Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения,

Москва

Артериальное давление является важнейшим показателем работы сердечно-сосудистой системы, поэтому приборы, предназначенные для измерения систолического и диастолического давления крови, получили широкое распространение в медицинской практике.

Известны два метода измерения артериального давления - прямой, связанный с пункцией кровеносного сосуда, и косвенный (бескровный). Косвенный метод измерения артериального давления благодаря своей простоте и безопасности прочно вошел в медицинскую практику и реализован во многих конструкциях, начиная от простых приборов типа ртутных и мембранных сфигмоманометров и кончая автоматизированными системами.

В связи с развитием реанимационной службы, проведением сложных сердечно-сосудистых и восстановительных операций, расширением профилактических мероприятий, связанных с массовым медицинским обследованием населения, к устройствам для измерения артериального давления предъявляются следующие требования: быстрота измерения, объективность получаемых данных, помехозащищённость и простота манипуляций.

Перечисленные требования могут быть реализованы только в соответствующих автоматизированных системах.

За рубежом и в Советском Союзе описаны десятки способов автоматического измерения артериального давления и сотни устройств для их осуществления. Однако значительно меньшая часть этих устройств реализована в виде промышленных образцов.

Наиболее широкое распространение получил предложенный в 1905 г. русским медиком Н. С. Коротковым метод определения давления крови но наличию характерных звуков, возникающих и исчезающих в плечевой или бедренной артерии по мере изменения давления воздуха в компрессионной манжете, надетой на соответствующую конечность. Моменты возникновения и исчезновения звуков (их назвали звуками Короткова), прослушиваемых врачом с помощью стетофонендоскопа, характеризуют соответственно величины систолического и диастолического давления. Этот метод реализован в многочисленных конструкциях приборов типа ртутных или мембранных сфигмоманометров, а также в автоматических устройствах, основанных на преобразовании звуков Короткова в электрические сигналы. Общими элементами в этих устройствах являются микрофон, акустический фильтр, преобразователь звуков Короткова в импульсы стабильной частоты и амплитуды, исполнительное устройство, подающее команду на измерительное устройство, и, наконец, измерительное устройство.

Рис. 2. Традиционный цикл измерения.

Обычно время измерения Т по традиционному циклу (см. рис. 2) занимает 1,5- 2 мин. В приборе полный цикл измерения сокращен до 20—30 сек. без увеличения погрешности измерения. Эта особенность схемы, упомянутая впервые в патенте США [2], достигнута благодаря тому, что в начале измерения манжета наполняется воздухом со скоростью 20 мм. рт. ст. в секунду (рис. 3) до появления первых звуков Короткова. В этот же момент к воздушной емкости манжеты автоматически подключается дополнительный резервуар, вследствие чего давление в манжете резко падает до величины заведомо ниже диастолического давления, а затем медленно повышается со скоростью 3 мм рт. ст. в секунду. При повторном появлении звуков Короткова сигнал управления фиксирует величину диастолического давления и включает манжету на резкое увеличение скорости компрессии. В момент достижения систолического давления и исчезновения звуков Короткова нагнетание воздуха в манжету заканчивается и начинается медленная декомпрессия. Затем при появлении звуков Короткова на шкале прибора фиксируется систолическое давление и открывается клапан резкого стравливання воздуха из полости манжеты.

Рис. 3. Изменение давления в .манжете при корректированном цикле измерения.

Рис. 4. Кривые изменения давления в манжете во времени.

Известен также патент [5], согласно которому проблема помехозащищенности решена путем использования двух фильтров, один из которых, с полосой частот 40—100 Гц, выделяет полезный сигнал (звуки Короткова), а другой настроен на частоту пропускания помех 1000 Гц. При улавливании микрофоном сигнала с частотой 1000 Гц второй фильтр вырабатывает сигнал, запрещающий измерение.

В большинстве приборов Японии проблема помехоустойчивости частично решается использованием схем совпадения по времени звуков Короткова и пульса. В автоматическом измерителе артериального давления фирмы “Санъей Сокки Ко, ЛТД” предусмотрены как схемы совпадения, так и шумоизмерительная схема, которая вырабатывает запретный сигнал и подает его на измерительную схему, если уровень шума превысил заранее установленное пороговое значение.

Несмотря на обилие приборов для автоматического измерения артериального давления, осуществленных на основе звуков Короткова, нельзя утверждать, что даже лучшие из них удовлетворяют всем упомянутым выше требованиям. В частности, ни в одном из известных приборов не решена полностью проблема защиты от акустических помех, недостаточно проработаны вопросы, связанные с частотной селекцией звуков Короткова.

Рис. 5. Тахоосциллограмма по Савицкому.

К — пульсация, характеризующая максимальное давление; Мн— пульсация, характеризующая минимальное давление; Б — пульсация, характеризующая боковое систолическое давление: С — пульсация, характеризующая среднее динамическое давление.

Описанный способ автоматического измерения параметров артериального давления заслуживает, по нашему мнению, дальнейшей разработки.

В приборе, запатентованном в США [10], вместо фазового сдвига исследуется разность амплитуд осцилляций 2 манжет, которая прямо пропорциональна величине фазового сдвига. В начале измерения обе манжеты надуваются воздухом со скоростью 2—4 мм рт.ст. в секунду. По мере увеличения давления в манжетах пульсовая волна, преодолевая сопротивление сжимаемой артерии, будет вызывать колебания воздуха в манжетах. Эти колебания улавливаются датчиками и подаются на вход дифференциального усилителя. Анализ полученных импульсов показывает, что при давлениях в манжетах, находящихся ниже уровня диастолического кровяного давления, преобразованные в импульсы колебания воздуха в обеих манжетах практически одинаковы по форме и амплитуде (рис. 7, А). В результате разность между импульсами верхней и нижней манжеты равна 0 и выходной сигнал с дифференциального усилителя отсутствует. По мере приближения манжетного давления к диастолическому поступающие на вход дискриминатора импульсы будут отличаться по форме и амплитуде, в результате чего выходной сигнал будет увеличиваться (рис. 7, Б). При равенстве манжетного и диастолического давления этот сигнал превысит установленный пороговый уровень соответствующего устройства, вырабатывающего сигнал для фиксирования диастолического давления. После измерения диастолического давления схема переключается на быструю компрессию до полного пережатия артерии, а затем начинается медленная декомпрессия. В момент появления первого колебания воздуха в нижней манжете измеряется систолическое давление.

Рис. 7. Типичные пульсовые волны при манжетном давлении.

А- ниже диастолического; Б- равно или выше диастолического

Определенный интерес представляет прибор, запатентованный в Англии [11]. В конструкции предусмотрена компрессионная манжета с 3 электродами, расположенными на ее поверхности, прилегающей к плечу исследуемого. Под воздействием проходящей пульсовой волны крови происходит изменение электрического сопротивления между верхним и средним, а также между средним и нижним электродом. Изменения электрического сопротивления анализируются в дифференциальном усилителе. В момент равенства диастолического и манжетного давления изменения электрического сопротивления между соответствующими электродами практически одинаковы, в результате чего выходной сигнал дифференциального усилителя резко уменьшается и становится меньше пороговой величины. Измерительный элемент в этот момент измеряет давление в манжете, равное диастолическому кровяному давлению.

Одним из косвенных способов измерения артериального давления является метод измерения с помощью ультразвука на основе эффекта Допплера. За критерий оценки параметров кровяного давления при систолическом давлении принимается момент почти мгновенного изменения формы зажатой артерии от закрытой к открытой, при диастолическом давлении - момент, когда артерия больше не сжимается в любой момент сердечного цикла [12]. Движение артериальной стенки наблюдается посредством ультразвукового луча, направленного на артерию. Преимущество данного метода, так же как и фазового, по сравнению со звуковым методом состоит в том, что характер получаемой информации о движении артериальной стенки не зависит от характера кровотока в артерии, являющегося источником звуков Короткова.

Метод имеет определенные преимущества для применения на малых артериях, а также для измерения кровяного давления у детей младшего возраста.

Нами не рассмотрены общеизвестные осциллометрические методы измерения и устройства для их осуществления, так как осциллограммы не всегда дают те характерные изменения, на основе которых можно с достаточной точностью определить величины систолического и диастолического давления крови.

Метод измерения артериального давления с использованием анализа пульсовой кривой, снимаемой с пальца при помощи специальной компрессионной манжеты, реализован в ряде приборов, запатентованных за рубежом [13, 14]. Сущность метода состоит в том, что систолическому давлению при декомпрессии соответствует момент появления пульса, а диастолическому — максимальная величина амплитуды пульсового давления. Однако точность данного метода, достигнутая в известных приборах, ниже, чем в устройствах, основанных на звуковом или фазовом методе.

Частотно-селективный метод [15] позволяет измерять артериальное давление посредством анализа амплитудно-частотного спектра пульсовой кривой в частотном диапазоне 30—40 Гц. Моменты резкого увеличения или уменьшения амплитуды пульсовой волны в указанном диапазоне частот показывают на достижение систолического или диастолического давления соответственно.

В США запатентован прибор [16], в котором осуществлен безманжетный способ измерения артериального давления. В основу способа заложена зависимость между скоростью распространения волн давления в потоке крови и изменением артериального давления. Измерение обеспечивается с помощью 1 передающего и 2 принимающих датчиков, последовательно расположенных над плечевой артерией.

В заключение следует упомянуть так называемый вибраторный метод, базирующийся на явлении учащения пульса при повышении давления в манжете. Возникновение учащенного пульса соответствует уровню диастолического давления, а на сфигмоманометричсской кривой — появлению отрицательного зубца.

Л И Т Е Р А Т У Р А