монитор артериального давления

Формула изобретения

Монитор артериального давления, содержащий компрессор, выход которого соединен с манжетой, клапаном декомпрессии и датчиком давления, выход которого подключен к одному из входов аналого-цифрового преобразователя, к другим входам которого подключены датчик тонов Короткова и усилитель ЭКГ, соединенный с ЭКГ-электродами, а выход соединен со входом блока принятия решения, выход которого подключен к управляющим входам компрессора и клапана декомпрессии, отличающийся тем, что дополнительно введены многоканальный регистратор и анализатор ЭКГ, входы которых соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя, а выход анализатора ЭКГ подключен к управляющему входу блока принятия решения, причем выходом монитора является выход многоканального регистратора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к аппаратуре для длительного (до суток) наблюдения за артериальным давлением пациента.

Известны мониторы артериального давления (АД) (1), содержащие компрессор, манжету, датчик давления, пороговый блок и блок хранения результатов измерения, позволяющие многократно в течение длительного времени (например, сутки) измерять АД пациента. Измерение АД производится в этих приборах путем накачки манжеты до пережатия артерии (например, плечевой) с ее последующей плавной декомпрессией и оценкой колебаний давления при декомпрессии ("тахоосциллограммы"). При определенном изменении амплитуды и формы кривой тахоосциллограммы фиксирует максимальное (систолическое) АД, при достижении максимальной амплитуды - среднее АД и при уменьшении амплитуды и изменении формы - минимальное (диастолическое) АД. Результаты измерения заносят в блок хранения результатов, где содержатся до окончания времени наблюдения, после чего распечатываются на принтере или передаются в компьютер.

Недостатком известных систем является низкая помехоустойчивость измерений, особенно в условиях двигательной активности пациента, то есть именно тогда, когда измерения АД представляют большой клинический интерес. При движениях форма тахоосциллограммы искажается, что может приводить к неверному измерению АД. Причем врач не имеет возможности обнаружить неверные измерения и исключить их из последующего анализа.

Известны мониторы АД, в которые дополнительно введен датчик тонов Короткова (например, микрофон), обычно размещаемый в манжете. В этих приборах пороговый блок наряду с изменениями амплитуды и формы тахоосциллограммы определяет моменты появления и исчезновения тонов Короткова. Совпадение изменений тахоосциллограммы с появлением и исчезновением тонов Короткова служит более надежным критерием соответственно максимального и минимального АД. Однако, так как датчик тонов Короткова также воспринимает механические колебания, которые влияют на датчик давления и искажают тахоосциллограмму, некоторые помехи (удары по манжете, движения рукой, на которой закреплена манжета) могут приводить к ошибочным измерениям и в таких приборах.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (2), содержащее компрессор, манжету, датчик давления, датчик тонов Короткова, ЭКГ-электроды, усилитель ЭКГ, аналого-цифровой преобразователь, блок принятия решений (в частности, построенный на микропроцессоре) и блок хранения результатов измерения. В данном устройстве при декомпрессии манжеты анализируются три различных процесса - преобразованные датчиком давления колебания давления в манжете (тахоосциллограмма), полученные с помощью датчика тонов Короткова звуковые осцилляции при прохождении крови по артерии (тоны Короткова) и усиленные с электродов с помощью усилителя ЭКГ сигналы электрической активности сердца (ЭКГ), причем последний сигнал не является механическим и значительно меньше подвержен помехам при движениях пациента. Все эти сигналы преобразуются в цифровой вид в аналого-цифровом преобразователе и поступают в блок принятия решений, выделяющий на ЭКГ QRS-комплекс, по которому производится синхронизация тахоосциллограммы и тонов Короткова. Если при декомпрессии появление характерных для максимального АД осцилляций на тахоосциллограмме и тонов Короткова синхронизировано по отношению к QRS-комплексу (с некоторым запаздыванием), то считается, что это правильные результаты и давление в манжете в этот момент определяется как максимальное АД. Если синхронизация с QRS-комплексом отсутствует, то считается, что колебания давления и звуковые явления вызваны помехой и декомпрессия продолжается. Аналогичная синхронизация звуков, колебаний давления и ЭКГ должна быть в течение всей декомпрессии до уровня минимального АД. При ее отсутствии измерение считается ошибочным и повторяется.

Достоинством подобной схемы является значительное увеличение помехоустойчивости измерения АД в условиях внешних помех.

Однако, даже при использовании подобного устройства возможны ошибки измерения при значительной зашумленности сигнала. Эти ошибки особенно часты при аритмиях, приводящих к большому числу гемодинамически неэффективных сокращений сердца, и при высокой частоте сердечных сокращений, когда нередка случайная сихронизация механических колебаний с появлением QRS-комплексов. При применении подобного монитора АД врач, получив распечатку результатов измерения, лишен возможности оценить - не является ли какое-либо значение ошибочным.

Цель настоящего изобретения - повышение информативности и точности измерения. Для достижения этой цели в монитор АД введены многоканальный регистратор и анализатор ЭКГ.

Преимущества предложенного решения по сравнению с аналогами следующие:

1. Скорость декомпрессии зависит от ЧСС пациента, определенной анализатором ЭКГ (при высокой ЧСС - больше, а при низкой - меньше), что повышает точность измерения при низкой ЧСС и уменьшает время измерения и нагрузку на пациента при высокой. Например, при стандартной скорости декомпрессии в 2 мм рт. ст. в с погрешность измерения допустима, если ЧСС не менее 60 ударов в минуту. Если ЧСС 30 ударов в минуту, то погрешность увеличивается до +/- 4 мм рт. ст. Если ЧСС у пациента 120 ударов в минуту, то скорость декомпрессии может быть увеличена до 4 мм рт. ст. в с при сохранении погрешности измерения на уровне 2 мм рт.ст. Это уменьшает время измерения и вероятность появления помех за это время.

2. Врачу предъявляются для анализа не только величины максимального, среднего и минимального артериального давления, но и кривые тахоосциллограммы, тонов Короткова, ЭКГ и кривая изменения давления в манжете при декомпрессии, что позволяет

- оценить достоверность измерения при наличии каких-либо сомнений и, в случаях, когда помехи привели к ошибочному измерению, не учитывать полученные значения,

- провести заново отсчет максимального, среднего или минимального давления в случаях, когда стандартная настройка блока принятия решения неадекватна для данного пациента (например, у больных с "бесконечным" тоном Короткова, когда он не прекращается при снижении давления в манжете ниже минимального артериального, следует определять минимальное давление не по моменту окончания тонов Короткова, а по уменьшению их амплитуды и изменению характера),

- оценить взаимосвязь пульсовых колебаний и ЭКГ, что важно при некоторых заболеваниях (например, величина "дефицита пульса" при частых аритмиях или гемодинамическая значимость отдельных нарушений ритма).

3. Измерение давления монитором может производиться не только в заданные моменты времени или по нажатию кнопки пациентом, как это имеет место в аналогичных мониторах, но и по сигналу с анализатора ЭКГ, формируемого при появлении смещения сегмента ST (безболевая ишемия миокарда), появлению высокой ЧСС (пароксизм тахикардии или момент нагрузки) или при появлении аритмий, то есть в тех случаях, когда особенно необходимо знать величины давления.

Блок-схема монитора показана на чертеже.

Монитор артериального давления, состоит из компрессора 2, манжеты 1, клапана декомпрессии 3, датчика давления 4, датчика тонов Короткова 6, ЭКГ-электродов 7, усилителя ЭКГ 8, аналого-цифрового преобразователя 5, блока принятия решения 9, многоканального регистратора 11, анализатора ЭКГ 10.

Выход компрессора 2 соединен с манжетой 1, клапаном декомпрессии 3 и датчиком давления 4. Выход датчика давления 4 подключен к одному из входов аналого-цифрового преобразователя 5, к другим входам которого подключены датчик тонов Короткова 6 и последовательно соединенные ЭКГ-электроды 7 и усилитель ЭКГ 8. Выход аналого-цифрового преобразователя 5 соединен со входом блока принятия решения 9, многоканального регистратора 10 и анализатора ЭКГ 11. Выход блока принятия решения 9 подключен к управляющим входам компрессора 2 и клапана декомпрессии 3. Выход анализатора ЭКГ 10 подключен к управляющему входу блока принятия решения 9. Выходом монитора является выход многоканального регистратора 11.

Монитор работает следующим образом. Компрессор 2 накачивает воздух в манжету 1 до достижения величины давления, заведомо большей чем максимальное давление у пациента, после чего через клапан декомпрессии 3 начинается снижение давления в манжете. В процессе декомпрессии в блок принятия решения 9 (в частности, построенный на микропроцессоре 8096 фирмы Intel) поступают сигналы колебаний давления в манжете (тахоосциллограммы) с датчика давления 4, тоны Короткова с датчика тонов Короткова 6 и электрокардиосигнал с ЭКГ-электродов 7, усиленный усилителем ЭКГ 8. В связи с конкретной реализацией блока принятия решения на микропроцессоре данные сигналы поступают на него через аналого-цифровой преобразователь 5, хотя при другой конструкции этого блока (например, с помощью аналоговых пороговых схем) сигналы могут поступать на него в аналоговом виде.

Все эти сигналы, кроме того, регистрируются многоканальным регистратором 11. В конкретной реализации регистратор построен на микросхемах цифровой памяти, вследствие чего сигнал поступает на него через аналого-цифровой преобразователь 5. Электрокардиосигнал с усилителя ЭКГ 8 также поступает на вход анализатора ЭКГ 10, в частности, построенного на микропроцессоре (вследствие этого сигнал поступает на него через аналого-цифровой преобразователь). Анализатор ЭКГ 11 выделяет QRS-комплексы ЭКГ, оценивает наличие аритмий (преждевременных сокращений, пауз. ..), ишемических изменений ЭКГ (смещения сегмента ST), частоту сердечных сокращений (ЧСС).

При появлении тонов Короткова блок принятия решения 9 оценивает синхронность этих звуков с выделенным анализатором ЭКГ 10 QRS-комплексом ЭКГ (звук должен появиться через 0.1 - 0.25 с после начала комплекса) и при наличии синхронизации величина давления в манжете принимается равной максимальному артериальному давлению пациента. Величина давления с датчика давления 4 регистрируется на одном из каналов многоканального регистратора 10. Если синхронизация отсутствует, то звук считается помехой.

После фиксации максимального артериального давления декомпрессия продолжается и блок принятия решения 9 ожидает появления максимальных колебаний тахоосциллограммы (колебаний давления в манжете). При появлении максимальных колебаний и синхронизации их с ЭКГ давление в манжете принимается равным среднему артериальному давлению пациента и фиксируется регистратором 11. Если синхронизация отсутствует, то колебания давления в манжете считаются вызванными помехами и не учитываются.

При дальнейшей декомпрессии ожидается момент прекращения тонов Короткова и это давление считается минимальным давлением пациента. Если в процессе декомпрессии наблюдается много колебаний давления и звуков с датчика тонов Короткова 6, не синхронизированных с QRS-комплексом на ЭКГ (например, более 50%), то измерение считается ошибочным и повторяется.

Если этого не наблюдается, то после измерения минимального артериального давления давление в манжете сбрасывается и монитор ожидает следующего измерения давления. По окончании времени наблюдения данные, зарегистрированные многоканальным регистратором 11, передаются через порт для вывода данных в компьютер или в регистратор на бумажном носителе для представления врачу.

Источники информации:

1. Marangoni D., Parati G. Ambulatоry monitоring instrumentation. Biomedical application of ambulatory monitoring instrumentation. Verona, Italy, 1993, 42 p.

2. The accuracy and performance of the A & E TM 2421, a new ambulatory blood pressure monitоring device based on the cuff-oscillometrie method and the Korotkoff sound technique. Am. J. Hypertension., 1992, 5, p. 719 - 726.