способ измерения артериального давления

Формула изобретения

Способ измерения артериального давления, включающий регистрацию осциллограмм артериальных сосудов в процессе нарастания давления в пережимной измерительной манжете с последующим электрическим и графическим преобразованием, отличающийся тем, что объемные осцилляторные сигналы артериальных сосудов прямолинейно преобразуют и регистрируют в полосе частот от 0,05 до 40 Гц, записанную осциллограмму в одном цикле регистрации обводят по контуру прямыми линиями по вершинам в диастолической и систолической частях, при этом диастолическое и среднее динамическое артериальное давление определяют последовательно слева направо в точках пересечения линий диастолической части, боковое и конечное систолическое давление определяют последовательно в точках пересечения линий систолической части контура.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, в частности, к физиологии и кардиологии, может быть использовано как в клинических, так и экспериментальных исследованиях.

Известен способ определения артериального давления методом Короткова, по которому измеряют диастолическое и систолическое артериальное давления. Известен также тахоосциллографический метод (TO) измерения артериального давления (AD), предложенный в 1956 году Н.Н. Савицким. В основе TO метода лежит принцип измерения изменения объема конечности, которое происходит под действием пульсирующего тока крови в магистральных сосудах. Этот метод позволяет измерять: диастолическое (P_мин), среднее динамическое (P_cp), боковое систолические (P_бс) и конечное (P_макс) систолические давления в магистральной артериальной сосуде конечности, на которую наложена переживания измерительная манжета. По указанным выше значения AD рассчитывают величины пульсового (dP=P_бс-P_мин) и ударного (P_уд=P_макс-P_бс) артериального давления. Погрешность измерения первых четырех показателей АД, по данным автора составляет 5 мм рт.ст. при скорости подъема давления в пережимной манжете 4-5 мм рт.ст./с.

Изложенное показывает, что применение 10 метода по сравнению с методом Короткова значительно расширяет информацию о состоянии кровообращения человека, а это особенно важно при диспансерном, клиническом обследовании при проведении исследовательских работ.

Вместе с тем TO метод имеет ряд инструментальных и методических недоработок, которые резко увеличивают погрешность измерений.

Основная инструментальная погрешность появляется в результате линейного преобразования низкочастотной части спектра (от 0 до 1,5-5 Гц) объемного осцилляторного сигнала, воспринимаемого измерительной манжетой с магистрального артериального сосуда конечности, в скоростные сигналы. Это приводит к фазовому (временному) сдвигу при формировании кривых и, соответственно, к ошибкам в измерении показателей.

Изобретение поясняется фиг. 1-6.

На фиг. 1 представлена тахоосциллограмма постдикротического типа (по Савицкому), объемные сигналы которой не искажаются только в полосе частот от 1,5 до 40 Гц. (Весь спектр осцилляторного сигнала занимает полосу от 0 до40 Гц). На фиг. 2 представлена тахоосциллограмма преддикротического типа, где объемные сигналы проходят без искажения в еще меньшей полосе от 5 до 40 Гц. Наши исследования показали, что суммарная инструментальная погрешность при измерении P_мин может достигать 15 мм рт.ст.

Основная методическая погрешность TO метода заключается в субъективности подхода исследователя к расшифровке данных при определении признаков давления. Величину суммарной методической погрешности в абсолютных величинах оценить не представляется возможным, однако наша длительная практика показывает, что расхождение данных измерения величин АД при расшифровке тахоосциллограмм разными людьми, знающими методику, часто составляет 10-15 мм рт.ст.

Сущностью изобретения является повышение точности измерения показателей артериального давления путем сведения к минимуму инструментальной и методической погрешности, для чего необходимо регистрировать истинные объемные осцилляторные сигналы, которые полностью отражают закономерность процессов при формировании осциллограмм артериальных сосудов под действием нарастающего давления в пережимной измерительной манжете и сохраняют неискаженными амплитудно-временные соотношения.

Основными требованиями к системе регистрации объемных артериальных осциллограмм являются:

прямолинейная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) канала осциллографических сигналов по всему сквозному тракту преобразования и усиления до видимой регистрации аналогового сигнала в диапазоне частот:

нижняя граничная частота F_нг=0,05 Гц (постоянная времени t=3c) со срезом на уровне 0,7 от 30 до 40 дб/дек.

верхняя граничная частота F_вг=40 Гц.

линейная амплитудная характеристика преобразования по всему тракту осциллографического канала,

обеспечение регистрации и калибровки линейного набора давления в пережимной измерительной манжете от 0 до 200-300 мм рт.ст. с погрешностью не более 2 мм рт.ст.

время линейного набора давления в пережимной измерительной манжете от 0 до 300 мм рт.ст. определяется скоростью набора давления 4-5 мм рт.ст./с,

каналы осциллографический и отметки давления в пережимной манжете должны быть синхронизированы по времени.

Указанные выше характеристики измерительной системы, кроме первой, используются и в способе прототипа.

При использовании современных технических средств выполнение указанных требований, в том числе и границ частотного диапазона, не представляет сложности.

Электрические сигналы осциллограммы и отметки давления в пережимной измерительной манжете одновременно записываются на двух дорожках регистратора и анализируются.

Блок схема одного из вариантов измерительной системы представлена на фиг. 3.

Система регистрации объемных артериальных осциллограмм состоит из пневматических и электронных узлов: компрессионное устройство 1 с системой управления набором и сбросом давления 2 в пережимной измерительной манжете 3; преобразователь пневматических сигналов в электрические 4, канал усиления осциллографических сигналов 5 и канал измерения величины давления в пережимной манжете 6, регистратор 7.

Технический результат достигаемый от предложенного способа заключается в том, что преобразованные, усиленные и зарегистрированные сигналы не отличаются по своим АЧХ от истинных объемных, чего нет в способе прототипе, где объемные сигналы преобразуются в скоростные.

Принцип измерения АД основан на сравнении мгновенных значений давления с сосуде и нарастающего давления в пережимной измерительной манжете, абсолютные значения которого регистрируются одновременно с объемной артериальной осцилллограммой. Появляющиеся на осциллограмме в течение одного цикла измерения признаки того или иного АД сравниваются с текущим давлением в манжете и определяются их величины. Сам смысл объемной артериальной осциллограммы заключается в природе регистрируемых сигналов, так как пульсовая кривая это величина приращения просвета сосуда во время систолы умноженная на длину сосуда, находящегося под манжетой, то есть объем. Итак, в конце диастолического периода объем V магистрального сосуда, находящегося под манжетой равен:

V=S L,

где

S просвет (площадь поперечного сечения сосуда) в диастоле,

L длина участка артериального сосуда под манжетой.

Следующий за этим систолический выброс крови изменяет измеряемый объем на величину:

dV=S L,

где

dS приращение просвета артериального сосуда под действием систолического выброса крови.

Так как величина L остается практически постоянной на протяжении всего цикла измерения, то амплитуда осцилляций на осциллограмме пропорциональна изменяющемуся объему под манжетой.

На фиг. 4. показана схема формирования объемной артериальной осциллорграммы. Закономерность образования признаков АД на осциллограмме непосредственно связана с изменением величины просвета лоцируемого артериального сосуда в течение цикла измерения.

В начале набора давления в пневматической измерительной системе происходит обжатие исследуемого участка конечности, в результате чего осцилляции на осциллограмме несколько увеличиваются. Когда давление в манжете (P_м) достигнет или несколько превысит диастолическое давление в сосуде (P_м) P_мин), просвет сосуда в диастоле начинает уменьшаться, как P_м препятствует полному открытию сосуда в диастоле. При условии линейного изменения давления в манжете, окончания диастолических отрезков осциллограммы отклоняются вниз по закону нарастающего давления в манжете.

Когда давление в манжете достигнет величины среднего-динамического давления (P_м)P_cp) просвет сосуда в конце диастолического периода равен нулю, сосуд подо манжетой в этот момент закрыт. Однако следующий за этим систолический выброс крови, создающий давление на стенки сосуда равное P_бс, которое выше P_cp, раскрывает сосуд до прежней величины. Этому моменту соответствует первая максимальная осцилляция на осциллограмме (пропорциональная просвету dS+S), у которой часто наблюдается "волна закрытия"-уплощение у основания. Это уплощение расширяется со временем нарастания давления в манжете, а диастолическая часть осциллограммы стабилизируется на этом уровне.

Максимальная амплитуда осцилляций сохраняется до того времени пока давление в манжете не превысит величины бокового систолического давления в сосуде (P_м) P_бс).

Практический с начала цикла измерения и до достижения давления в манжете, равного величине бокового систолического артериального давления в сосуде, эстремальные точки осцилляций, соответствующие значению бокового систолического давления, лежат на одной линии, так как P_м (P_бс B момент, когда P_м) P_бс сосуд во время систолы полностью уже не раскрывается, на осциллограмме начинается снижение амплитуды осцилляций.

После достижения давления в манжете, равного конечному (максимальному) систолическому давлению в сосуде, кровоток по сосуду прекращается. Амплитуда осцилляций на осциллограмме, обусловленная ударами крови в проксимальный край манжеты, с ростом давления в последней, уменьшается незначительно.

В результате такой регистрации, артериальную осциллограмму можно очертить контуром, точки перегиба которого являются признаками показателей артериального давления: для P_мин точка 1, P_cp точка 2 (в диастолической части осциллограммы); для P_бс точка 4, P_макс - точка 5 (в анакротической части). По такому же принципу определяется давление дикротической волны в точке 3 пересечения линий внутри контура.

На фиг. 5. представлена осциллограмма обследуемого P, где указаны точки измерения показателей АД. При анализе осциллограмм необходимо провести следующие операции: обвести осциллограмму контурными линиями по низу в диастолической и по вершинам в систолической частях, обозначить точки перегиба контура и снести их на текущие значения давления в пережимной измерительной манжете и определить их абсолютные величины. (В данном примере: диастолическое давление 1 точка 75 мм рт.ст. среднее динамическое точки 2-95 мм рт.ст. боковое систолическое точка 4 120 мм рт.ст. конечное систолическое точка 5 135 мм рт.ст. и давление дикротической волны точка 3 90 мм рт.ст.).

В зависимости от индивидуальных особенностей обследуемого или какой-либо патологии осциллограммы могут иметь различный вид, однако закономерность их развития сохраняется во всех случаях. Значение этой закономерности позволяет апроксимировать контуром любую осциллограмму и получить информацию.

Для определения погрешности измерения величин артериального давления предлагаемым способом нами проводилась одновременная регистрация артериальной осциллограммы и прямой манометрией той же артерии дистальной манжеты.

Наилучшим решением поставленной задачи являлось бы сравнение всех четырех показателей АД (P_мин; P_cp; P_бс; P_макс, измеренных осциллографическим способом, с величинами, полученными прямой манометрией. Однако прямой метод измерения АД для этой цели не является идеальным, так как при его использовании также есть методические и инструментальные погрешности, влияние которых может существенно отразиться на оценке результатов измерения АД косвенным методом.

Как указывалось выше, в артериальных сосудах различают четыре основные величины АД. Прямой метод с применением одной иглы или катетера позволяет измерить три величины: диастолическое, среднее динамическое и систолическое давление. Возникновение методической погрешности связано с положением, которое может принимать игла в артерии. Если игла направлена строго навстречу потоку крови, то максимальная величина пульсограммы прямого давления в абсолютных значениях будет соответствовать максимальному систолическому давлению, когда срез иглы направлен к стенке сосуда, эта величина будет ровно боковому систолическому давлению. Таким образом, максимальная амплитуда кривой прямого давления, в зависимости от расположения среза иглы, может отличаться в абсолютных значениях на величину гидродинамического удара крови.

Суммарная инструментальная погрешность измерения АД прямым методом оценивалась нами исходя из составляющих:

погрешность преобразователя давления ЕМТ-31;

погрешность калибровки электрических цепей ЕМТ-31 водно-солевым раствором;

погрешность электрической калибровки цепей усилительного канала регистратора (Мингограф-81) и дрейфа его коэффициента усиления;

погрешность считывания с лент данных прямой манометрии.

По нашим данным расчитанная суммарная погрешность измерения давления прямым методом составила 3 мм рт.ст.

Одновременно с осциллограммой ртутным отметчиком регистрировалась величина давления в манжете, погрешность которого составляла 2 мм рт.ст. в диапазоне давлений от 0 до 220 мм рт.ст.

Исследования проводились на базе Института средечно-сосудистой хирургии им. Бакулева в отделении профессора Петросяна Ю.С. Обследовано 13 больных обоего пола с приобретенными пороками сердца, нуждающихся в измерении АД.

Одновременно с прямой манометрией плечевой артерии в локтевой ямке нами получена 41 запись объемных артериальных осциллограмм, из которых 21 в режиме набора давления в манжете и 20 в режиме сброса.

На фиг. 6. показана схема формирования пульсограммы прямого давления под действием нарастающего давления в пережимной измерительной манжете и объемной артериальной осциллограммы. В верхней части фигуры показана схема формирования пульсограммы прямого давления, где K калибровочный сигнал равный 100 мм рт. ст. В середине фигуры объемная артериальная осциллограмма и внизу - отметка давления в манжете. Влияние нарастающего давления в манжете на величину давления в дистальной части артериального сосуда начинает проявляться только при P_м>P_cp. После этого на пульсограмме прямого давления, как и на осциллограмме, появляется незначительное уплощение, вызванное началом коллапса артериального сосуда под манжетой в диастолическом периоде. Это уполщение увеличивается с ростом P_м при каждом следующем сердечным сокращением. Одновременно с этим вся пульсограмма начинает отклоняться вверх по линейному закону, что обусловлено отсутствием или уменьшением ретроградного кровотока в конце диастолических периодов и плетизмографическим эффектом в дистальной части пережимаемой артерии. Вместе с тем пульсовое давление (максимальные амплитуды осцилляций) остается постоянным, что свидетельствует о сохранении параметров АД в проксимальной от манжеты части сосуда и полном его раскрытии под манжетой в момент систолы.

Когда P_м > P_бс анакротическая часть пульсограммы прямого давления, также по линейному закону начинает снижаться, так как давление в манжете препятствует полному раскрытию сосуда в период систолического выброса. При P_м > P_макс на пульсограмме прямого давления пульсации прекращаются в результате полного коллапса артериального сосуда, а на осциллограмме осцилляции стабилизируются по амплитуде, присутствие же их связано с ударами пульсовых волн в проксимальный край манжеты.