Изобретение относится к области медицины, именно к диагностике. Устанавливают в наиболее доступном месте на теле человека электроды, подключенные к реографу, и регистрируют с него электрические сигналы, амплитуда которых пропорциональна величине кровенаполнения ткани. После чего электрический сигнал преобразуют в набор гармонических составляющих, из которых выделяют гармоники, каждая из которых соответствует определенному участку магистральных сосудов. Затем определяют расстояние между вершинами пиков в каждой гармонике с получением массива данных для построения гистограмм, по которым судят о времени пробега пульсовой волны по артериальной системе. При этом скорость распространения пульсовой волны определяют из соотношения 2L/T, где L - длина магистрального сосуда, соответствующая определенной гармонике, а Т - суммарное время пробега прямой и отраженной пульсовой волны. Способ позволяет измерять скорость распространения пульсовой волны в режиме скрининга с получением достоверной информации при минимальной эмоциональной нагрузке на пациента, за счет одной точки тела для регистрации формы ПВ с помощью реографа. 7 ил.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для неинвазивного измерения скорости распространения пульсовой волны при проведении клинических исследований гемодинамики в сосудах артериального русла.

В настоящее время современной медициной установлено, что ригидность артерий является маркером сердечно-сосудистых (СС) нарушений и может использоваться для выявления пациентов с высоким СС риском и с целью лучшего подбора интенсивности терапии. Для оценки ригидности магистральных сосудов артериальной системы может использоваться скорость распространения пульсовой волны (СРПВ), которая является независимым предиктором инсультов и ишемической болезни сердца.

Для оценки эластичности стенки сосудов используются каротидно-феморальная и каротидно-радиальная скорости распространения пульсовой волны (СРПВ). В последнее время наиболее пристальный интерес проявляется к каротидно-феморальной СРПВ, которая характеризует жесткость стенок аорты (эластический тип артерий) и является независимым предиктором сердечно-сосудистой смертности, сердечно-сосудистых катастроф как у больных артериальной гипертонией, так и в общей популяции в целом. Объективным критерием выраженного повышения жесткости аорты в соответствии с рекомендаций ЕОАГУЕОК 2007 г. принято значение СРПВ, равное 12 м/с. Каротидно-радиальная СРПВ традиционно используется для оценки состояния периферического кровообращения и является мерой атеросклеротических изменений сосудов артериального русла.

Известен ряд неинвазивных способов, устройств и систем, основанных на различных физических принципах, предназначенных для регистрации и измерения параметров пульсовой волны (ПВ). С этой целью наиболее широко используются плетизмографы, реографы и сфигмографы, в состав которых входят датчики ПВ, преобразующие волну давления крови в электрический сигнал с последующей регистрацией и обработкой этого сигнала оконечной аппаратурой.

При использовании плетизмографии регистрация волны давления крови осуществляется с помощью манжет с пневматическим наддувом, надеваемых обычно на предплечье одной из рук. Реже с этой целью используются нижняя конечность или пальцы руки или ноги. С приходом волны давления крови к месту регистрации изменяется объем ткани, находящейся под манжетой, и это изменение объема приводит к изменению давления воздуха в ней. Датчики давления воздуха, встроенные в манжету, регистрируют эти изменения и преобразуют их в электрический сигнал. При этом считается, что изменение давления в манжете достаточно близко соответствует характеру волны давления крови в исследуемой артерии.

В сфигмографических (СГ) приборах регистрация пульсовой волны осуществляется с помощью пьезоэлектрических преобразователей и требует жесткой фиксации датчиков на теле пациента в местах наиболее близкого положения артерий к коже. Число таких мест на теле человека резко ограничено, и наиболее часто для регистрации ПВ используют плечевую и сонную артерии, а также бедренную артерию. При этом усилие давления датчика на кожу должно выбираться из условия достаточно плотного контакта с артерией, чтобы получить максимальную амплитуду сигнала и в то же время не допускать пережатия этой артерии, чтобы не нарушать характер кровотока в ней.

С приходом волны давления крови к месту регистрации увеличивается кровенаполнение ткани, приводящее к изменению ее сопротивления электрическому току, пропускаемому через эту ткань. Регистрируя изменение величины омического сопротивления ткани, можно определить форму ПВ. На этом принципе регистрации основана работа реографов. В отличие от плетизмографии и сфигмографии, реографический метод регистрации позволяет регистрировать форму ПВ практически в любом доступном месте на теле человека.

Общепринятая методика измерения аортальной СРПВ базируется на одновременной регистрации времени прихода ПВ к двум точкам регистрации, удаленным на различное расстояние от сердца. Синхронно записанные СГ центрального и периферического пульса используют для определения скорости распространения пульсовой волны по артериям; она вычисляется как частное от деления длины пути пробега волны на длительность интервала между началами анакрот пульса исследуемых артерий. По разнице во времени прихода начала ПВ к этим местам определяется время задержки ΔТ сигнала. Значение V скорости СРПВ определяется как отношение разницы в длине сосудов ΔL от точек регистрации до сердца к величине задержки ΔT. Это соотношение ΔL/ΔТ справедливо, если время задержки определяется при распространении ПВ по сосудам одинакового типа и сечения. В противном случае при определении величины V необходимо учитывать разницу в значениях скоростей для различных сосудов, однако это условие достаточно трудно выполнимо. Отношение скорости распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа к скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа у здоровых людей находится в пределах 1,1-1,3. Скорость распространения пульсовой волны зависит от модуля упругости артериальной стенки; она увеличивается при повышении напряжения артериальных стенок или их уплотнения и изменяется с возрастом (от 4 м/с у детей до 15 м/с у лиц старше 65 лет), а также при атеросклерозе.

Известен способ измерения аортальной СРПВ (см. Lehmann E.D. Noninvasive measurement of aortic compliance: methodological considerations // Path. Biol. - 1999 - Vol.47, №7 - P.716-730) с использованием сфигмографии, который базируется на измерении разницы во времени прихода ПВ к пьезоэлектрическим датчикам, установленным на сонной артерии и на бедренной артерии в месте выхода ее из-под пупартовой связки. Скорость распространения пульсовой волны в аорте (сосуде эластического типа) рассчитывают по СГ сонной и бедренной артерий, в периферических артериях (сосудах мышечного типа), по объемным СГ, зарегистрированным на плече и нижней трети предплечья или на бедре и нижней трети голени. Вышеуказанный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и поэтому выбран в качестве прототипа.

Медицинская практика показывает, что при работе со сфигмографическими приборами существует ряд проблем, не позволяющих применять их для скрининг-измерений. Так, при исследовании полных людей, чувствительности пьезоэлектрического датчика может не хватить для регистрации сигналов из-за большой толщины подкожного слоя жира, необходимость установки датчика в паховой области создает проблемы этического характера, результаты единичных измерений с использованием пьезодатчиков имеют значительный разброс и для получения достоверных сведений необходимо проведение достаточно большого количество измерений.

Решаемой технической задачей является создание способа измерения скорости распространения пульсовой волны в режиме скрининга при минимуме затрат времени на получении достоверной информации и при минимальной эмоциональной нагрузке на пациента.

Достигаемым техническим результатом является возможность использования одной точки тела для регистрации формы ПВ с помощью реографа с последующей обработкой спектра сигнала с применением полосовых фильтров, граничные частоты которых выбираются в соответствии с номерами гармоник, отвечающих условиям резонанса для исследуемой области сосудистой системы, с целью определения времени задержки прихода отраженных волн давления крови.

Для сокращения времени обработки результатов измерений используется оцифровка полученных гармонических составляющих сигнала, и на основе массива данных с использованием специальной программы осуществляется построение гистограмм, позволяющих оперативно определить время задержки прихода отраженных пульсовых волн на исследуемом участке артериального русла.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе измерения скорости распространения пульсовой волны, основанном на измерении времени пробега отраженной волны между определенными точками отражения артериального русла, заключающемся в установке в наиболее доступном месте на теле человека электродов, подключенных к реографу, и регистрации с него электрического сигнала, амплитуда которого пропорциональна величине кровенаполнения ткани, электрический сигнал преобразуют в набор гармонических составляющих, из которых выделяют гармоники, каждая из которых соответствует определенному участку магистральных сосудов, после чего определяют расстояние между вершинами пиков в каждой гармонике с получением массива данных для построения гистограмм, по которым судят о времени пробега пульсовой волны по артериальной системе, скорость распространения пульсовой волны определяют из соотношения 2L/T, где L - длина магистрального сосуда, соответствующая определенной гармонике, а Т - суммарное время пробега прямой и отраженной пульсовой волны.

Указанные выше отличительные признаки в совокупности с известными позволяют сократить время измерений скорости распространения пульсовой волны в режиме скрининга, что позволяет рассчитывать на широкое его применение в клинических исследованиях, когда возникает необходимость в получении значения контролируемого параметра.

Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявляемый способ реализуется устройством, представленным на фигуре 1, на фигуре 2 приведена форма пульсовой волны, на фигуре 3 приведены гармоники ПВ, на фигуре 4 показана гистограмма, полученная в результате оцифровки 3-й гармоники ПВ, регистрируемой на пальцах ноги Е. На фигуре 5 приведена форма пульсовой волны на пальцах руки Е, на фигуре 6 приведены гармоники ПВ, на фигуре 7 показана гистограмма, полученная в результате оцифровки 4-й гармоники ПВ, регистрируемой на пальцах руки Е.

Устройство, реализующее заявляемый способ, содержит реограф 2, подсоединяемый к телу пациента с помощью электродов 1 (датчика ПВ), аналогово-цифровой преобразователь 3 (АЦП), вход которого соединен с выходом реографа, а выход АЦП подключен к компьютеру 4.

Способ измерения СРПВ реализуется следующим образом. На теле пациента выбирается место, соответствующее исследуемой артериальной области, на которое устанавливаются электроды 1, выполняющие роль датчика ПВ (см. фигуру 1), подсоединенные к входу реографа 2. Для измерения СРПВ по аорте (эластический тип артерий) и бедренным артериям электроды можно установить на пальцах одной из ног пациента, а для измерения СРПВ по артериям мышечного типа электроды размещаются на пальцах одной из рук. После чего измеряют расстояние от мест установки электродов до сердца, заносят полученное значение в базу данных, куда также вносятся данные о пациенте (пол, возраст, антропометрические данные пациента, место установки электродов и т.д.), и производят запись сигнала в течение фиксированного времени. В зависимости от имеющегося лимита времени и состояния пациента длительность записи может варьироваться в пределах от 30 секунд до 300 секунд. Записанный сигнал архивируется и может быть воспроизведен на экране компьютера 4.

В качестве примера на фигуре 2 приведена форма пульсовой волны, зарегистрированной на пальцах ноги добровольца Е. Ниже на фигуре 3 приведены формы гармонических составляющих для этих сигналов, полученных при использовании фильтров с различными значениями граничных частот. Границы частот используемого частотного фильтра выбираются в зависимости от длины сосудистого русла и частоты сердечных сокращений пациента и устанавливаются в соответствующем окне программы. В соответствии с установленными частотами границ фильтра производится трансформация исходного спектра записанного сигнала, и полученная после такого преобразования форма гармоники воспроизводится на экране компьютера. Как видно из приведенной на фигуре 3 записи форм гармонических составляющих ПВ, зарегистрированной на пальцах ноги Е., условиям резонанса на артериальной магистрали от сердца до стопы наиболее соответствует 3-я гармоника сигнала. На этой гармонике наблюдается характерное для резонанса увеличение амплитуды сигнала (раскачка) во времени относительно начала процесса, возобновляющегося с каждым сокращением сердца и приходом волны давления крови к месту измерения. Периоды следования пиков 3-й гармоники сигнала определяются временем задержки прихода отраженных волн к месту их регистрации. Для измерения величины задержки подается команда на оцифровку полученного сигнала и осуществляется построение гистограммы в соответствии с выбранными параметрами (число и ширина временных интервалов, диапазон амплитуд, включаемых в область измерений уровней сигналов).

Значения максимумов на шкале времени гистограммы соответствует времени пробега ПВ между определенными точками отражения, положение которых определяется в соответствии с анатомией и антропологическими параметрами пациента. На фигуре 4 приведен вид гистограммы, полученной при установке электродов на пальцах ноги Е. На приведенной на фигуре 4 гистограмме на оси ординат указывается число зарегистрированных временных интервалов за время измерения для всех видов колебаний, реализуемых в конкретном случае. По значениям длительности интервалов на оси абсцисс, соответствующих максимальному числу зарегистрированных периодов колебаний, можно определить величину задержки отраженных волн. Полученные длительности соответствуют двойному времени пробега прямой и отраженной волны давления крови между наиболее значимыми областями отражения в исследуемой области артериальной системы. В случае установки электродов на пальцах ноги наиболее значимыми областями отражения будут являться сердце, бифуркация аорты и мелкие сосуды терминального русла стопы. В соответствии с этим на гистограмме должно быть два пика, соответствующих времени пробега ПВ от стопы до бифуркации и обратно и от стопы до сердца и обратно к стопе. Для описываемого случая время пробега отраженной ПВ от стопы до сердца составляет 0,166 с, а время пробега от стопы до бифуркации - 0,105 с. При этом время пробега по аорте ретроградной волны, определяемое как разность времен пробега ПВ от стопы до сердца и от стопы до бифуркации, составляет 0,061 с. При длине аорты Е., равной 45 см, значение аортальной СРПВ составляет 7,4 м/с. Значение СРПВ для бедренной артерии при расстоянии от бифуркации аорты до стопы 95 см составляет 8,2 м/с.

В случае установки электродов на другом участке артериального русла того же пациента условиям резонанса будет соответствовать другая гармоническая составляющая сигнала в соответствии с длиной этого участка, ограниченного точками наибольшего отражения ПВ. Так, в случае установки на пальцах руки местами наибольшего отражения будут сердце с одной стороны и мелкие сосуды терминального русла кисти с другой стороны. На фигурах 5 и 6 приведены форма сигнала ПВ, зарегистрированного на пальцах руки добровольца Е., и формы гармонических составляющих этого сигнала. Как видно из фигуры 6, условиям резонанса на этом участке артериального русла наиболее близко соответствует 4-я гармоника. На фигуре 7 приведена гистограмма, из которой видно, что максимум распределения временных интервалов, соответствующих времени задержки прихода отраженных волн на участке от сердца до пальцев руки, составляет 0,19 секунды. При длине этого участка артериального русла, равной 79 см, значение СРПВ составляет 8,4 м/с. Полученное значение СРПВ для плечевой артерии близко к значению СРПВ, измеренному в бедренной артерии, и характерно для сосудов мышечного типа.

Способ измерения скорости распространения пульсовой волны, основанный на измерении времени пробега отраженной волны между определенными точками отражения артериального русла, заключающийся в установке в наиболее доступном месте на теле человека электродов, подключенных к реографу, и регистрации с него электрического сигнала, амплитуда которого пропорциональна величине кровенаполнения ткани, отличающийся тем, что электрический сигнал преобразуют в набор гармонических составляющих, из которых выделяют гармоники, каждая из которых соответствует определенному участку магистральных сосудов, после чего определяют расстояние между вершинами пиков в каждой гармонике с получением массива данных для построения гистограмм, по которым судят о времени пробега пульсовой волны по артериальной системе, скорость распространения пульсовой волны определяют из соотношения 2L/T, где L - длина магистрального сосуда, соответствующая определенной гармонике, а T - суммарное время пробега прямой и отраженной пульсовой волны.

Изобретение относится к медицине, касается использования показателей выживаемости пациентов с хронической сердечной недостаточностью (ХСН) ишемической этиологии.

Изобретение относится к медицине, а именно к эндокринологии, кардиологии. Способ включает определение скорости распространения пульсовой волны по аорте. При этом измерение скорости распространения пульсовой волны по аорте проводят до и после ежедневного одноразового в течение 5 дней воздействия на шейные симпатические ганглии бегущим магнитным полем (БМП), частотой 50-100 Гц, индукцией магнитного поля 15-50 мТл и частотой сканирования вокруг шеи 8-12 Гц с экспозицией 10-15 мин. Сравнивают полученные значения скоростей между собой. При этом, если скорость распространения пульсовой волны по аорте после воздействия БМП снижается по сравнению с исходной менее чем на 10%, прогнозируют высокий риск развития артериальной гипертонии с вероятностью 80% и более. При снижении скорости распространения пульсовой волны вдоль аорты после воздействия БМП по сравнению с исходной более чем на 27% прогнозируют низкий риск развития артериальной гипертонии с вероятностью менее 30%. Способ позволяет определить риск развития артериальной гипертонии без медикаментозного вмешательства, повышает степень достоверности диагностики развития артериальной гипертонии у данных пациентов. 2 пр., 1 табл.

Изобретение относится к области медицины, именно к диагностике. Устанавливают в наиболее доступном месте на теле человека электроды, подключенные к реографу, и регистрируют с него электрические сигналы, амплитуда которых пропорциональна величине кровенаполнения ткани. После чего электрический сигнал преобразуют в набор гармонических составляющих, из которых выделяют гармоники, каждая из которых соответствует определенному участку магистральных сосудов. Затем определяют расстояние между вершинами пиков в каждой гармонике с получением массива данных для построения гистограмм, по которым судят о времени пробега пульсовой волны по артериальной системе. При этом скорость распространения пульсовой волны определяют из соотношения 2LT, где L - длина магистрального сосуда, соответствующая определенной гармонике, а Т - суммарное время пробега прямой и отраженной пульсовой волны. Способ позволяет измерять скорость распространения пульсовой волны в режиме скрининга с получением достоверной информации при минимальной эмоциональной нагрузке на пациента, за счет одной точки тела для регистрации формы ПВ с помощью реографа. 7 ил.

Метод определения скорости распространения пульсовой волны позволяет дать объективную и точную характеристику свойств стенок артериальных сосудов. Для этого производится запись сфигмограммы с двух или нескольких участков сосудистой системы с определением времени запаздывания пульса на дистальном отрезке артерий эластического и мышечною типов по отношению к центральному пульсу, для чего надо знать расстояние между двумя исследуемыми точками.

Чаще всего сфигмограммы записывают одновременно с сонной артерии на уровне верхнего края щитовидного хряща, с бедренной артерии на месте выхода ее из-под пупартовой связки и с лучевой артерии.

Отрезок «сонная артерия-бедренная артерия» отражает скорость распространения пульсовой волны но сосудам преимущественно эластического типа (аорта). Отрезок «сонная артерия-лучевая артерия» отражает распространение волны по сосудам мышечного типа. Время запаздывания периферического пульса по отношению к центральному надо высчитывать по расстоянию между началом подъема регистрируемых сфигмограмм. Длина пути «сонная артерия-бедренная артерия» и «сонная артерия-лучевая артерия» измеряется сантиметровой лентой с последующим расчетом истинной длины сосуда по специальной методике.

Для определения скорости распространения пульсовой волны (С) надо путь, пройденный пульсовой волной в см (L), разделить на время запаздывания пульса в секундах (Т):

У здоровых людей скорость распространения пульсовой волны по эластическим сосудам раина 5-7 м/с, по сосудам мышечного типа - 5-8 м/с.

Скорость распространения пульсовой волны зависит от возраста, индивидуальных особенностей сосудистой стенки, от степени ее напряжения и тонуса, от величины артериального давления.

При атеросклерозе в большей степени увеличивается скорость пульсовой волны по эластическим сосудам, чем по сосудам мышечного типа. Гипертоническая болезнь обусловливает увеличение скорости пульсовой волны по обоим типам сосудов, что объясняется повышенным артериальным давлением и повышенным сосудистым тонусом.

Флебография

Флебографня - метод исследования, позволяющий зарегистрировать пульсацию вен в виде кривой, называемой флебограммой. Флебограмму чаще всего записывают с яремных вен, колебания которых отражают работу правого предсердия и правого желудочка.

Флебограмма - сложная кривая, начинающаяся с отлогого подъема, соответствующего концу диастолы желудочков. Ее вершиной является зубец «а», обусловленный систолой правого предсердия, во время которой значительно увеличивается давление в полости правого предсердия, а ток крови из яремных вен замедляется, вены набухают.

При сокращении желудочков на флебограмме появляется резко отрицательная волна - волна падения, которая начинается после зубца «а» и заканчивается зубцом «с», после чего возникает резкая волна падения - систолический коллапс («х»). Он обусловлен расширением полости правого предсердия (вслед за его систолой) и понижением внутригрудного давления вследствие систолы левого желудочка. Понижение давления в грудной полости способствует усиленному оттоку крови из яремных вен в правое предсердие.

Зубец «с», находящийся между зубцами «а» и «v», связывают с записью пульса сонной и подключичной артерий (передача пульсации с данных сосудов), а также с некоторым выпячиванием трехстворчатого клапана в полость правого предсердия в фазу замкнутых клапанов сердца. В связи с этим в правом предсердии происходит кратковременный подъем давления и замедляется кровоток в яремных венах.

За систолическим коллапсом «х» следует зубец «v» - диастолическая волна. Он соответствует наполнению яремных вен и правого предсердия в период его диастолы при закрытом трехстворчатом клапане. Таким образом, зубец «v» отображает вторую половину систолы правого желудочка сердца. Открытие трехстворчатого клапана и отток крови из правого предсердия в правый желудочек сопровождаются повторным снижением кривой «у» - диастолическим коллапсом (спадением).

При недостаточности трехстворчатого клапана, когда правый желудочек во время систолы выбрасывает кровь не только в легочную артерию, но и обратно в правое предсердие, появляется положительный венный пульс из-за повышения давления в правом предсердии, что препятствует оттоку крови из яремных вен. На флебограмме значительно уменьшается высота зубца «а». По мере увеличения застоя и ослабления систолы правого предсердия зубец «а» сглаживается.

Зубец «а» также становится ниже и исчезает при всех застойных явлениях в правом предсердии (гипертония малого круга кровообращения, стеноз легочной артерии). В этих случаях, как и при недостаточности трехстворчатого клапана, колебания венного пульса зависят только от фаз работы правого желудочка, поэтому регистрируется высокий зубец «v».

При большом застое крови в правом предсердии на флебограмме исчезает коллапс «х» (спадение).

Застой крови в правом желудочке и его недостаточность сопровождаются сглаживанием зубца «v» и коллапса «у».

Недостаточность аортальных клапанов, гипертония, недостаточность трехстворчатого клапана, анемия сопровождаются увеличением зубца «с». Недостаточность левого желудочка сердца, наоборот, дает снижение зубца «с» в результате малого систолического объема крови, выбрасываемого в аорту.

Измерение скорости кровотока

Принцип метода заключается в определении периода, в течение которого биологически активное вещество, введенное в один из участков системы кровообращения, регистрируется в другом.

Проба с сульфатом магния. После введения в локтевую вену 10 мл 10% сульфата магния регистрируется момент появления ощущения тепла. У здоровых людей ощущение тепла во рту возникает через 7-18 секунд, и цальцал рук - через 20-24 секунды, в подошвах стоп - через 3U-40 секунд.

Проба с хлоридом кальция. В локтевую вену вводится 4-5 мл 10% раствора хлорида кальцин, после чего отмечается момент появления тепла в ней, во рту, в голове. У здоровых людей ощущение тепла в лице возникает через 9-16 секунд, в руках - через 14-27 секунд, в ногах - через 17 - 36 секунд.

При сердечной недостаточности время кровотока увеличивается пропорционально Степени недостаточности. При анемии, тиреотоксикозе, лихорадке кровоток ускоряется. При тяжелых формах инфаркта миокарда происходит замедление тока крови в связи с ослаблением сократительной функции миокарда. Значигельное уменьшение скорости кровотока наблюдается у больных с врожденными пороками сердца (часть введенного вещества не попадает в легкие, а посгупает из отделов правого предсердия или neiочной артерии через шунт непосредственно в отделы левого сердца или в аорту).

Артериальным пульсом называют ритмические колебания стенки артерий, обусловленные выбросом крови из сердца в артериальную систему и изменением в ней давления во время левого желудочка.

Пульсовая волна возникает в устье аорты во время изгнания в него крови левым желудочком. Для размещения ударного объема крови объем, диаметр аорты и в ней увеличиваются. Во время диастолы желудочка, благодаря эластическим свойствам стенки аорты и оттоку крови из нее в периферические сосуды, ее объем и диаметр восстанавливаются до исходных размеров. Таким образом, во время происходит толчкообразное колебание аортальной стенки, возникает механическая пульсовая волна (рис. 1), которая распространяется с нее на крупные, затем на более мелкие артерии и достигает артериол.

Рис. 1. Механизм возникновения пульсовой волны в аорте и ее распространения по стенкам артериальных сосудов (а-в)

Поскольку артериальное (и в том числе пульсовое) давление снижается в сосудах по мере удаления от сердца, амплитуда пульсовых колебаний также уменьшается. На уровне артериол пульсовое давление падает до нуля и пульс в капиллярах и далее в венулах и большинстве венозных сосудов отсутствует. Кровь в этих сосудах течет равномерно.

Скорость пульсовой волны

Пульсовые колебания распространяются по стенке артериальных сосудов. Скорость распространения пульсовой волны зависит от эластичности (растяжимости), толщины стенки и диаметра сосудов. Более высокие скорости пульсовой волны наблюдаются в сосудах с утолщенной стенкой, небольшим диаметром и сниженной эластичностью. В аорте скорость распространения пульсовой волны равна 4-6 м/с, в артериях, имеющих малый диаметр и мышечный слой (например, в лучевой), она составляет около 12 м/с. С возрастом растяжимость сосудов снижается вследствие уплотнения их стенок, что сопровождается уменьшением амплитуды пульсовых колебаний стенки артерий и увеличением скорости распространения по ним пульсовой волны (рис. 2).

Таблица 1. Скорость распространении пульсовой волны

Скорость распространения пульсовой волны существенно превышает линейную скорость движения крови, которая в аорте составляет в условиях покоя 20-30 см/с. Пульсовая волна, возникнув в аорте, достигает дистальных артерий конечностей приблизительно за 0,2 с, т.е. намного быстрее, чем к ним поступит та порция крови, выброс которой левым желудочком вызвал пульсовую волну. При гипертензии вследствие увеличения напряжения и жесткости стенок артерий скорость распространения пульсовой волны по артериальным сосудам возрастает. Измерение скорости пульсовой волны можно использовать для опенки состояния стенки артериальных сосудов.

Рис. 2. Возрастные изменения пульсовой волны, вызванные снижением эластичности стенок артерий

Свойства пульса

Регистрация пульса имеет большое практическое значения для клиники и физиологии. Пульс дает возможность судить о частоте, силе и ритме сердечных сокращений.

Таблица 2. Свойства пульса

Частота пульса - количество пульсовых ударов за 1 мин. У взрослых людей в состоянии физического и эмоционального покоя нормальная частота пульса (частота сокращений сердца) составляет 60-80 уд/мин.

Для характеристики частоты пульса применяются термины: нормальный, редкий пульс или брадикардия (меньше 60 уд/мин), частый пульс или тахикардия (больше 80- 90 уд/мин). При этом надо учитывать возрастные нормы.

Ритм — показатель, отражающий периодичность следования пульсовых колебаний друг за другом и периодичность . Его определяют посредством сопоставления длительности интервалов между пульсовыми ударами в процессе пальпации пульса в течение минуты и более. У здорового человека пульсовые волны следуют друг за другом через равные промежутки времени и такой пульс называют ритмичным. Разница длительности интервалов при нормальном ритме не должна превышать 10% от их среднего значения. Если длительность интервалов между пульсовыми ударами различна, то пульс и сокращения сердца называют аритмичными. В норме может выявляться «дыхательная аритмия», при которой частота пульса изменяется синхронно с фазами дыхания: возрастает на вдохе и уменьшается при выдохе. Дыхательная аритмия чаще встречается у молодых людей и у лиц с лабильным тонусом автономной нервной системы.

Другие виды аритмичного пульса (экстрасистолия, мерцательная аритмия) свидетельствуют о и в сердце. Экстрасистолия характеризуется появлением внеочередного, более раннего пульсового колебания. Его амплитуда меньше, чем у предыдущих. За экстрасистолическим пульсовым колебанием может следовать более длительный интервал до следующего, очередного пульсового удара, так называемая «компенсаторная пауза». Этот пульсовый удар обычно характеризуется более высокой амплитудой колебания артериальной стенки вследствие более сильного сокращения миокарда.

Наполнение (амплитуда) пульса — субъективный показатель, оцениваемый пальпаторно по высоте подъема артериальной стенки и наибольшему растяжению артерии во время систолы сердца. Наполнение пульса зависит от величины пульсового давления, ударного объема крови, объема циркулирующей крови и эластичности стенок артерий. Принято различать варианты: пульс нормального, удовлетворительного, хорошего, слабого наполнения и как крайний вариант слабого наполнения — нитевидный пульс.

Пульс хорошего наполнения пальпаторно воспринимается как пульсовая волна высокой амплитуды, пальпируемая на некотором расстоянии от линии проекции артерии на кожу и ощущаемая не только при умеренном прижатии артерии, но и при слабом прикосновении к области ее пульсации. Нитевидный пульс воспринимается как слабая пульсация, пальпируемая по узкой линии проекции артерии на кожу, ощущение от которой исчезает при ослаблении контакта пальцев с поверхностью кожи.

Напряжение пульса - субъективный показатель, оцениваемый по величине силы надавливания на артерию, достаточной для исчезновения ее пульсации дистальнее места прижатия. Напряжение пульса зависит от величины среднего гемоди- намического давления и в определенной мере отражает уровень систолического давления. При нормальном артериальном давлении крови напряжение пульса оценивается как умеренное. Чем выше артериальное давление крови, тем труднее полностью сдавить артерию. При высоком давлении пульс оказывается напряженным или твердым. При низком артериальном давлении артерия сдавливается легко, пульс оценивается как мягкий.

Скорость пульса определяется по крутизне нарастания давления и достижения артериальной стенкой максимальной амплитуды пульсовых колебаний. Чем больше крутизна нарастания, тем за более короткий промежуток времени амплитуда пульсового колебания достигает своего максимального значения. Скорость пульса может определяться (субъективно) пальпаторно и объективно по данным анализа крутизны нарастания анакроты на сфигмограмме.

Скорость пульса зависит от скорости прироста давления в артериальной системе в течение систолы. Если во время систолы в аорту выбрасывается больше крови и давление в ней быстро возрастает, то будет наблюдаться более быстрое достижение наибольшей амплитуды растяжения артерии — крутизна анакроты возрастет. Чем больше крутизна анакроты (угол а между горизонтальной линией и анакротой ближе к 90°), тем выше скорость пульса. Такой пульс называется быстрым. При медленном приросте давления в артериальной системе во время систолы и низкой крутизне нарастания анакроты (малом угле а) пульс называют медленным. В нормальных условиях скорость пульса является промежуточной между быстрым и медленным пульсом.

Быстрый пульс свидетельствует об увеличении объема и скорости изгнания крови в аорту. В нормальных условиях такие свойства пульс может приобретать при повышении тонуса симпатической нервной системы. Постоянно имеющийся быстрый пульс может быть признаком патологии и, в частности, свидетельствовать о недостаточности аортального клапана. При стенозе устья аорты или уменьшении сократительной способности желудочков могут развиться признаки медленного пульса.

Колебания объема и давления крови в венах называют венным пульсом. Венный пульс определяется в крупных венах грудной полости и в ряде случаев (при горизонтальном положении тела) может быть зарегистрирован в шейных венах (особенно яремных). Зарегистрированная кривая венного пульса называется флебограммой. Венный пульс обусловлен влиянием сокращений предсердий и желудочков на кровоток в полых венах.

Исследование пульса

Исследование пульса позволяет оценить ряд важных характеристик состояния сердечно-сосудистой системы. Наличие артериального пульса у испытуемого является свидетельством сокращения миокарда, а свойства пульса отражают частоту, ритм, силу, длительность систолы и диастолы сердца, состояние аортальных клапанов, эластичность стенки артериального сосуда, ОЦК и АД. Пульсовые колебания стенок сосудов можно зарегистрировать графически (например, методом сфигмографии) или оценить пальпаторно практически на всех артериях, расположенных близко к поверхности тела.

Сфигмография — метод графической регистрации артериального пульса. Получаемую при этом кривую называют сфигмограммой.

Для регистрации сфигмограммы на область пульсации артерии устанавливают специальные датчики, улавливающие механические колебания подлежащих тканей, вызванные изменениями давления крови в артерии. За время одного сердечного цикла регистрируется пульсовая волна, на которой выделяют восходящий участок — анакроту, и нисходящий — катакроту.

Рис. Графическая регистрация артериального пульса (сфигмограмма): cd-анакрота; de — систолическое плато; dh — катакрота; f — инцизура; g — дикротическая волна

Анакрота отражает растяжение стенки артерии возрастающим в ней систолическим давлением крови в период времени от начала изгнания крови из желудочка до достижения максимума давления. Катакрота отражает восстановление исходного размера артерии за время от начала снижения в ней систолического давления до достижения в ней минимального диастолического давления.

На катакроте имеются инцизура (вырезка) и дикротический подъем. Инцизура возникает в результате быстрого снижения давления в артерии в начале диастолы желудочков (протодиастолический интервал). В это время при еще открытых полулунных клапанах аорты осуществляется расслабление левого желудочка, вызывающее быстрое снижение в нем давления крови, а под действием эластических волокон аорта начинает восстанавливать ее размеры. Часть крови из аорты перемещается к желудочку. При этом она оттесняет створки полулунных клапанов от стенки аорты и вызывает их закрытие. Отражаясь от захлопнувшихся клапанов, волна крови создаст на мгновение в аорте и других артериальных сосудах новое кратковременное повышение давления, что регистрируется на катакроте сфигмограммы дикротическим подъемом.

Пульсация сосудистой стенки несет информацию о состоянии и функционировании сердечно-сосудистой системы. Поэтому анализ сфигмограммы позволяет оценить ряд показателей, отражающих состояние сердечно-сосудистой системы. По ней можно рассчитать длительность , ритм сердца, частоту сокращений сердца. По моментам начала анакроты и появления инцизуры можно оценить продолжительность периода изгнания крови. По крутизне анакроты судят о скорости изгнания крови левым желудочком, состоянии аортальных клапанов и самой аорты. По крутизне анакроты оценивается скорость пульса. Момент регистрации инцизуры позволяет определить начало диастолы желудочков, а возникновение дикротического подъема — закрытие полулунных клапанов и начало изометрической фазы расслабления желудочков.

При синхронной регистрации сфигмограммы и фонокардиограммы на их записях начало анакроты совпадает по времени с возникновением I тона сердца, а дикротического подъема — с возникновением II гона сердца. Скорость прироста анакроты на сфигмограмме, отражающая прирост систолического давления, в нормальных условиях выше, чем скорость снижения катакроты, отражающая динамику понижения диастолического давления крови.

Амплитуда сфигмограммы, ее инцизура и дикротический подъем уменьшаются по мере удаления места сс регистрации от аорты к периферическим артериям. Это вызвано уменьшением величин артериального и пульсового давлений. В местах сосудов, где распространение пульсовой волны встречает повышенное сопротивление, возникают отраженные пульсовые волны. Первичные и вторичные волны, бегущие навстречу друг другу, складываются (подобно волнам на поверхности воды) и могут увеличивать или ослаблять друг друга.

Исследование пульса путем пальпации может проводиться на многих артериях, но особенно часто исследуют пульсацию лучевой артерии в области шиловидного отростка (запястья). Для этого врач обхватывает рукой кисть обследуемого в области лучезапястного сустава так, чтобы большой палец располагался на тыльной стороне, а остальные — на его передней латеральной поверхности. Нащупав лучевую артерию, тремя пальцами прижимают ее к подлежащей кости до появления ощущения под пальцами пульсовых толчков.

Размер: px

Начинать показ со страницы:

Транскрипт

1 Пульсовая волна Математическая модель расчета скорости пульсовой волны При сокращении сердца, распространяющаяся вдоль артерии волна деформации и утолщения ее стенок получила название пульсовой волны, она легко прощупывается на лучевой артерии руки. Ее скорость лежит в пределах от 5 до 10 метров в секунду и более, что в 10 раз превышает среднюю скорость движения крови по кровеносным сосудам. Оказалось, что скорость распространения пульсовой волны зависит от упругости артериальной стенки и поэтому может служить показателем ее состояния при различных заболеваниях. Артерия с внутренним диаметром d представляет собой достаточно длинный (чтобы можно было пренебречь концевыми эффектами) цилиндр со стенками толщиной h, сделанными из материала с модулем упругости Юнга E. Построим упрощенную математическую модель возникновения пульсовой волны, а также определим ее основной параметр продольную скорость распространения v. Заменим, представленную на рисунке, колокообразную форму волны на прямоугольную и введем следующие обозначения: D диаметр утолщения сосуда; d внутренний диаметр сосуда; h толщина стенки ссуда; P1 давление на начальном участке; P2 давление в конце утолщенного участка; L длина утолщенной части сосуда; F, F - усилие; ρ удельная плотность крови; S 0, S d, S i - площадь (наружная, внутренняя и кольца). Деформация стенки сосуда в процессе возникновения пульса

2 A - A d F1, F1 D P1 P2 d h L Схема и условные обозначения параметров при деформации сосуда Сила, возникающая при нагнетании крови в сосуд, где: S 0 = = = /. Поскольку, то S 0 =. Отсюда, С другой стороны, поскольку пульсовая волна это движение стенки сосуда за счет силы, которая возникает в продольном направлении в результате давления избыточной массы крови, поступающей в сосуд при каждом сокращении сердца, то в соответствии со вторым законом Ньютона имеем:, где: m избыточная (систолическая) масса крови, ускорение = v/t, ρ плотность крови, v скорость v = L/t, Q объем избыточной массы крови., где: L длина области деформации стенки сосуда, Si - площадь кольца утолщения сосуда., следовательно v/t = = v 2, поскольку F = F, следовательно, отсюда, v 2 = ((P1 P2) / ρ) ((d /4 d) + 1) или окончательно v = / /. (1) В данное выражение, полученное нами из законов кинематики и динамики движения крови по сосуду, входят относительная деформация стенок сосуда d/d

3 и увеличение давления крови в нем (P1-P2). Очевидно, что отношение этих двух величин можно найти, если использовать закон Гука, который, как известно, связывает величину относительной деформации материала с силой, вызывающей эту деформацию, а именно L/L = F /(S i E) Подставляем найденные ранее значения F и S i и получаем L/L = / (E) = =ρ v 2 / E, принято считать, что L/L= R/R=h/d, тогда окончательно получаем v= /. (2) Уравнение 2 это основное уравнение скорости пульсовой волны в кровеносной системе, причем считается, практически для любых сосудов, что отношение h/d 0.1, т.е. скорость пульсовой волны v практически зависит только от модуля Юнга E. Анизотропия сосудов Необходимо различать модуль Юнга для Е пр продольной и поперечной Е поп деформации сосудов. Исходя из физиологической целесообразности, сосуды в поперечном направлении должны быть менее жесткими, чем в продольном, т.е. сосуды также должны выполнять роль каркаса, который выдерживает дополнительную нагрузку на мышечную ткань организма, а также обеспечивают постоянство геометрических размеров и формы отдельных органов. В данном случае мы рассчитывали E = Е пр Известно, что E для артериальных сосудов соответствуют 0,5МПа. Подстановка h/d=0,1, Е= 0,5МПа и ρ=1000 кг/м3 в выражение (2) дает значение v 7 метров в секунду, которое близко к, полученному экспериментально, среднему значению скорости распространения пульсовой волны. Анатомические исследования показывают, что величина h/d мало изменяется от человека к человеку и практически не зависит от типа артерии. Поэтому, учитывая постоянство h/d, можно считать, что скорость пульсовой волны изменяется только при изменении упругости стенки артерии, ее модуля Юнга в продольном направлении. Сопоставим значения E поп и Е пр Рассмотрим, полученное нами, соотношение v 2 =E пр, а также формулу Гука P=E поп = k Eпр, отсюда получим P=v2 k ρ. Рассчитаем значение k= Р/(v 2 ρ) для ρ=1050кг/м 3 Для этого определим с помощью тонометра значение P и с помощью прибора Pulstream+ величины E пр и v.

4 Показания тонометра: систолическое давление 135 мм.рт.ст., диастолическое давление 79 мм.рт.ст., P= 56 мм.рт.ст. Для определения значений E пр и v на базе устройства Pulstream+ был разработан программно-аппартный комплекс, позволяющий производить измерение времени запаздывания пульсовой волны относительно R-зубца ЭКГ. Результаты измернния скорости пульсовой волны дали значение v=6,154 м/сек, откуда E пр = 2989,72 мм.рт.ст. = ,76Па. Коэффициент перевода - 1 мм.рт.ст. = 133Па. Из полученных результатов определим анизотропию сосудов как соотношение E поп =k E пр. P= 56 мм.рт.ст. = 7436Па. Отсюда k = 7436/(37,) = 0,187, т. е. жесткость сосудов в поперечном направлении в 5 раз меньше, чем в продольном. E поп =0,187 E пр = 0,76 =74357,3Па. Проведенные измерения E поп сосудов аорты на атомно-силовом микроскопе дали значение близкое к С возрастом, а также при заболеваниях, сопровождающихся увеличением модуля Юнга стенки артерий (гипертонии, атеросклерозе), скорость распространения пульсовой волны может увеличиваться почти в 2-4 раза по сравнению с нормой. Негативную роль при этом также играет увеличение концентрации холестерина в крови и его оседание на стенках сосудов. Это позволяет использовать измерение скорости распространения пульсовой волны при постановке диагноза. Процесс измерения скорости пульсовой волны Измерительный комплекс состоит из двухканального устройства Pulstream+, металлических электродов браслетного типа, которые одеваются на запястья рук и которые, с помощью разъема типа «джек», подключены к ЭКГ каналу прибора. Процедура измерения сводится к фиксации электродов на запястьях рук, размещению указательного пальца левой руки в зоне фотосенсора и запуску программы измерения.

5 В процессе измерения на экране отображаются 2 кривые одна содержит маркеры R-зубца ЭКГ, вторая дифференциальная пульсограмма. Далее производится обработка кривых с целью определения времени запаздывания пульсограммы относительно ЭКГ. При этом на экран выводится разметка по максимуму маркера ЭКГ и моменту открытия аортального клапана на пульсограмме. Таким образом рассчитываются длительности интервалов запаздывания. Результаты измерений времени усредняются и выводятся на экран. Скорость пульсовой волны определяется как отношение длины артерий от начала аорты до фаланги прикладываемого к датчику пальца ко времени задержки пульсограммы. Значения продольного коэффициента Юнга и скорости пульсовой волны рассчитываются сразу на первом этапе и выводятся в отведенные поля главной формы программы. Результаты измерений отражены на рисунке.

6 Расчеты давления Давление в камере левого желудочка Рассмотрим механизм сократительной функции сердца, обеспечивающий артериальный кровоток за счет работы левого желудочка. Рис. 1. Рис. 2. Прежде всего, рассчитаем значение систолического давления, исходя из следующих допущений. Будем считать, что систолическое давление крови определяется работой левого желудочка после закрытия митрального клапана и с момента открытия аортального клапана. До момента закрытия митрального клапана кровь из левого предсердия перекачивается в полость левого желудочка. На рисунке 1 кровь поступает из предсердия в желудочек, а на рисунке 2 кровь изгоняется из левого желудочка через аортальный клапан в аорту. Нас будет интересовать весь цикл выдавливания крови в аорту с момента открытия аортального клапана. Обозначим объем крови в левом желудочке через Q, а давление в нем через P и массу крови через m. Определим работу миокарда как A=P Q, тогда P=A/Q. Но работа, с другой стороны, равна A=F L, где F-сила выталкивания, а L- путь перемещения порции крови, тогда P= F L/Q, но F=m a, где a=v/t, а v=l/t. Следует отметить, что v не является скоростью кровотока в аорте. Это скорость выброса порции крови из левого желудочка, которая создает систолическое давление. Представим камеру сердца в виде цилиндра с площадью основания S длиной L, тогда L=Q/S. В результате подстановки в P найденных выражений получим P = (m v L)/(t Q) = =(m Q L)/(S t 2 Q) =

7 =(m L)/(S t 2) = (m Q)/(S t) 2. Окончательно,. Это соотношение имеет практическую ценность, поскольку позволяет определять давление через параметры левого желудочка сердца. Проведем его более подробный анализ. Определим размерность давления в метрической системе СИ. В этой системе формула размерности давления имеет вид - P, где L-длина, M-масса, T-время. Подставим эти символы в полученное нами выражение P = P, что соответствует формуле давления в системе СИ. Вывод таков в процессе получения формулы давления использованы физические величины, которые корректно определяют значение давления. Анализ соотношения также показывает, что параметры в знаменателе входят в формулу во второй степени, - как время, так и площадь отверстия выхода в аорту. В этой области расположен аортальный клапан. То есть, недостаточная пропускная способность клапана, резко увеличивает давление в камере. В равной степени это относится и ко времени изгнания крови из камеры левого желудочка. Показатели в числители масса и объем суть одно и то же, поскольку масса численно равна объему, умноженному на плотность крови ρ, а она практически равна единице. Таким образом, если S и t уменьшатся, а Q увеличится на 25%, то давление возрастет почти в 10 раз! Необходимо отметить, что рассчитанное нами систолическое давление есть превышение давления в аорте над диастолическим давлением, которое поддерживается за счет напряжения сосудов при закрытом аортальном клапане. Для определения массы и ударного объема крови можно применить модифицированную формулу Старра: Q=90,97+0,54 (P сис -Р диа)-0,57 Р диа -0,61 В, где В возраст. Ударный объем Q рассчитывается по артериальному давлению, находящемуся в пределах: Р сис систолическое мм рт.ст., Р диа диастолическое мм рт.ст., значение пульса от 60 до 90 ударов в мин. Расчеты проводятся для лиц 3-х возрастных групп: 1. Женщин от лет, мужчин от лет с коэффициентом умножения Q на 1,25 2. Женщин от лет, мужчин от лет с коэффициентом умножения Q на 1,55 3. Женщин от 56 лет, мужчин от 61 года с коэффициентом умножения Q на 1,70 Произведем расчеты давления при некоторых выбранных параметрах.

8 Полученное нами выражение позволяет в выбранной системе физических величин рассчитать значение давления. На практике давление измеряют в мм. ртутного столба (мм.рт.ст.). Если задать массу крови в г, объем в мл, время в сек и диаметр в см, то, с учетом коэффициентов перевода физических единиц измерения, получим формулу расчета давления в мм.рт.ст. Р = 7,34 10 [мм.рт.ст.] Здесь диаметр сосуда входит в знаменатель формулы в четвертой степени! Рассчитаем P для некоторых значений m, d, t и Q, m=ρ Q, ρ=1. d [см] t [сек] Q [мл] P[мм.рт.ст.] L[см] V[см/сек] 2 0,3 74,3 1,6 132,1 1,2 297,2 Из приведенных данных видно, что при уменьшении d в 2 раза давление возрастает в 16 раз. Совместное использование формулы расчета давления Р и формулы Старра для определения Q позволяет найти d-диаметр отверстия выхода потока крови левого желудочка через аортальный клапан. Для расчета измерим тонометром артериальное давление Р сис и Р диа, а с помощью устройства Pulstream+ определим время систолы t. Показания тонометра: 130/70 мм.рт.ст. Ударный объем Q по Старру: Q=1,70 (90,97+0,61 71) = 67,8 мл. Время систолы t: 0,35 сек. Подстановка в формулу расчета 11,34 10 значений параметров дает величину диаметра отверстия аортального клапана d=1,6 см, что соответствует среднему размеру для восходящей аорты (1,5 см.) сердца.

9 Диастолическое давление При расчете диастолического давления будем использовать законы деформации сосудов при следующих допущениях. Диастолическое давление это давление в аорте, имеющей форму цилиндрической трубки радиуса R и длиной L. С момента открытия аортального клапана за время систолы в аорту вбрасывается порция крови, равная ударному объему Q и массой m. При этом несколько увеличивается давление внутри аорты и ее радиус. Повышение давления вызывает отток крови в венозную систему организма, т.е. одновременно происходит и некоторое уменьшение объема и давления крови в аорте. Анализ кинетического уравнения движения крови позволяет сделать вывод, что масса вытекающей жидкости пропорциональна величине давления. Это значит, что за время, равное длительности кардиоинтервала, объем крови в артериальной системе уменьшится на величину, где - общее периферическое сопротивление сосудов, P - текущее значение давления, T длительность кардиоинтервала. Периферическое сопротивление µ = Р ср /Q t имеет тот же смысл, что и сопротивление электрическому току в законе Ома. Определим значение при следующих нормированных значениях: среднее давление в аорте P ср = P диа +0,33 (Р сис -Р диа) = = 80-0,33(120-80) = 93,3 мм.рт.ст.; ударный объем Q = 70 мл. Q t = Q/T. При пульсе 76 уд/мин, длительность кардиоинтервала T = 60/76 = 0,79 сек. Отсюда Q t = 70/0,79 = 88,6 мл/сек, а µ = 93,3/88,6 =1,053 мм.рт.ст сек/мл. Рекурсивное уравнение увеличения объема крови при каждом ударе можно записать в виде Q i+1 = Q i + Q P i T/µ

10 Если стенки сосуда обладают эластичностью и деформация стенок подчинена закону Гука, то R/R = P/E или Р = Е (R/R) R приращение радиуса, P давление, E модуль Юнга для стенки сосуда, R радиус аорты, Рассмотрим упрощенную схему нагнетания крови в аорту 2(R+ R) Q L L длина сосуда S площадь поперечного сечения аорты Найдем приращение радиуса через приращение объема Q = Q 0 + Q Q ударный объем S = Q/L, S = π R 2 / = / R = / R = R R 0 R/R = R/R 0 1 R/R = / Тогда, Р = Е Q i+1 = Q i + Q Е T/µ, привяжем приращение Q под знаком квадратного корня к начальному значению Q 0, Q i+1 = Q i + Q Е Q i+1 = Q i + Q Е Р i = Е T/µ T/µ,

11 Ряд1

12 Ряд Дифференциальная пульсограмма t1 - Фаза (время) интенсивного сокращения ФИС; t2 - Фаза (время) экстремальной нагрузки ФЭН; t3 - Фаза (время) снижения нагрузки ФСН; t4 - Фаза (время) завершения систолы ФЗС.

13 На рисунке представлены две пульсограммы: верхняя обычная, нижняя дифференциальная. Видно, что дифференциальная пульсограмма содержит значительно больше экстремальных точек. Это позволяет с помощью методов фазового анализа получать достоверную информацию о гемодинамике сосудистого кровотока. Еще более ценную информацию о состоянии сосудистой стенки можно получить по второй производной от давления по времени. Следует отметить, что процесс дифференцирования всегда сопровождается значительным повышением уровня шумов, ухудшением показателя отношения сигнал/шум и осложняет процесс получения достоверных результатов измерений. Проблема усугубляется тем, что для надежной регистрации даже обычной пульсограммы необходимо иметь устройства обладающие коэффициентом усиления более 1000 (60 дб). При этом чувствительность на входе, при соотношении сигнал/шум 1:1, не менее 1 милливольт. Для выделения дифференцированного сигнала (по первой производной) коэффициент усиления электронного устройства необходимо доводить до 10000, что очень проблематично, так как электронное устройство обычно при таких коэффициентах усиления может переходить в режим самогенерации. Надежный сигнал от второй производной практически получить не представляется возможным. Необходимо было найти принципиально новые решения. Эти решения были найдены в рамках разработанной технологии Pulstream. Существует несколько способов улучшения показателя отношения сигнал/шум. Это создание специализированных электронных и программных систем. Программные фильтры. После усиления и цифрового преобразования сигнал с каждого канала устройства «Pulstream+» поступает через USB порт в компьютер и далее для подавления шумов фильтруется методом скользящего среднего. Скользящее среднее метод сглаживания временных рядов при цифровой обработке сигналов для устранения высокочастотных составляющих и шумов, то есть он может быть использован в качестве фильтра низких частот. Причем фильтрация сигнала осуществляется без искажений фазовых характеристик сигнала. Пусть имеется оцифрованный сигнал S(n), где n номер отчета в выборке сигнала. Применив метод скользящего среднего, получаем сигнал F(n). Общая формула для вычисления скользящего среднего: F(k) =, (1) где W ширина области усреднения, p i весовые коэффициенты. Суть метода заключается в замене точки выборки средним значением соседних точек в заданной окрестности. В общем случае для усреднения

14 используются весовые коэффициенты, которые в нашем случае принимаются p i =1. Алгоритм вычисления скользящего среднего можно оптимизировать по числу операций, а следовательно по времени выполнения, за счет сокращения операций сложения. Для этого можно использовать тот факт, что суммирование по W отчетам можно провести только один раз для нахождения элемента F(k)= SUM(k)/W, (2) / где SUM(k) = / ; (3) Тогда последующий элемент может быть вычислен по формуле F(k+1) = (SUM(k) + S(k+ W/2 + 1) S(k- W/2)) / W (4) Вычислительные затраты на обработку сигнала алгоритмом простого скользящего среднего составляют Nh + 2 (Ns-1) операций сложения; Таким образом, на первой итерации алгоритма необходимо провести Nh операций сложения, а на последующих Ns-1 итерациях - всего по две операции сложения. Nh - ширина окна (число сэмплов фильтра). Ns - число сэмплов во входном сигнале. Для исключения искажений, связанных с переходными процессами электронных компонентов системы, процесс обработки начинается с задержкой, которая составляет 100 циклов чтения из входного буфера. За один цикл обращения к буферу в обработку передается по 5 отсчетов для каждого канала. Принимая во внимание специфику чтения информации в виде пакета из 5 отсчетов, в алгоритм фильтрации были встроены блоки, позволяющие многократно повторять процедуру сглаживания. Благодаря этому многократно увеличивалось значение отсчета для каждой точки измерения. Так например, при трехкратном повторении процедуры сглаживания значение сигнала возрастало до десятков тысяч. Это позволило надежно дифференцировать сигнал и получать производную 3-го порядка. Из вышесказанного следует, что метод скользящего среднего обладает следующими положительными качествами: - простотой алгоритмизации; - малыми вычислительными затратами; - большим приведенным коэффициентом усиления; - отсутствием фазовых искажений сигнала.

15 Классический метод измерения скорости пульсовой волны Техника регистрации достаточно проста: на место пульсации сосуда, например, лучевой артерии, накладывается датчик, в качестве которого используются пьезокристаллические, тензометрические или емкостные датчики, сигнал от которого идет на регистрирующее устройство (например, электрокардиограф). При сфигмографии непосредственно регистрируются колебания артериальной стенки, вызванные прохождением по сосуду пульсовой волны. Для регистрации скорости распространения пульсовой волны по артериям эластического типа проводят синхронную регистрацию пульса на сонной артерии и на бедренной артерии (в области паха). По разнице между началами сфигмограмм (время) и на основании замеров длины сосудов рассчитывают скорость распространения. В норме она равна 4 8 м/с. Для регистрации скорости распространения пульса по артериям мышечного типа регистрируют синхронно пульс на сонной артерии и на лучевой. Расчет такой же. Скорость, в норме от 6 до 12 м/с значительно выше, чем для артерий эластического типа. Реально с помощью механокардиографа регистрируют одновременно пульс на сонной, бедренной и лучевой артериях и рассчитывают оба показателя. Эти данные имеют важное значение для диагностики патологий сосудистой стенки и для оценки эффективности лечения этой патологии. Например, при склерозировании сосудов скорость пульсовой волны из-за роста жёсткости сосудистой стенки возрастает. При занятии физической культурой интенсивность склерозирования снижается, и это отражается на уменьшении скорости распространения пульсовой волны. Возрастные значения скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического (Сэ) и мышечного (См) типов, полученные с помощью пьзодатчиков устанавливаемых на теле в различных зонах залегания крупных сосудов. Возраст Сэ, м/cек Возраст См, м/сек,1 71 и старше 9,4 51 и старше 9,3 Измерение скорости пульсовой волны с помощью устройства «Pulstream+»

16 Устройство «Pulstream+», благодаря наличию 2-х каналов и достаточно хорошим временным разрешением (около 2.5 млсек), может успешно использоваться для регистрации скорости пульсовой волны. Для этих целей разработано специальное программное обеспечение, которое определяет временное запаздывание пульсограммы относительно R-зубца электрокардиограммы. Синхронно регистрируется пульсограмма и I отведение ЭКГ. За базу L-путь, пройденный пульсовой волной, принимается длина руки плюс расстояние от сердца до плечевого сустава. Он примерно равен 1 метру. Временной сдвиг определяется как S=S1+S2 Сфигнограмма Сфигмография неинвазивный механокардиографический метод, направленный на изучение колебаний артериальной стенки, обусловленных выбросом ударного объема крови в артериальное русло. С каждым сокращением сердца увеличивается давление в артериях и имеет место прирост их поперечного сечения, затем происходит восстановление исходного состояния. Весь этот цикл превращений и получил название артериального пульса, а запись его в динамике сфигмограммы. Различают сфигмограммы центрального пульса (запись производится на крупных артериях, близко расположенных к сердцу: подключичной, сонной) и периферического (регистрация осуществляется с более мелких артериальных сосудов).

17 В последние годы для регистрации сфигмограммы используют пьезоэлектрические датчики, что позволяет не только достаточно точно воспроизвести кривую пульса, но и измерить скорость распространения пульсовой волны. Сфигмограмма имеет определенные опознавательные точки и при синхронной записи с ЭКГ и ФКГ позволяет анализировать фазы сердечного цикла раздельно для правого и левого желудочков. Технически записать сфигмограмму несложно. Обычно одновременно накладывают 2 и более пьезодатчиков или производят синхронную запись с электро- и фонокардиограммами. В первом случае исследование направлено на определение скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического и мышечного типов (датчики накладывают над областью сонной, бедренной и лучевой артерий). Для получения кривых, годных к расшифровке, датчики следует располагать на переднешейной борозде на уровне верхнего края щитовидного хряща (сонная артерия), на середине пупартовой связки (бедренная артерия) и в зоне максимальной пульсации лучевой артерии. О синхронной записи сфигмограммы, электрокардиограммы и фонокардиограммы см. раздел «Поликардиография». Записывается сфигмограмма при скорости движения лентопротяжного механизма мм/с. Морфология кривых, записанных с крупных и периферических сосудов, неодинакова. Более сложную структуру имеет кривая сонной артерии. Она начинается маленькой волной «а» (предсистолическая волна), за которой следует крутой подъем (анакрота «а б»), соответствующий периоду быстрого изгнания крови из левого желудочка в аорту (запаздывание между открытием клапанов аорты и появлением пульса на сонной артерии равно приблизительно 0,02 с), затем на некоторых кривых видны мелкие осцилляции. В дальнейшем кривая резко опускается книзу (дикротическая волна «в г»). Эта часть кривой отражает период медленного поступления крови в сосудистое русло (под меньшим давлением). В конце этой части кривой, соответствующей окончанию систолы, отчетливо регистрируется выемка (инцизура «д») конец фазы изгнания. В ней можно отмерить короткий подъем, вызванный захлопыванием полулунных клапанов аорты, что

18 соответствует моменту выравнивания давления в аорте и желудочке (по Н. Н. Савицкому), он четко совпадает со II тоном синхронно записанной фонокардиограммы. Затем кривая постепенно падает (пологий спуск), на спуске в большинстве случаев видно небольшое возвышение («е»). Эта часть кривой отражает диастолический период сердечной деятельности. Морфология кривой периферического пульса менее сложна. В ней различают 2 колена: восходящее анакрота «а» (обусловленное внезапным подъемом давления в исследуемой артерии) с добавочной дикротической волной «б» (происхождение которой не совсем ясно) и нисходящее (см. рисунок). Анализ сфигмограммы центрального пульса может быть направлен на изучение временных характеристик сердечного цикла Е. Б. Бабский и В. Л. Карпман предложили такие уравнения для расчета систолы и диастолы: S=0,324 С; S=0,183 C+0,142 где S продолжительность систолы, С сердечный цикл. Как известно, эти показатели коррелируют с ЧСС. Если при данной ЧСС регистрируется удлинение систолы на 0,02 с и более, то можно констатировать наличие увеличенного диастолического объема (повышенный венозный приток крови к сердцу или застойные явления в сердце в стадии компенсации). Укорочение систолы указывает на поражение миокарда (дистрофия и др.). По морфологии кривой можно получить представление об особенностях изгнания крови из левого желудочка при различных патологических состояниях. Крутой подъем кривой (более чем в норме) с восходящим плато характерен для повышенного давления в аорте и периферических сосудах, а ранний пик с низкой систолической вершиной, переходящей в быстрое снижение с глубокой инцизурой, соответствует низкому давлению в аорте. Достаточно типичные кривые записываются при недостаточности аортальных клапанов (высокая начальная амплитуда и быстрое диастолическое падение), при аортальном стенозе (низкая амплитуда кривой с коротким начальным подъемом и резко выраженной анакротической инцизурой) и др. Синхронная запись сфигмограмм сонной, бедренной и лучевой артерий (см. рисунок) позволяет определить скорость распространения пульсовой волны. Для расчета «времени запаздывания пульса» производят линейные измерения следующих расстояний: l1 между точками расположения датчика пульса на сонной артерии и яремной вырезке грудины, l2 от яремной вырезки грудины до пупка; l3 от пупка до места наложения датчика пульса на бедренной артерии, l4 от яремной вырезки грудины до места фиксации датчика на лучевой артерии при вытянутой под прямым углом к туловищу руке. Определение времени

19 запаздывания начала подъема. 3аписанных сфигмограмм лежит в основе анализа скорости распространения пульсовой волны. При определении разницы во времени появления подъема кривых сонной и бедренной артерий рассчитывается скорость распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа (Сэ): Сэ = l2+l3 l1/tэ где tэ время запаздывания пульсовой волны от сонной до бедренной артерий. Расчет скорости распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа производится по формуле: СМ =l2+l3 l1/tм где 1м время запаздывания пульсовой волны от сонной до лучевой артерий. Данные рассчитываются в 5 10 комплексах и выводятся средние величины в см/с. Отношение скоро сти распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа к скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа у здоровых людей находится в пределах 1,1 1,3. Скорость распространения пульсовой волны определяется упругими свойствами артериальной стенки и изменяется с возрастом от 400 см/с у детей до 1000 см/с у лиц старше 65 лет (таблица1).

20 Описание «ПУЛЬСТРИМ+» Общие сведения Изделие ПУЛЬСТРИМ+ является продолжением развития ряда устройств, разработанных по технологии ДОКТОР МАУС. Опыт эксплуатации предыдущей модели ПУЛЬСТРИМ показал высокую эффективность этого прибора при бытовом применении. С течением времени возникла необходимость, как в улучшении его эксплуатационных характеристик, так и в расширении функций прибора. Таковыми являются: - возможность одновременной регистрации пульсограммы и ЭКГ; - возможность определения скорости пульсовой волны; - повышение чувствительности и помехозащищенности устройства; - возможность автономной работы без подключения к ПК; - возможность непосредственного подключения к сотовому телефону; - возможность передачи SMS сообщений врачу; - возможность передачи пульсограмм и ЭКГ на медицинский сервер. При этом необходимо было сохранить весовые и размерные характеристики устройства, а также обеспечить преемственность существующего интерфейса пользователя и сохранение структуры имеющейся базы данных. Все вышеперечисленные требования были реализованы в приборе ПУЛЬСТРИМ+. Одновременная регистрация достигается введением второго независимого канала, при этом временное разрешение каждого канала составляет 5 ms. Ослабление по соседнему каналу не хуже 70 Дб. Повышение порога чувствительности достигается за счет применения метода стохастического резонанса. Чувствительность каналов 2,5 мкв, при соотношении сигнал/шум 1:1. Для улучшения помехозащищенности разработаны дополнительные цифровые фильтры. Скорость пульсовой волны определяется при одновременной регистрации пульсограммы и ЭКГ и позволяет оценивать состояние сосудистой стенки. По этому параметру также оценивается динамика изменения артериального давления. Для обеспечения работы с подключением к сотовому телефону был разработан, на базе СМАРТФОНА типа HTC, интерфейс пользователя в значительной степени идентичный интерфейсу разработанному для ПК.

21 Программное обеспечение на КПК создано для работы под управлением ОС Windows Mobile ver Связь устройства ПУЛЬСТРИМ со СМАРТФОНОМ осуществляется по каналу USB. Программное обеспечение на ПК создано для работы под управлением ОС Windows XP, Windows 7. Внешний вид устройства изображен на Рис 1. Устройство имеет размеры 135 Х 70 Х 20 мм и вес около 150 г. Устройство состоит из пластмассового корпуса, на котором расположена пленочная передняя панель с кнопками управления, дисплей и зона оптического сенсора. Слева, сбоку установлены мини USB разъем и разъем для подключения ЭКГ-электродов. С обратной стороны корпуса имеется отсек для размещения батарейного питания. Внутри корпуса находится плата с электронными компонентами. Батарейное питание используется при автономной работе и при подключении смартфона. При подключении к персональному компьютеру питание осуществляется от USB порта. Рис. 1 В автономном режиме можно произвести проверку устройства и снять пульсограмму.

22 При подключении устройства к смартфону или ПК на дисплей выводится информация о состоянии связи с подключенным устройством. Программное обеспечение для компьютера и смартфона можно скачать с этого сайта. Описание режима регистрации и обработки ЭКГ Внешний вид заставки (главного окна) «ПУЛЬСТРИМ+» мало чем отличается от окна «ПУЛЬСТРИМ», за исключением группы двух радиокнопок «сигнал», расположенных в нижнем левом углу заставки, с помощью которых устанавливается режим ввода ПУЛЬСОГРАММЫ (ПУЛ) или ЭКГ (Рис. 2). Назначение остальных кнопок управления и их внешний вид одинаковы, как для режима ПУЛ, так и для ЭКГ. Рис. 2 После установки измерительных электродов на теле пациента можно приступить к процессу снятия ЭКГ. Для этого желательно перейти в ручной режим и нажать кнопку «Измер». В процессе измерения недопустимы движения тела и рук. Измерения могут производиться с помощью стандартных электродов. Разработаны также ручные электроды на базе электродов, используемых для снятия электростатического потенциала с рук при проведении монтажных работ с электронными изделиями. Как и в случае регистрации пульсограммы, на экране отображается дифференциальная кривя ЭКГ, обработка которой позволяет выявить и удалить из сигнала помехи и шумы. Проблеме получения «чистого» неискаженного сигнала при разработке уделялось большое внимание. Были использованы современные методы подавления помех при сохранении высокой чувствительности. Отсутствие помех позволяет с высокой точностью рассчитывать временные характеристики работы сердца и сосудов и значительно улучшает диагностические возможности устройства.

23 Дифференциальная кривая значительно более информативна и позволяет более точно выявить нарушения в работе сердечной мышце. После завершения процесса регистрации необходимо активизировать кнопку «Пров», На экране появится преобразованная к интегральному виду размеченная кривая ЭКГ. В настоящее время в диагностических целях в кардиологии применяют именно этот вид ЭКГ. Ниже представлены рисунки дифференциальной (Рис. 3) и интегральной (Рис. 4) ЭКГ. Рис. 3 Рис. 4 После визуального анализа ЭКГ следует, нажав кнопку «Расчет», вывести результаты (Рис. 5). Рассчитанные вариационные параметры ритма полностью соответствуют результатам расчета при анализе ритма для ПУЛЬСОГРАММЫ.

24 Рис. 5 Результаты анализа формы ЭКГ сводятся к автоматическому определению длительности QRS-интервала и графического вывода одного фрагмента ЭКГ. В кардиологии в соответствии с принятыми стандартами производят измерения амплитуд и интервалов предварительно размеченных pqrst-зубцов (Рис. 6). Рис. 6 Существует большое разнообразие форм ЭКГ и произвести автоматический их анализ во многих случаях практически невозможно. Поэтому был применен метод полуавтоматического ручного определения длительностей выбранных интервалов. Для этого на кривой (Рис. 7) с помощью курсора мышки выбирается нажатием левой клавиши начальная точка, а затем курсор переводится в конечную точку и повторным нажатием автоматически в окне появляется (Рис. 8) вычисленное значение в ms. В данном случае измеренное значение pq-интервала соответствует 180 ms.существуют нормированные значения этих показателей определяющие состояние сердечной мышцы и проводящей системы сердца.

25 Рис. 7 Рис. 8 После нажатия на кнопку «Заключ» появляется краткое заключение (Рис. 9), которое базируется на анализе значений параметров ритма зарегистрированной ЭКГ. Рис. 9 Для сохранения полученных результатов после получения заключения нужно меню «Файл» и выбрать режим «Регис», откроется окно Рис. 10. Затем нужно заполнить (исправить) предлагаемые поля и нажать кнопку «Сохр». Необходимо соблюдать следующее условие внесения сведений в поле «ПАЦИЕНТ»: первый символ пульсограммы - «#», электрокардиограммы

26 Рис. 10 Режимы меню «Файл», «Сервис» и «Справка» отрабатывают идентично режиму обработки пульсограммы. Электроды для снятия ЭКГ Используется и разработано несколько типов измерительных электродов: стандартные для грудного отведения, ручные в виде металлических браслетов, ручные с фиксацией на «липучках», ручные с регулируемым натяжением резиновой тесьмой. Для длительного и постоянного ношения наиболее эффективно использование металлических браслетов, которые имеют большую площадь соприкосновения и не требуют нанесения электропроводящего геля. Для снятия ЭКГ у детей целесообразно применить ручные электроды с регулируемым натяжением резиновой тесьмой или с фиксацией на «липучках». На рисунках 11 и 12 изображены применяемые электроды. Рис. 11 Регистрация пульсограмм с помощью видеокамеры

27 Видеокамера это электронно-оптическое устройство, позволяющее регистрировать в отраженном свете различные непрозрачные объекты. Изображение объекта с помощью линзы объектива проецируется на светочувствительную матрицу, сигнал с которой через USB-канал поступает в персональный компьютер. Далее, производится программная обработка видеосигнала и вывод изображения на монитор компьютера. Разрешение камеры определяется количеством точек (пикселей), приходящихся на единицу площади светочувствительной матрицы видеокамеры. Чем больше пикселей, тем выше разрешение. Для наших целей этот параметр не является определяющим. Более того, чем он ниже, тем лучше, улучшается помехоустойчивость. Более существенными являются показатели чувствительности в спектральном диапазоне. Спектральный диапазон видимого света от 400 до 700 нм. Нас будет интересовать область красного и ближнего инфракрасного участка (более 700 нм). Практически все камеры в этом диапазоне имеют достаточно высокую чувствительность, т.е. пригодны для использования в качестве сенсора пульсовой волны. Остановимся подробнее на вопросах регистрации пульса с помощью камеры. Предварительные пояснения. Если в темном помещении закрыть яркий источник света ладонью руки, то мы увидим красный рельеф очертаний пальцев, т.е. ткань руки является фильтром, пропускающим красный свет. Поскольку вся ткань пронизана сетью сосудов, которые в такт с сокращением сердца меняют свое кровенаполнение, в результате чего происходит изменение интенсивности (модуляция) проходящего света. Такую же картину мы получим и при использовании видеокамеры. Если закрыть пальцем объектив и направить на него источник света, то при включенной камере на экране монитора появится неравномерно светящийся красный квадрат, на котором видны незначительные колебания яркости отдельных участков. Это и есть пульсация крови в фаланге пальца. Вернемся к вопросу регистрации пульсаций яркости светового потока в камере. Яркость пикселя определяется тремя показателями цветности красного, синего и зеленого. Их значения можно получить программным путем. Необходимо сразу отметить, что регистрация пульсаций яркости производится на уровне больших помех и шумов. Далее выбирается участок изображения размером, например 10х10 пикселей, и рассчитывается суммарный показатель яркости для каждого кадра видеозаписи. При этом производится фильтрация сигнала и его сглаживание. Если запись производится с регистрацией яркости каждого кадра, то на выходе мы получим пульсограмму.

28 В этом и состоит суть метода, на базе которого разработано программное обеспечение системы VIDEOPULS. Имитатор пульсовой волны Для получения стабильного оптического сигнала, имитирующего пульсовую волну при заданных физиологических параметрах, был разработан и изготовлен имитатор пульсовой волны. Имитатор пульсовой волны в своем составе состоит из ПК, к которому через последовательный порт подключена оптическая головка, состоящая из управляемых цветовых излучателей, и программного обеспечения. Программное управление излучателями позволяет, за счет вариаций очередности включения и изменения длительности зажигания и гашения отдельных разноцветных источников, имитировать прохождение пульсовой волны с заданными физиологическими параметрами. Была выбрана форма модельного сигнала, который в своем составе содержит некоторые отклонения от нормы в гемодинамике капиллярного кровотока, а именно, на участке экстремальной нагрузки миокарда наблюдается «ступенька», а также во время диастолы виден значительный подъем над нулевым уровнем. В таблицу сведены результаты обработки сигналов поступавших на вход устройства ПУЛЬСТРИМ+ от имитатора в различное время суток. Ном Пульс уд/ми н Вариационный размах (сек.) Коэффициент вариации (%) Тонус сосудов % Максим. нагрузка сек Сопрот. сосудов сек 1 71,7 0,005 0,279 0,0744 0,7 0,005 0,133 0,0731 0,7 0,005 0,061 0,0733 0,0434

29 4 71,7 0,005 0,075 0,0727 0,7 0,005 0,132 0,0734 0,7 0,005 0,177 0,0732 0,7 0,005 0,204 0,0742 0,0429 ВЫВОД: Имитатор и ПО «ПУЛЬСТРИМ+» обладают высокой стабильностью и хорошей воспроизводимостью результатов.

Описание «ПУЛЬСТРИМ+» Общие сведения Изделие ПУЛЬСТРИМ+ является продолжением развития ряда устройств, разработанных по технологии ДОКТОР МАУС. Пятилетний опыт эксплуатации предыдущей модели ПУЛЬСТРИМ

5 Фотоплетизмография Введение Движение крови в сосудах обусловлено работой сердца. При сокращении миокарда желудочков кровь под давлением перекачивается из сердца в аорту и легочную артерию. Ритмические

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АМУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ Н.В.НИГЕЙ ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА И ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ СЕРДЦА МЕТОДИЧЕСКИЕ

УДК 535.341.6 О.А. РЕМАЕВА, канд. техн. наук, Е.В. РЕМАЕВ ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА В последнее десятилетие в развитых странах наблюдается повышенный интерес

ТЕСТЫ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ по теме «МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ» Выберите номер правильного ответа 1. Сердечные тоны это звуковые феномены, возникающие а) при аускультации сердца б) при

1. Гемодинамика артериальных сосудов. Физический механизм преобразования импульсного выброса крови желудочками сердца в непрерывный артериальный кровоток. Уравнение Пуазейля, смысл. Законы общесистемной

Тесты текущего контроля по теме «Методы исследования сердечнососудистой системы. Сердечный цикл» Выберите номер правильного ответа 1. Впервые точное описание механизмов кровообращения и значение сердца

43 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОЛОГИЧСКИХ ТКАНЕЙ. ФИЗИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ГЕМОДИНАМИКИ Задание 1. Выберите правильный ответ: 1. Деформацией называется.... а) изменение взаимного положения тел; б) изменение взаимного

Главное условие выполнения кровью ее функций - ДВИЖЕНИЕ В течение суток кровь 1,5-2 тысячи раз прокачивается через сердце Сердечно-сосудистая система Кровеносная система замкнута. Два круга кровообращения

Министерство образования Омской области БОУ ОО СПО «Омский техникум мясной и молочной промышленности» Научно-практическая конференция студентов «Физика медицине. Артериальное давление» Выполнила: Сайдашева

ТЕСТЫ текущего контроля по теме «ЗАКОНЫ ГЕМОДИНАМИКИ» 1. Выберите 3 правильных ответа. Основными факторами, обуславливающими движение крови по сосудам, являются а) работа сердца б) градиент кровяного давления

ЛЕКЦИЯ 4 МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ, ОСНОВЫ БИОРЕОЛОГИИ И НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ГЕМОДИНАМИКИ I. Идеальная и реальная жидкости II.Ньютоновские и неньютоновские жидкости III.Течение вязкой жидкости по трубам IV.Предмет

БИОЛОГИЯ Движение крови по сосудам класс Преподаватель: Крюкова Маргарита Хрисанфовна Причины движения крови по сосудам. Кровяное давление это давление крови на стенки кровеносных сосудов. Разность давления

24 А.И. Дядык, Л.С. Холопов. Аускультация сердца Систола I тон II тон Диастола I тон Рисунок 3. Тоны сердца и периоды сердечного цикла Период между I и II тонами соответствует систоле желудочков, период

Глава IV. Кровообращение На дом: 20 Тема: Давление крови в сосудах Задачи: Изучить изменение кровяного давления и его регуляцию Пименов А.В. 2006 Кровяное давление В кровеносной системе человека кровь

УДК 62.791.2 Прибор для исследования артериального кровообращения окклюзионно-осциллометрическим методом Быков А.А., студент Россия, 105005, г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра «Медико-технические

ММА им. И.М. Сеченова Кафедра факультетской терапии 1 ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ 1. Нормальная ЭКГ профессор Подзолков Валерий Иванович Происхождение ЭКГ Токи, генерируемые кардиомиоцитами во время деполяризации

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОСТЫХ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ Цель работы: исследование коэффициента передачи и сдвига фаз между силой тока и напряжением в цепях, состоящих из последовательно

Нормальная электрокардиограмма Чтобы оправдаться в собственных глазах, мы нередко убеждаем себя, что не в силах достичь цели, на самом же деле мы не бессильны, а безвольны. Франсуа де Ларошфуко. Калибровочный

ЛАЗЕРНАЯ ДОППЛЕРОВСКАЯ ФЛОУМЕТРИЯ Общий вид анализатора ЛАКК-02 исполнение 1 1 блок анализатора, 2 базовый зонд для исследования микроциркуляции, 3 белый диск из фторопласта для проверки нулевого показания

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ: ОПЫТ ЮНГА Цель работы - изучение явления интерференции света на примере опыта Юнга, изучение интерференционной картины, получаемой в опыте Юнга, исследование зависимости

Программное обеспечение для акустико-эмиссионных систем «РАНИС». Программное обеспечение (ПО) для акустико-эмиссионных систем «РАНИС» создано для поддержки всех особенностей аппаратуры и учитывает многолетний

Лабораторная работа 10 ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА Цель работы изучение основных соотношений между термодинамическими параметрами и величинами, процессов происходящих в идеальном

Цель работы ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9 А Изучение интерференции электромагнитных волн изучение распространения электромагнитных волн; изучение явления интерференции волн; экспериментальное определение длины

Диагностическое значение дефибрилляции Электрическая дефибрилляция помимо лечебного имеет большое диагностическое значение. Вопросы точной диагностики при митральных пороках, особенно с тех пор, как стало

Лабораторная работа 41 2 Определение радиуса кривизны линзы интерференционным методом Цель работы: изучение интерференции в тонких плёнках на примере колец Ньютона и определение радиуса кривизны линзы.

Санкт-Петербургский Государственный Университет Математико-механический факультет Кафедра информационно-аналитических систем Курсовая работа Определение пульса по ЭКГ Чирков Александр Научный руководитель:

Муниципальное общественное учреждение гимназия 64 Научно-экспериментальная биология Тема: «Сердечно-сосудистая система» Подготовила:Корначѐва Анастасия Учащаяся: 8в класса Руководитель: Федорова Е. В.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП АКАДЕМИЧЕСКОГО СОРЕВНОВАНИЯ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ» ПО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОМУ ПРЕДМЕТУ «ФИЗИКА» 0 ГОД ВАРИАНТ З А Д А Ч А Маленький шарик падает с высоты = м без начальной

Основные положения теории.... Предварительная подготовка... 5 3. Задание на проведение эксперимента... 8 4. Обработка результатов экспериментов... 3 5. Вопросы для самопроверки и подготовке к защите

Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 90 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ГАЗОВ ОТ ДАВЛЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННЫХ ДАВЛЕНИИ И ОБЪЕМЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ Цель работы: изучение процесса распространения звуковой волны, измерение скорости

Лекция 8 Волновое движение Распространение колебаний в однородной упругой среде Продольные и поперечные волны Уравнение плоской гармонической бегущей волны смещение, скорость и относительная деформация

69 С.П. ФОМИН Разработка модуля анализа электрокардиограммы УДК 004.58 Муромский институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых» г. Муром В работе рассматривается

Введение Болезни кровообращения являются причиной более 50% смертей в развитых странах мира и в частности в нашей стране. Считается, что основным способом борьбы с этими заболеваниями является развитие

Лабораторная работа 35 Исследование резонанса в цепи переменного тока Методическое руководство Москва 04 г. Исследование резонанса в цепи переменного тока. Цель лабораторной работы Изучение зависимости

Программа для ЭВМ Акустическая томография- Течеискатель (версия 1.1.5) ИНСТРУКЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 1. Общие сведения. Программа Акустическая томография - течеискатель (АТ-Т) предназначена для обработки записей

Лабораторная работа 1.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА Цель работы: определение оптимальных параметров эксперимента для определения вязкости жидкости методом Стокса. Постановка задачи

ИЗМЕНЕНИЯ К РУКОДСТВУ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ПРИБОР «БАЛКОМ 1» Приложение 2 1. Введение В связи с доработкой программного обеспечения (ПО) прибора «Балком 1», выполненных с целью расширения технологических

Уникальное явление в истории современной цивилизации создание новой фундаментальной науки Кардиометрии www.rosnou.ru www.cardiomery.ne www.cardiocode.ru Учёные «Российского нового университета» сделали

Работа 9 Определение моментов инерции тел методом вращательных колебаний Цель работы: определение момента инерции диска методом вращательных колебаний и проверки теоремы Гюйгенса-Штейнера. Введение Основной

Работа.. Изучение вынужденных колебаний в колебательном контуре Цель работы: изучение зависимости тока в колебательном контуре от частоты источника ЭДС, включенного в контур, и измерение резонансной частоты

ЦИФРОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР ZET 7151 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭТМС.421425.001-151 РЭ ООО «ЭТМС» Оглавление 1 Назначение и технические характеристики... 3 1.1. Назначение цифровых датчиков... 3 1.2. Условия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «АМУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Н.В. НИГЕЙ ИЗМЕРЕНИЕ

Лабораторная работа Исследование дифракции в параллельном пучке лазерного излучения. Цель работы: ознакомление дифракцией света на одномерной дифракционной решетке и определение длины волны лазерного излучения;

1. Общие. Технические характеристики 1.1. Питание прибора либо от аккумуляторов, либо от подключаемого сетевого адаптера. 1.1.1. Сетевой адаптер +В с мощностью не менее 4 Вт (ток нагрузки не менее 8 ма).

Работа.8 ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ВОЗДУХА РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ адача. Измерить собственные частоты колебаний поршня в трубке при условиях, когда возвращающая сила создается: а) магнитным полем; б)

Лабораторная работа 1 Определение радиуса кривизны поверхности линзы методом колец Ньютона. Цель работы. Цель работы определить радиус кривизны выпуклой сферической поверхности (одной из поверхностей стеклянной

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет» ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ

R.M.S. Joemai Медицинский центр университета Лейдена, Лейден, Нидерланды МСКТ сканирование: - автоматический выбор сердечной фазы с использованием алгоритма phasexact phasexact определяет оптимальную для

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП АКАДЕМИЧЕСКОГО СОРЕВНОВАНИЯ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ» ПО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОМУ ПРЕДМЕТУ «ФИЗИКА» 05 ГОД ВАРИАНТ 9 З А Д А Ч А Маленький шарик падает с высоты = м без начальной

Цель работы: ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9 ИЗМЕРЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА МЕТОДОМ СТОЯЧИХ ВОЛН В СТЕРЖНЕ 1.Изучить условия возникновения продольной стоячей волны в упругой среде..измерить скорость распространения упругих

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА СЕРДЦА Расчет параметров электрокардиограммы желудочкового комплекса Рассмотрим работу дипольного эквивалентного электрического генератора сердца (ДЭЭГС) в процессе

X A0 e βt cos (ω t α) Изобразим график зависимости амплитуды колебаний от времени для разных значений β Видно, чем больше β тем быстрее затухает амплитуда β τ коэффициент затухания Изобразим графики соответствующих

Лабораторная работа 20 Определение длин волн линий спектра излучения с помощью дифракционной решетки Цель работы: ознакомление с прозрачной дифракционной решеткой; определение длин волн спектра источника

`ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3.0 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ ПРИ ПОМОЩИ КОЛЕЦ НЬЮТОНА. Цель работы Целью данной работы является изучение явления интерференции света и применения этого явления для измерения

Лабораторная работа Определение электроемкости конденсатора по осциллограмме его разряда через резистор Методическое руководство Москва 04 г. Определение электроемкости конденсатора по осциллограмме его

ПАКЕТ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ПРОГРАММА PMA ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Автоматическая установка и отображение формы сигнала и его параметров. Масштабирование сигнала, вывод на дисплей в единицах измерения: Вольт,

Кафедра кардіології НМАПО Носенко Н.М. Гемодинамика раздел науки, изучающий механизмы движения крови в сердечнососудистой системе. Он является частью гидродинамики раздела физики, изучающего движение жидкостей.

Вариант 1 1. Промежуток времени от начала одного колебания до его завершения 1. Длительностью импульса 2. Периодом колебаний 3. Временем реверберации 4. Временем задержки 2. Для какого типа волн в одном

10 класс Задача 1 (10 баллов) Шарик падает без начальной скорости с высоты на наклонную плоскость, угол наклона которой равен Через какое время шарик ударится о стенку, расположенную перпендикулярно наклонной

Лабораторная работа 2.2 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ: ОПЫТ ЮНГА Цель работы: изучение явления интерференции света на примере опыта Юнга, изучение интерференционной картины, получаемой в опыте Юнга, исследование

Работа 25а ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ДИФРАКЦИЕЙ Цель работы: наблюдение дифракции света на дифракционной решетке, определение периода дифракционной решетки и области пропускания светофильтров Оборудование:

УДК 12.04.421.7(07) Е.В. Стрыгина ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ ДЛЯ МОНИТОРИРОВАНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ Адекватная гемодинамика это абсолютно необходимое условие нормальной работы внутренних органов.

При сокращении сердечной мышцы (систола) кровь выбрасыва­ется из сердца в аорту и отходящие от нее артерии. Если бы стенки этих сосудов были жесткими, то давление, возникающее в крови на выходе из сердца, со скоростью звука передалось бы к перифе­рии. Упругость стенок сосудов приводит к тому, что во время сис­толы кровь, выталкиваемая сердцем, растягивает аорту, артерии и артериолы, т. е. крупные сосуды воспринимают за время систолы больше крови, чем ее оттекает к периферии. Систолическое давле­ние человека в норме равно приблизительно 16 кПа. Во время рас­слабления сердца (диастола) растянутые кровеносные сосуды спа­дают и потенциальная энергия, сообщенная им сердцем через кровь, переходит в кинетическую энергию тока крови, при этом поддерживается диастолическое давление, приблизительно равное 11 кПа.

Распространяющуюся по аорте и артериям волну повышенного давления, вызванную выбросом крови из левого желудочка в пе­риод систолы, называют пульсовой волной.

Пульсовая волна распространяется со скоростью 5-10 м/с и даже более. Следовательно, за время систолы (около 0,3 с) она должна распространиться на расстояние 1,5-3 м, что больше расстояния от сердца к конечностям. Это означает, что начало пульсовой волны достигнет конечностей раньше, чем начнется спад давления в аорте. Профиль части артерии схематически показан на рис. 9.6: а - после прохождения пульсовой волны, б - в артерии начало пульсовой волны, в - в артерии пульсовая волна, г - начинается спад повышенного давления.

Пульсовой волне будет соответствовать пульсирование скорости кровотока в крупных артериях, однако скорость крови (максимальное значение 0,3-0,5 м/с) существенно меньше скорости распространения пульсовой волны.

Из модельного опыта и из общих представлений о работе сердца ясно, что пульсовая волна не является синусоидальной (гармонической). Как всякий периодический процесс, пульсовая волна может быть представлена суммой гармонических волн (см. § 5.4). Поэтому уделим внимание, как некоторой модели, гармонической пульсовой волне.

Предположим, что гармоническая волна [см. (5.48)] распрост­раняется по сосуду вдоль оси X со скоростью u. Вязкость крови и упруговязкие свойства стенок сосуда уменьшают амплитуду вол­ны. Можно считать (см., например, § 5.1), что затухание волны будет экспоненциальным. На основании этого можно записать следующее уравнение для пульсовой волны:

где р 0 - амплитуда давления в пульсовой волне; х - расстояние до произвольной точки от источника колебаний (сердца); t - вре­мя; w - круговая частота колебаний; c - некоторая константа, определяющая затухание волны. Длину пульсовой волны можно найти из формулы

Волна давления представляет некоторое «избыточное» давле­ние. Поэтому с учетом «основного» давления р а (атмосферное давление или давление в среде, окружающей сосуд) можно измене­ние давления записать следующим образом:

. (9.14)

Как видно из (9.14), по мере продвижения крови (по мере уве­личения х) колебания давления сглаживаются. Схематично на рис. 9.7 показано колебание давления в аорте вблизи сердца (а) и в артериолах (б). Графики даны в предположении модели гармо­нической пульсовой волны.

На рис. 9.8 приведены экспериментальные графики, показы­вающие изменение среднего значения давления и скорости и кр кровотока в зависимости от типа кровеносных сосудов. Гидроста­тическое давление крови не учитывается. Давление - избыточ­ное над атмосферным. Заштрихованная область соответствует ко­лебанию давления (пульсовая волна).

Скорость пульсовой волны в крупных сосудах следующим об­разом зависит от их параметров (формула Моенса -Кортевега):