СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ СОСУДОВ ПО ФОРМЕ ПУЛЬСОВОЙ ВОЛНЫ
METHOD FOR DIAGNOSING STATE OF VESSELS BY PULSE WAVE FORM

Изобретение относится к области медицины, и может быть использовано для измерения и анализа состояния артериальной сосудистой системы по форме пульсовой волны, регистрируемой осциллометрическим методом, и проведения скрининговой диагностики состояния артериальной сосудистой системы человека.
Известен способ оценки вазомоторной функции эндотелия с применением реовазографии (см. патент РФ №2428923, МПК А61В 5/0295, опубл. 20.09.2011). В способе регистрируют реовазограмму верхней конечности в исходном состоянии и в периоде реактивной гиперемии, создаваемой при окклюзионной пробе, осуществляемой нагнетанием воздуха в манжете на 5 минут до давления, превышающего систолическое артериальное давление на 50 мм рт.ст., с последующей резкой декомпрессией. При этом электроды от реографа накладывают на область кисти, а окклюзионную манжету - на предплечье. По относительному изменению амплитуды основной волны реовазограммы (ΔА%), рассчитываемому по формуле ΔА%=(А(Ом)ср.знач. 2-3 мин - А(Ом) исх.)/А(Ом) исх. × 100%, где А(Ом) исх. - исходное значение амплитуды основной волны реовазограммы, А(Ом) ср.знач. 2-3 мин - среднее значение амплитуды основной волны реовазограммы на 2-й и 3-й минуте постокклюзионной гиперемии оценивают вазомоторную функцию эндотелия: как нормальную при ΔА%, больше 23,2%, нарушенную - при ΔА%, равной или меньше 23,2%.
Однако результаты измерения амплитуды основной волны реовазограммы будут зависеть от правильного размещения электродов при проведении процедуры измерения. Отсутствие контакта между электродом и кожей пациента существенно влияет на результаты исследований оценки вазомоторной функции эндотелия.
Известен способ определения артериального давления, параметров гемодинамики и состояния сосудистой стенки с использованием осциллометрии высокого разрешения (см. патент РФ №2360596, МПК А61В 5/022, А 61В 5/025, опубл. 10.07.2009). В способе осуществляют регистрацию объемной компрессионной осциллограммы в диапазоне до 240 Гц. Записывают кривую колебаний давления в манжете. Определяют средние значения полученных осцилляций, преобразуют средние значения осцилляции в прямую, симметрично от нее располагают минимумы и максимумы осцилляции. Строят геометрическую фигуру, крайней левой точкой пересечения полученных линий является диастолическое давление (ДАД) в магистральной артерии, крайней правой точкой - систолическое артериальное давление (САД), максимальная амплитуда осцилляции соответствует среднему артериальному давлению (СрАД). Проводят пробы с пережатием исследуемого участка артерии и сублингвальным приемом нитроглицерина. Отсутствие после проб прироста площади, ограниченной построенной осциллометрической кривой, считают признаком наличия эндотелиальной дисфункции. Параметры гемодинамики рассчитывают по полученным значениям САД, ДАД и СрАД.
Однако данный способ имеет недостатки. На результат измерений будет влиять скорость и неравномерность нагнетания давления в окклюзионной манжете. При построении геометрической фигуры, выявляющей признаки наличия эндотелиальной дисфункции, будут допущены ошибки, влияющие на определение диагноза.
Известен способ выявления эндотелиальной дисфункции у детей и взрослых с риском развития атеросклероза (см. Celermajer D. S., Sorensen K. E., Gooch V. M. et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis // Lancet. 1992. Vol. 340. № 8828. PP. 1111-1115). В работе рассматривается неинвазивный способ выявления эндотелиальной дисфункции у детей и взрослых с риском развития атеросклероза с использованием потокзависимой вазодилатации в условиях реактивной гиперемии плечевой или бедренной артерий. Реактивную гиперемию моделируют манжеточной окклюзией плечевой артерии длительностью 4–5 минут. При изучении эндотелийнезависимой вазодилатации используют сублингвальный прием нитроглицерина. Эндотелиальную дисфункцию артерий оценивают по изменению диаметра артерий с помощью ультразвукового датчика высокого разрешения после проведения двух тестов.
Недостатком способа является то, что он не позволяет проводить скрининг-диагностику эндотелиальной дисфункции артериальных сосудов.
3
Наиболее близким к заявляемому является способ диагностики состояния сосудов по форме пульсовой волны (см. https://docplayer.ru/65077428-Diagnostika-sostoyaniya-serdechno-sosudistoy-sistemy-cheloveka-po-forme-pulsovoy-volny.html), заключающийся в проведении окклюзионного теста путём наложения манжеты на предплечье, регистрации диастолического и систолического давления, измерении зависимости амплитуды пульсовой волны от времени и определении амплитудного показателя П из соотношения
,
где А – амплитуда нормированной пульсовой волны (отн. ед.), N – количество точек пульсовой волны, в которых вычислялась вторая производная по времени.
Однако способ не позволяет выявлять эндотелиальную дисфункцию. Кроме того, в работе не приведены результаты по диагностике какой либо патологии сосудистой системы.
Технической проблемой заявленного изобретения является обеспечение возможности определения эндотелиальной дисфункции артериальных сосудов по форме пульсовой волны до и после проведения окклюзионного теста.
Технический результат заключается в повышении оперативности выявления эндотелиальной дисфункции артериальных сосудов неинвазивным методом на ранних стадиях заболевания.
3
Техническая проблема достигается тем, что в способе диагностики состояния сосудов по форме пульсовой волны, заключающемуся в проведении окклюзионного теста путём наложения манжеты на предплечье, регистрации диастолического и систолического давления, измерении зависимости амплитуды пульсовой волны от времени и определении амплитудного показателя П из соотношения
,
где А – амплитуда нормированной пульсовой волны (отн. ед.), N – количество точек пульсовой волны, в которых вычислялась вторая производная по времени, согласно изобретению, через 10 минут после регистрации диастолического и систолического давлений нагнетают давление воздуха до величины диастолического давления, измеряют зависимость амлитуды пульсовой волны от времени в течение 10 секунд, определяют первый амплитудный показатель, затем нагнетают давление на 30-40 мм рт. ст. выше систолического и поддерживают его в течение 2-3 минут, давление в манжете сбрасывают до диастолического и повторно производят измерение зависимости амлитуды пульсовой волны от времени в течение 10 секунд, определяют второй амплитудный показатель, сравнивают значения амплитудных показателей и при снижении значения второго амплитудного показателя по отношению к первому судят о наличии эндотелиальной дисфункции артериальных сосудов.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 приведена установка для определения эндотелиальной дисфункции артериальных сосудов;
на фиг.2 –окно вывода данных и графиков пульсовых волн до и после обработки;
на фиг.3 – пульсовые волны обследуемого (без патологии) до (а) и после окклюзии (б);
на фиг.4 – пульсовые волны обследуемого (с эндотелиальной дисфункцией) до (а) и после окклюзии (б).
Позициями на чертежах обозначены:
1.  – лабораторная настольная станция «NI ELVIS»;
2.  – аналого-цифровой преобразователь;
3.  – ноутбук;
4.  – резиновая груша;
5.  – манометр;
6.  – манжета со встроенным датчиком давления марки «MPX5050GP»;
7.  – пример оцифрованного сигнала пульсовой волны обследуемого до окклюзии (система координат напряжение-время);
8.  – оцифрованный сигнал (см. позицию 7 фиг.2) после линейной фильтрации;
9.  – оцифрованный сигнал пульсовой волны обследуемого до окклюзии (система координат давление-время, по оси ординат 0-70 мм рт. ст.);
10.  – оцифрованный сигнал пульсовой волны обследуемого до окклюзии (система координат давление-время, по оси ординат 55-61 мм рт. ст.);
11.  – окно ввода данных об испытуемом;
12.  – оцифрованный сигнал пульсовой волны, разбитый на отдельные кардиоциклы и представленный на одном графике;
13.  – оцифрованный сигнал (см. позицию 12 фиг.2) после нормировки на единицу;
3
14.  – расчётные значения параметра П, средняя длительность кардиоинтервалов (КИ), амплитуда, давление и частота сердечных сокращений (ЧСС).
Способ осуществляется следующим образом.
У обследуемого регистрируют диастолическое и систолическое давления.
Затем обследуемого удобно располагают на кушетке. Делают 10-минутный перерыв, дают возможность обследуемому отдохнуть. Включают измерительное оборудование (см. позиции 1 и 2 фиг. 1) и компьютер (см. позицию 3 фиг.1).
3
Через 10 минут после регистрации диастолического и систолического давлений нагнетают в манжете 6 (см. фиг.1) давление воздуха до величины диастолического давления, регистрируют форму пульсовой волны в течение 10 секунд, определяют первый амплитудный показатель П.
3
Затем в манжете 6 нагнетают давление на 30-40 мм рт. ст. выше систолического и поддерживают его в течение 2-3 минут, давление в манжете сбрасывают до диастолического и повторно производят регистрацию формы пульсовой волны в течение 10 секунд и определяют второй амплитудный показатель П.
3
3
Оцифрованный сигнал пульсовой волны выводят на экран монитора с помощью программного обеспечения «LabVIEW 8.5» («National Instruments», США) (см. позицию 7 фиг.2). Для определения показателя Псигнал предварительно подвергают фильтрации (см. позицию 8 фиг.2), представляют в новой системе координат давление-время (см. позицию 9 и 10 фиг.2), разбивают на отдельные кардиоциклы и нормируют на единицу (см. позицию 12 и 13 фиг.2), определяют искомый параметр (см. позицию 14 фиг.2). Для анализа формы пульсовой волны используют амплитудный параметр П, вычисляемый на её нисходящем участке (катакроте):
,
3
2
где А – амплитуда нормированной пульсовой волны (отн. ед.), N – количество точек пульсовой волны, в которых вычислялась вторая производная по времени. Параметр П (отн. ед./с) вычисляют путем усреднения значений по всем кардиоинтервалам пульсовых волн.
Сравнивают значения первого и второго амплитудных показателей и при снижении значения второго амплитудного показателя по отношению к первому судят о наличии эндотелиальной дисфункции артериальных сосудов.
Общая продолжительность эксперимента не превышает 20 минут.
3
Предлагаемый способ был реализован на группе обследуемых. Группа состояла из 71 студента Саратовского государственного университета в возрасте 18-20 лет. Результаты измерений параметра П для группы обследуемых студентов приведены в таблице.
Таблица
3
Показатели параметра П у обследованных до и после окклюзионного теста
Параметр
Показатель П<sub>3</sub> до окклюзии
Среднеквадратическое отклонение σ
Показатель П<sub>3</sub> после окклюзии
Среднеквадратическое отклонение σ
Показатель П<sub>3</sub> после окклюзии
Среднеквадратическое отклонение σ
Диапазон изменения показателя П<sub>3</sub>
27,4
4,2
35,3
5,7
22,0
3,7
Количество студентов
71
71
65
65
6
6
3
Из таблицы следует, что у 6 студентов среднее значение показателя П уменьшалось на величину 5,2 (σ = 3,7), что свидетельствовало об отрицательной реакции тонуса сосудистой системы на окклюзионную пробу, в то время как у остальной части студентов среднее значение показателя П3 увеличивалось на величину 7,9 (σ=5,7), что свидетельствовало о положительной реакция тонуса сосудистой системы на окклюзионную пробу.
Таким образом, по результатам эксперимента 6 студентов имели признаки эндотелиальной дисфункции артериальных сосудов. Признаки эндотелиальной дисфункции были подтверждены после комплексной диагностики, включающей ультразвуковое исследование (УЗИ), фотоплетизмографию (ФПГ) и допплерографию сосудов.
Результаты измерений и анализа формы пульсовой волны на одном цикле сердечного ритма для 19-летнего обследуемого, не страдающего сердечно-сосудистой патологией, при диастолическом давлении в манжете 65 мм рт. ст. приведены на фиг. 3: а - до окклюзионного теста, б - после окклюзионного теста. Расчет показателя формы пульсовой волны П3 до окклюзионного теста составил П3 - 30,8, а после П3 - 35,9.
Как следует из результатов анализа, у 19 летнего пациента после двухминутного окклюзионного теста в течение 10 секундного наблюдения форма пульсовой волны изменялась, при этом показатель П3 изменялся в сторону увеличения от значения 30,8 до величины 35,9. То есть, наблюдалась реакция на окклюзию артерии, приводящая к увеличению второй производной изменения амплитуды пульсовой волны от времени (положительная реакция тонуса сосудистой системы на окклюзионную пробу).
Результаты измерений и анализа формы пульсовой волны на одном цикле сердечного ритма для 20 летнего обследуемого с эндотельальной дисфункцией при диастолическом давлении в манжете 65 мм рт. ст. приведены на фиг. 4: а - до окклюзионного теста, б - после окклюзионного теста. Расчет показателя формы пульсовой волны П3 до окклюзионного теста составил П3 - 26,1, а после П3 - 20,4.
Как следует из результатов анализа, у 20 летнего пациента после двухминутного окклюзионного теста в течение 10 секундного наблюдения форма пульсовой волны изменялась незначительно, при этом показатель П3 изменялся в сторону уменьшения от значения 26,1 до величины 20,4. Т.е., наблюдалась реакция на окклюзию артерии, приводящая к ее уменьшению (отрицательная реакция тонуса сосудистой системы на окклюзию).
Таким образом, заявляемый способ позволяет неинвазивно определять эндотелиальную дисфункцию артериальных сосудов по форме пульсовой волны до и после проведения окклюзионного теста, что позволяет оперативно выявлять отклонения от норм на ранних стадиях заболевания.