药物平稳降压的优越性。

1．谷峰比值降压T／P比值是评价长效抗高血压药物降压疗效及持续时间的一项新指标，于1988年由美国食品与药物管理局心肾药物顾问委员会首次提出，现已广泛应用于评价降压药物效果或是否有平稳持续降压效应，也可用于指导给药次数及时间。

降压峰值即抗高血压药物的最大降压效应，降压谷值即降压药物在再次用药前的最低降压效应。

谷峰比=谷值／峰值×100％。

目前计算降压谷峰比的方法尚不统一，峰值计算主要有以下几种方法：①在服药后第2～8小时内计算峰值。

取服药后第2～8小时均值中的最大降低值，或（最大降低值十相邻的1个较大降低值）／2或（最大降低值＋相邻的3个较大降低值）／4或6个小时的血压降低均值；②将24小时分为12个2小时时段，计算每一时段的血压降低均值，取最大降低值；③将24小时分为8个3小时时段，计算每一时段的血压降低均值，取最大降低值。

谷值的计算分别有计算服药间隔末1、2、3或4个小时的血压降低均值作为谷值。

较高的谷峰比值（≥50％）可避免在峰作用时血压过度下降，而在谷作用时仍保持大部分峰值效应，使血压在24小时内维持稳定水平。

良好的降压药是每天1次给药而可以在24小时内稳定降压。

T／P比值具有以下不足和缺点：只利用24小时血压记录的一小部分，和24小时血压变异性不相关；血压峰值变化受安慰剂效应影响，故须校正安慰剂效应；T／P比值重复性较差；SAMPLE研究显示高血压患者在治疗一年之末，左室肥厚的逆转与平均24小时血压的变化比诊室血压的变化更相关；T／P比值和治疗后左心室重量指数的变化不相关，而平滑指数与治疗后左室肥厚的逆转程度相关。

故认为T／P比值临床价值有限。

用ABPM评价降压药物疗效时，因为有时峰值效应发生在两次自动测量之间，故药功所致的峰值血压变化有时难以准确评估；病人行为对血压的影响亦可使血压改变以至到下可预测和不稳定的程度。

在固定的时间窗内计算两个小时的变化有助于得到较一致的评估。

2．平滑指数降压药物治疗后24小时内每小时血压下降的均值与其标准差的比值。

SI 越高，药物24小时降压效果越大越均衡。

SI包含了24小时内每l小时血压变化的信息，更能反映用药后血压变化的平滑程度，并与用药后血压变异性负相关。

SI是由血压差值经计算后得来的，与基础血压水平无关。

目前主要用于评价药物的平稳降压性，其比值越高，血压变异性越小，血压的平稳性越好，对靶器官损害越小。

研究表明，高血压病患者的心血管事件及靶器官损害程度不仅与血压水平有关，还与血压变异性呈正相关。

因此平滑指数可作为预测远期靶器官损害程度的重要指标。

已有资料表明，在预测左心室肥厚、颈动脉壁厚度变化及高血压预后等方面，血压平滑指数优于谷峰比值。

第一次测量双上肢是为了排除一些引起的双上肢的血压差大疾病，如多发性大动脉炎、主动脉夹层动脉瘤、先天性动脉畸形等，正常双上肢的血压差大约１０mmhg左右（正如下肢血压高于上肢约２０－４０mmhg左右），一旦确诊高血压病，一般测量右侧即可，据本人估计，可能是由于动脉的结构问题，左侧动脉靠近心脏，并且与主动脉分叉较宽大，所以左侧上肢血压一般较右侧低，所以测右侧为主。