СИСТЕМА И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ПО ЕГО ЭФФЕКТАМ
SYSTEM AND METHOD FOR BLOOD PRESSURE MEASUREMENT BY ITS EFFECTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к системам, процедурам и приборам, разработанным в области медицины и биомедицинской техники, и которые применяются в медицине для измерения артериального кровяного давления. В частности, настоящее изобретение относится к системе и процедуре косвенного измерения диастолического артериального давления по эффектам диастолического периода артериального цикла.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Артериальное давление является усилием, прилагаемым кровью к артериальным стенкам. Для измерения данного давления усилие, прилагаемое кровью, делят на площадь артериальной стенки, и полученная измеренная величина является давлением, например, в мм рт. ст. или Паскалях.
Усилие артериальной крови является давлением, прилагаемым кровью к артериальной стенке, и измеренная величина получается в результате умножения кровяного давления на площадь стенки сегмента артерии. Единицами измерения упомянутого усилия являются дины или Ньютоны.
Сердечный цикл является множеством событий, связанных с кровотоком, которые должны происходить с начала следующего сердечного сокращения. Каждое сердечное сокращение содержит две основных фазы в желудочках: систолу и диастолу желудочков. Термин диастола означает расслабление мышц. На протяжении всего сердечного цикла, кровяное давление возрастает и снижается в сердце и артериальной системе. Изменение давления в артериях содержит две фазы: время систолического кровяного давления, которое является коротким, и более продолжительное время, соответствующее диастолическому кровяному давлению.
Артериальный цикл является единицей измерения для изменения периодически повторяющихся физических характеристик артерии в зависимости от времени и состоит из событий, имеющих отношение к кровотоку и артериальной стенке, в период более интенсивного движения крови, именуемый систолическим периодом, и в период ослабленного движения крови, именуемый диастолическим периодом. Как показано в диссертации Jesus Bustillos Cepeda,«EL CICLO ARTERIAL» Universidad Autonoma de Tamaulipas, Mexico, Facultad de Medicina de Tampico, на соискание ученой степени магистра наук по специальности «Экстренная медицинская помощь», которая не была опубликована по причине рассмотрения дела по заявке на патент. Что касается величины артериального давления в систолической и диастолической фазах, то систолическое кровяное давление является максимальным давлением на протяжении двух фаз и сопровождается кровотоком в течение всей фазы; тогда как диастолическое кровяное давление является минимальным давлением на протяжении двух фаз, и кровоток в данной фазе не всегда продолжается в течение всего времени диастолы артериального цикла.
Облитерировать: Окклюдировать или перекрывать канал или полость.
Измерение диастолического артериального давления путем облитерации артерии посредством приложения плавно изменяемого внешнего контактного усилия: Процесс приложения плавно изменяемого внешнего контактного усилия вплоть до облитерации артерии, чтобы измерить усилие, прилагаемое кровью к артериальной стенке в диастолическом периоде.
Освобождать: Устранить что-то, что закупоривает другой объект.
Измерение диастолического артериального давления путем освобождения артерии посредством снятия плавно изменяемого внешнего контактного усилия: Процесс снятия плавно изменяемого внешнего контактного усилия, пока артерия не освободится, чтобы измерить усилие, прилагаемое кровью к артериальной стенке в диастолическом периоде.
Измеряемая артерия: Сегмент артерии, который используют для определения результата измерения величины.
Измеряемая артерия: В настоящем изобретении сегмент артерии, используемый для определения результата измерения давления, оказываемого кровью на единицу площади стенки упомянутой артерии.
Параметр: Численное значение или фиксированные данные, которые рассматриваются при исследовании или анализе некоторой задачи.
В настоящей заявке параметр является выборкой выраженных признаков кровотока и артериальной стенки в отсутствие воздействия приложенного внешнего усилия. Упомянутые значения следует учитывать для вычисления систолического и диастолического артериального давления.
Артериальное давление можно измерять инвазивным (прямым) способом, который не имеет отношения к настоящему документу, или неинвазивным (косвенным) способом.
Измерение диастолического и систолического артериальных давлений с использованием косвенного способа имеет существенное значение для настоящего изобретения и в данной области техники упомянутое измерение выполняют с использованием аускультативного способа и осциллометрического способа, происхождение, описание и научное обоснование которых основаны на следующих исторических фактах:
Аускультативный способ (классический способ):
1896 г.: Разработка косвенного способа измерения кровяного давления итальянцем С. Рива-Рочи (доработанного Генрихом фон Реклингхаузен), который буквально сообщает: «… the instrument I have developed measures in a manometric fashion the force that is required to stop the pulse wave progress/on; sphigmomanometry is performed in one of the major branches of the aorta artery, on the humeral artery, which is a direct continuation of the axillary one, in such a manner that the measurement estimates the full load in a point that is very near to the aorta artery, almost inside the same …» («… прибор, который я разработал, измеряет манометрическим способом усилие, которое требуется для остановки распространения пульсовой волны; сфигмоманометрия выполняется в одной из основных ветвей аорты, на плечевой артерии, которая является непосредственным продолжением подмышечной артерии, таким образом, что измерение оценивает полную нагрузку в точке, которая находится вблизи аорты, почти внутри последней …»).
1905: Метод С. Рива-Рочи и Генриха фон Реклингхаузена усовершенствован путем дополнения аускультацией русским хирургом, Николаем Сергеевичем Коротковым, который, в своей диссертации, в Императорской Академии военной медицины, Санкт-Петербург, 1905 г., описал шумы, прослушиваемые с использованием стетоскопа, размещенного на плечевой артерии, под манжетой С. Рива-Рочи и Генриха фон Реклингхаузена, во время медленной дефляции, и который, буквально, сообщает: «… Манжету С. Рива-Рочи накладывают на среднюю треть плеча; давление в манжете быстро нагнетают до полного прекращения циркуляции крови под манжетой. Затем, предоставляя ртутному столбику манометра опускаться, прослушивают артерию немного ниже манжеты детским стетоскопом. Сначала не прослушивается никаких шумов. С опусканием ртутного столбика манометра до некоторой высоты появляются первые короткие тона; их появление указывает на прохождение части пульсовой волны под манжетой. Из этого следует, что манометрическое значение, при котором появляется первый тон, соответствует максимальному давлению. При дальнейшем опускании ртутного столбика манометра прослушивают шумы систолической компрессии, которые снова переходят в тоны (вторые). И, наконец, все шумы пропадают. Данный момент прекращения шумов указывает на свободный проход пульсовой волны; другими словами, в момент пропадания шумов, минимальное кровяное давление в артерии превышает давление в манжете. Из этого следует, что манометрические значения в данный момент соответствуют минимальному кровяному давлению …».
Осциллометрический способ
1940 г.: Сообщение о концепции «самоконтроля» и ее различиях с измерениями артериального давления в кабинете врача (Ayman and Goldshine); 1969 г.: Теоретическая демонстрация осциллометрического принципа (Posey); 1970 г.: Клинические применения осциллометрии (MAPA (Monitorage ambulatoire de la pression artérielle) и AMPA (American Medical Planning Association)). Осциллометрический способ применяется в большинстве неинвазивных автоматизированных устройств. Одну конечность и ее сосуды сдавливают на одной руке накачиваемой уплотняющей манжетой. Упрощенный принцип измерения осциллометрическим способом состоит в измерении амплитуды изменения давления в манжете. По мере того, как манжету накачивают до систолического давления, амплитуда резко увеличивается с прерыванием пульса из-за окклюзии. При этом давление очень близко к систолическому давлению. Когда манжетное давление снижают, увеличение амплитуды пульса достигает своего максимального порога и затем быстро уменьшается. Показание диастолического артериального давления снимают, когда начинается упомянутый переход. Поэтому, систолическое и диастолическое артериальные давления получают посредством идентификации области, в которой происходят, соответственно, быстрое увеличение и уменьшение амплитуды пульса. Среднее артериальное давление обнаруживается в точке максимальных колебаний.
Приборы, которые служат для обнаружения артериальных выраженных признаков, описанных Коротковым, при определении артериального давления, представляют собой стетоскоп, датчик давления, датчик кровотока и сфигмоманометр в качестве манометра. В способах измерения артериального давления, в данной области техники, измерения выполняют посредством обнаружения выраженных признаков, которые ранее описаны Коротковым в его диссертации. В данной области техники, измерение артериального давления выполняют в соответствии со способом Короткова, в котором для измерения артериального давления выполняют следующие этапы: 1) плечевую артерию прижимают к плечевой кости пневматической манжетой; 2) регистрируют время, когда прилагаемое давление перекрывает артериальный кровоток; 3) после того, как артерия окклюдирована, выраженные признаки пульсовых волн уже не обнаруживаются, и прилагают давление выше точки окклюзии; 4) затем манжетное давление снижают открытием клапана, который находится в надувном баллоне; 5) восстановление пульсирующего кровотока через частично сдавленную артерию приводит к шумам Короткова (шумам, обусловленным артериальной пульсовой волной, создаваемой систолическим давлением, при приходе к частично окклюдированной артерии); 6) когда проявляется первый шум Короткова, именуемый «фазой I шумов Короткова», уровень давления на манжете указывает систолическое артериальное давление, которое является максимальным давлением, развиваемым пульсовой волной во время каждого сердечного цикла; 7) давление, оказываемое на артерию, продолжают снижать, устойчивое пропадание шумов Короткова указывает на величину диастолического артериального давления, так как восстановление ламинарного кровотока в артерии исключает шумы Короткова, и данное пропадание шумов обнаруживается в фазе V классификации шумов Короткова.
В данной области техники, пять шумов Короткова классифицируют по фазам:
Фаза I: указывает, что давление в сосуде превысило внешнее давление, шум является резким, громким и с постепенно нарастающей силой и соответствует систолическому артериальному давлению.
Фаза II: шум является более сильным, продолжительным и более отчетливым.
Фаза III: шум продолжает быть громким и четким, хотя начинает восприниматься шум, который указывает на его приближающееся пропадание.
Фаза IV: происходит резкое снижение интенсивности шума, который становится заметно заглушенным непрерывным шумом; иногда шум является последним звуком, который слышно, и некоторые авторы определяют диастолическое кровяное давление в данной фазе.
Фаза V: шум полностью пропадает, когда восстанавливается ламинарный кровоток. Всемирная организация здравоохранения рекомендует, чтобы диастолическое артериальное давление измеряли в данной фазе.
Осциллометрическая процедура является методом измерения, основанным на колебаниях амплитуды, происходящих в результате изменения давления внутри устройства для приложения усилия. Данный метод также зависит от наблюдений по Короткову при измерении артериального давления, т.е., как следует из названия, в способе применяют осциллометр, который является электронным устройством, действующим на основании анализа пульсовых волн. В данном осциллометрическом способе, руку человека сдавливают накачиваемой уплотняющей манжетой таким образом, что измерение основано на амплитуде изменения давления в манжете. Поэтому, когда упомянутую манжету накачивают до систолического давления, амплитуда резко увеличивается, с периодами остановки пульса из-за окклюзии, то есть почти при систолическом давлении. Когда манжетное давление снижают, увеличение амплитуды пульса достигает своего максимального порога и затем быстро уменьшается. Показание диастолического артериального давления снимают, когда начинается упомянутый переход. Поэтому, систолическое и диастолическое кровяные давления получают в результате идентификации области, в которой происходят быстрое увеличение и затем уменьшение амплитуды пульса в систоле.
Из научных сведений общего характера видно, что, при использовании процедур и современных технических устройств для косвенного измерения артериального давления, систолическое артериальное давление можно измерять только в двух точках: первая точка является систолическим кровяным давлением при превышении усилия, прилагаемого к измеряемой артерии, и вторая точка является давлением в манжете, когда манжета больше не может воздействовать на систолическое кровяное давление. Последнее давление называется диастолическим артериальным давлением, которое является неточным. Измерение систолического артериального давления с использованием способа Короткова дает фактическое систолическое артериальное давление, но содержащее ошибку, соответствующую превышению давления, которое сердечные сокращения, происходящие после окклюзии, создавали в окклюдированной артерии. Второе систолическое давление, которое ошибочно называют диастолическим артериальным давлением, определяют с использованием известных способов и приборов. Данное измерение заключается в измерении давления, оказываемого манжетой на руку в момент, когда пропадают шумы Короткова, поскольку давление, оказываемое с использованием манжеты уменьшается до точки, в которой оно больше не воздействует на кровоток главной пульсовой волны в систоле и допускает, чтобы турбулентный систолический артериальный кровоток становился ламинарным кровотоком и, следовательно, не приводил к выраженным признакам (шумам Короткова). Несмотря на очевидную принадлежность данного явления к систолическому артериальному давлению, обычно определяют, что данный результат измерения соответствует диастолическому артериальному давлению.
В данном уровне техники диастолическое артериальное давление определяют как «минимальное значение из двух значений артериального кровяного давления, которое соответствует артериальному кровяному давлению, когда сердце находится в состоянии диастолы или покоя».
В соответствии с вышеизложенным, можно видеть, что в данной области техники процедуры и устройства для измерения артериального кровяного давления неинвазивным способом характеризуются значительным недостатком, а именно, хотя они и предназначены для косвенного измерения диастолического артериального давления, они не справляются с данной задачей. Поэтому, при современном уровне развития техники, существует нерешенная научная задача, так как способы или приборы, измеряющие диастолическое артериальное давление косвенным способом, отсутствуют! Данный недостаток обусловлен тем, что «имеющиеся в данной области техники средства для измерения диастолического артериального давления представляют собой способы и приборы для измерения минимального внешнего контактного усилия, прилагаемого устройством к артерии в момент, когда систолическое артериальное давление больше не может создавать звуков Короткова, возникающих в результате колебаний артериальной стенки и вихревых движений кровотока, соответствующих диастолическому артериальному давлению». Из вышеизложенного следует, что, при использовании приборов и процедур имеющихся в данной области техники, единственным подходом к измерению диастолического артериального давления является применение инвазивного способа (внутриартериального катетера).
Целью настоящего изобретения является решение некоторых из следующих проблем аускультативного способа (классического способа): косвенного способа С. Рива-Рочи и Генриха фон Реклингхаузена для измерения усилия артериальной крови, которую, буквально, определяют следующим образом: «прибор, который я разработал, измеряет манометрическим способом усилие, которое требуется для остановки распространения пульсовой волны; сфигмоманометрия выполняется в одной из основных ветвей аорты, на плечевой артерии, которая является непосредственным продолжением подмышечной артерии, таким образом, что измерение оценивает полную нагрузку в точке, которая находится вблизи аорты, почти внутри последней …»
Пояснения по принципу С. Рива-Рочи и Генриха фон Реклингхаузена: в нормальных условиях, в артерии присутствует кровоток, имеющий давление и создающий усилие, определяемое до выброса желудочка, называемое диастолическим давлением. Данное давление не учитывается С. Рива-Рочи в его описании! Данное диастолическое кровяное давление внезапно прерывается объемом крови, который выбрасывается сердцем в артерию в течение короткого периода времени, что приводит к повышению кровяного давления и усилия и вызывает расширение артерии, которое именуют артериальной пульсовой волной. Технологическим и научным вкладом С. Рива-Рочи и Генриха фон Реклингхаузена является прибор и процедура для манометрического измерения усилия, которое необходимо, чтобы остановить распространение пульсовой волны, то есть систолического усилия или давления, поскольку именно последнее создает упомянутую волну.
Из вышеизложенного следует, что С. Рива-Рочи не определил, как измерять диастолическое артериальное давление косвенным способом.
В дальнейшем метод С. Рива-Рочи и Генриха фон Реклингхаузена был усовершенствован добавлением аускультации русским хирургом Николаем Сергеевичем Коротковым, который сообщил в своей диссертации: «… При дальнейшем опускании ртутного столбика манометра, прослушивают шумы систолической компрессии, которые снова переходят в тоны (во второй раз). И, наконец, все шумы пропадают. Момент прекращения шумов указывает на свободный проход пульсовой волны; то есть, в момент пропадания шумов, минимальное артериальное давление превышает давление в манжете. Из этого следует, что манометрическое значение в данный момент соответствует минимальному артериальному давлению …».
Коротков упоминает о коротких тонах, формируемых артерией, что их вид показывает часть пульсовой волны, когда сообщает «… манометрическое значение продолжает …», он подразумевает, что продолжается процесс дефляции, и, следовательно, снижения давления, оказываемого на руку манжетой, а также, что первый тон, который появляется как полный тон, сравнимый с предыдущими тонами, соответствует максимальному давлению. Как следует из описания, максимальное давление получают в результате измерения внешнего усилия с появлением первого полного тона после фактической окклюзии и ослабления усилия в результате дефляции. Данный метод не рассматривает то, что время, в течение которого наблюдается окклюзия, содержит несколько сердечных циклов без проявления тонов, и что каждый сердечный цикл производит объем, определяемый верхним концом плечевой артерии, которая должна обеспечивать проход жидкости для орошения руки, предплечья и кисти. Тем не менее вследствие окклюзии артерии, созданной манжетой, не допускающей прохода кровотока, в сегменте артерии, расположенном перед окклюдированным сегментом артерии, объем и давление увеличиваются. Последнее приводит к тому, что, при измерении внешнего усилия, направляемого появлением первого тона Короткова, величина кровяного давления изменяется вследствие переполнения кровью, обусловленного выбросами желудочка, происходящими после того, как артерия окклюдирована. В связи с вышеупомянутым переполнением возникает следующая проблема: как измерить систолическое артериальное давление с использованием косвенного способа, без создания превышения давления в результате выбросов желудочков после того, как артерия окклюдирована?
При описании тонов, служащих для определения диастолического давления с использованием косвенного способа, Николай Сергеевич Коротков сообщает: «…При дальнейшем опускании ртутного столбика манометра, прослушивают шумы систолической компрессии, которые снова переходят в тоны (во второй раз). И, наконец, все шумы пропадают. Момент прекращения шумов указывает на свободный проход пульсовой волны; то есть в момент пропадания шумов, минимальное артериальное давление в артерии превышает давление в манжете. Из этого следует, что манометрическое значение в данный момент соответствует минимальному артериальному давлению».
И Коротков прав, когда утверждает, что шумы, пропадающие в конце вследствие дефляции манжеты, являются систолическими тонами, так как пульс является эффектом, создаваемым расширением артерии в результате выброса желудочка в сердечной систоле. Усилие, прикладываемое манжетой, создается в результате уменьшения объема в концентрическом направлении, и максимальное и минимальное усилия, подлежащие измерению в артерии, направлены эксцентрично. Когда внешнее усилие окклюдирует артерию, и окклюзия постепенно облегчается дефляцией, усилие, создающее минимальный объем в артерии, не должно больше испытывать никакого воздействия, и, наконец, когда внешнее усилие, прилагаемое при инфляции, еще более снижается, оно не должно больше воздействовать на максимальное или систолическое усилие, которое будет испускать последние тона, описанные Коротковым. Когда тоны пропадают, определяют диастолическое артериальное давление на основании артериальных выраженных признаков, обусловленных взаимосвязью между усилием манжеты и артерией с систолическим артериальным давлением, а не фактическое значение диастолического артериального давления!
Выше показано, что, как вполне понятно, измерение минимального или диастолического давления с использованием способа Короткова выполняют на основании эффектов систолического артериального давления.
В связи с вышеизложенным возникает следующая проблема: как измерить диастолическое артериальное давление косвенным способом на основании его эффектов, а не эффектов систолического артериального давления?
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения проблем, связанных с существующими в данном уровне техники процедурами и устройствами для измерения диастолического артериального давления с использованием косвенного способа, настоящие новые система и способ измерения артериального давления по его эффектам измеряет диастолическое и систолическое артериальные давления на основе артериального выраженного признака в систолическом и диастолическом периодах артериального цикла, соответственно. Артериальный цикл определяют как периодически повторяющееся физическое изменение артерии во времени, которое состоит из событий, имеющих отношение к артериальной стенке и кровотоку, которое подразделяются на два периода. Первый период, который является кратковременным, характеризуется большим движением и более высоким кровяным давлением, называется периодом систолического артериального давления. Второй период, который более продолжителен, чем предшествующий период, характеризуется меньшим движением и меньшим кровяным давлением, называется периодом диастолического кровяного давления.
Для решения первой проблемы, а именно: как измерять диастолическое артериальное давление с использованием косвенного способа по его эффектам, а не эффектам, обусловленным диастолическим артериальным давлением?
Настоящее изобретение предлагает измерять диастолическое артериальное кровяное давление посредством наблюдения выраженных признаков артериальной стенки и кровотока, которые создаются или прекращаются в диастолическом периоде артериального цикла посредством приложения постепенно изменяемого контактного усилия к измеряемой артерии.
Для решения второй проблемы, а именно: как измерять систолическое артериальное давление с использованием косвенного способа, без воздействия на превышение давления в результате выбросов желудочков после того, как артерия окклюдирована?
Настоящее изобретение дополнительно предлагает процедуру измерения систолического артериального давления с использованием косвенного способа в систолическом периоде артериального цикла и без влияния на превышение давления в результате выбросов желудочков после того, как артерия окклюдирована. Кроме того, в настоящем изобретении, систолическое артериальное давление измеряют по эффектам, создаваемым или исключаемым облитерацией артерии, посредством приложения возрастающего внешнего контактного усилия, регистрации и измерения выраженных признаков, которые создаются кровотоком, артериальной стенкой и манометром в систолическом периоде артериального цикла, во время уравнивания прикладываемого внешнего усилия и усилия крови, действующего на артериальную стенку.
ЦЕЛИ СИСТЕМЫ И СПОСОБА ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ПО ЕГО ЭФФЕКТАМ
С учетом того, что в данном уровне техники отсутствуют способ и приборы, выполненные с возможностью измерения диастолического артериального давления с использованием косвенного способа, целью настоящего изобретения является создание системы и способа измерения артериального давления по его эффектам, которые отличаются простотой и высокой эффективностью при измерении диастолического артериального давления с использованием косвенного способа.
Другой целью настоящего изобретения является создание процедуры, которая позволяет измерять конкретно диастолическое артериальное давление с высокой чувствительностью, с использованием косвенного способа.
Другой целью настоящего изобретения является создание системы и способа измерения артериального давления по его эффектам, которые способны измерять систолическое артериальное давление по эффектам его воздействия на систолический период артериального цикла и диастолическое артериальное давление по эффектам его воздействия на диастолический период артериального цикла, с использованием косвенного способа.
Дополнительной целью настоящего изобретения является создание процедуры измерения диастолического артериального давления по эффектам, создаваемым диастолическим артериальным давлением, посредством приложения внешнего контактного усилия, с использованием устройства, прикладывающего измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие, посредством отслеживания явлений, создаваемых артериальной стенкой и кровотоком, с помощью датчика выраженных признаков крови. Упомянутые два элемента являются источником информации для устройства, измеряющего и регистрирующего диастолический и систолический периоды артериального цикла, которое распознает систолический и диастолический периоды в артериальном цикле, чтобы определять диастолическое и систолическое артериальные давления по их эффектам.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание устройства, измеряющего и регистрирующего диастолический и систолический периоды артериального цикла, которое, в одном варианте осуществления, является электронной системной платой, распознающей систолический и диастолический периоды в артериальном цикле, чтобы определять, соответственно, диастолическое и систолическое артериальные давления по их эффектам.
Дополнительной целью настоящего изобретения является создание процедуры более точного измерения систолического артериального давления, без превышения давления в результате сердечных сокращений, происходящих после окклюзии измеряемой артерии.
Преимущества настоящего изобретения
Преимущества настоящего изобретения состоят в косвенном измерении, впервые, диастолического артериального давления по его эффектам. При этом предоставляется возможность измерения, с использованием косвенного способа, кровяного давления, развиваемого в артерии, когда сердце начинает выброс желудочка, и сердце должно преодолевать упомянутое давление при каждом сердечном сокращении, чтобы выбросить кровь, содержащуюся в желудочке сердца, в артерию. Упомянутое измерение позволит улучшить диагностику и лечение большого числа заболеваний сердца и артерий, главным образом, заболеваний сердечной недостаточности. Дополнительное преимущество данной измерительной системы в соответствии с изобретением состоит в том, что данная система предлагает медицинским работникам процедуру и прибор для косвенного измерения диастолического артериального давления. То же относится вообще к людям, так как «при каждом повышении систолического давления на 20 мм рт. ст. или диастолического давления на 10 мм рт. ст., риск смерти человека от заболевания сердца или мозгового инсульта удваивается».
Научное основание:
В данном уровне техники, как сообщается в диссертации Jesus Bustillos Cepeda,«EL CICLO ARTERIAL» Universidad Autonoma de Tamaulipas, Mexico, Facultad de Medicina de Tampico, которая не была опубликована по причине рассмотрения дела по заявке на патент: «Артерия состоит из 3 элементов: стенки, внутренней площади поперечного сечения и кровотока. Артериальная система начинается в точке соединения аортального клапана с левым желудочком и заканчивается в капиллярах. В идеальном и основном состояниях артериальной системы существуют два вида энергии распределения крови: энергия растяжения артерий, распределяющая 40% объема, введенного в течение 0,2 секунды, которая происходит от выброса желудочка и реакции адаптации артерии; и энергия сжатия артерий, распределяющая 60% остального объема в течение 0,6 секунд, которая происходит от потенциальной упругой энергии артериальной стенки. Выброс желудочка происходит периодически и влияет на весь объем крови в артериальной системе от аорты до капилляров, в зависимости от скорости волны давления». В связи с вышеизложенным и в отношении вышеупомянутой диссертации, сообщается, что: «Периодический выброс желудочка вызывает периодические реакции артерий», и артериальный цикл происходит всегда в ответ на эффективный выброс желудочка в сердечном цикле. В связи с вышеизложенным, артериальный цикл определяют как непрерывный процесс, во время которого происходит изменение в виде периодического перемещения физической величины в артерии вследствие энергии растяжения артерии, происходящей от выброса желудочка и реакции адаптации артерии в быстрой фазе (растяжения или наполнения; 25% от времени продолжения артериального цикла), и энергии сжатия артерии, происходящей от упругой потенциальной энергии артериальной стенки в медленной фазе (сжатия или опорожнения; 75 % от времени продолжения артериального цикла). Медленное снижение давления в фазе опорожнения резко прерывается наступлением фазы наполнения и быстрым нарастанием давления, и тем самым процесс начинается снова. В течение полного артериального цикла, артерии претерпевают быстрое увеличение в объеме до достижения точки максимального давления (быстрая фаза или фаза растяжения) по мере того, как усиливается реакция адаптации на объем крови, и медленное снижение давления (медленная фаза или фаза сжатия), при этом наибольшая процентная часть объема распределяется за счет упругого восстановления и против сопротивления капилляров.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Новые аспекты, которые считаются характеристиками настоящего изобретения, будут изложены, в частности, в прилагаемой формуле изобретения. Однако электронное устройство для косвенного измерения артериального давления в соответствии с изобретением, в частности его конфигурацию, способ работы, вместе с другими целями и преимуществами упомянутого устройства, проще понять из нижеследующего подробного описания в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:
Фиг. 1-6 - схематическое изображение различных фаз выраженных признаков крови, происходящих при приложении внешнего контактного усилия к измеряемой артерии.
Фиг. 1 - первая фаза артериальных выраженных признаков, в отсутствие воздействия на диастолическое и систолическое артериальное давление.
Фиг. 2 - вторая фаза артериальных выраженных признаков, с воздействием только на систолическое артериальное давление.
Фиг. 3 - третья фаза артериальных выраженных признаков, с диастолической предварительной окклюзией или преодолением диастолического давления кровотока окклюзионным внешним усилием.
Фиг. 4 - четвертая фаза артериальных выраженных признаков, в которой осуществляется окклюзия кровотока с диастолическим артериальным давлением и имеет место воздействие только на кровоток с систолическим давлением.
Фиг. 5 - пятая фаза артериальных выраженных признаков, в которой имеет место воздействие на систолическое артериальное давление и имеет место окклюзия в диастоле, которая является фазой систолической предварительной окклюзии.
Фиг. 6 - шестая фаза артериальных выраженных признаков, с полной окклюзией систолического и диастолического артериального кровотока.
Фиг. 7 - изображение артериального цикла в нормальных физиологических условиях, имеющего признаки, регистрируемые датчиком кровотока.
Фиг. 8 - вид кривой кровотока в разных фазах, создаваемой кровотоком в систолическом и диастолическом периодах, при приложении внешнего усилия.
Фиг. 9 - график измерения диастолического артериального давления с использованием косвенного осциллометрического способа.
Фиг. 10 - график измерения диастолического и систолического артериальных давлений с использованием косвенного осциллометрического способа и с помощью системы измерения диастолического артериального давления, использующей косвенный способ.
Фиг. 11 - блок-схема электронного устройства для измерения диастолического артериального давления по его эффектам.
Фиг. 12 - вид в перспективе блок-схемы, изображающей функционирование электронного устройства, при измерении диастолического артериального давления.
Фиг. 13 - общая схема программирования системной платы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На прилагаемых чертежах и, в частности, на фиг. 1-6 показаны различные фазы артериальных выраженных признаков, при приложении возрастающего внешнего контактного усилия к артерии. Упомянутые фазы характеризуются следующим:
На фиг. 1 показана первая фаза 100, при отсутствии воздействия в систолическом периоде 105 и диастолическом периоде 110 артериального цикла 115, в которой отсутствует воздействие, создаваемое внешним усилием, на усилия кровотока или на усилия артериальных стенок. В данной первой фазе 100, артериальный кровоток или объем свободен от воздействия как при минимальном артериальном кровотоке или объеме 120, так и при максимальном артериальном кровотоке или объеме 125, при этом индикатор 130 прилагаемого усилия или давления показывает «нуль». Максимальный артериальный кровоток 125 имеет место в течение минимального времени 135, при максимальных усилии и давлении кровотока в систолическом периоде 105, занимающем 25% артериального цикла 115. Минимальный артериальный кровоток 120 имеет место в течение максимального времени 140, при минимальных усилии и давлении кровотока в диастолическом периоде 110, занимающем 75% артериального цикла 115.
На фиг. 2 показана вторая фаза 200, соответствующая влиянию на усилия в систолическом периоде 105 артериального цикла 115, при отсутствии влияния на усилия крови в диастолическом периоде 110. На фиг. 2 изображена вторая фаза 200, в которой объем или кровоток артериальной крови уже испытывает воздействие, при этом показано, что прилагаемое усилие или давление 145 имеет некоторую величину на заданном участке 150, регистрируемую индикатором 130 усилия, показывающим значение «20». Максимальный кровоток или объем 125 артерии проявляет выраженные признаки, так как кровоток в систолическом периоде 105 изменяется, при этом упомянутые выраженные признаки относятся, помимо прочего, к шумам 155, которые регистрируются датчиками. Минимальный кровоток или объем 120 не показывает изменений.
На фиг. 3 показана третья фаза 300, с воздействием в систолическом 105 и диастолическом 110 периодах артериального цикла 115 (предварительная окклюзия диастолического давления). В данной фазе 300, воздействие оказывают на максимальное и минимальное давления в соответствующие периоды. В данной третьей фазе 300, прилагаемое усилие или давление 145 имеет некоторую величину на заданном участке 150, которая регистрируется индикатором 130 усилия, показывающим значение «40». Максимальный кровоток или объем 125 проявляет выраженные признаки, так как систолический период 105 изменяется, при этом данные выраженные признаки относятся к тонам 155. Минимальный кровоток 120 проявляет выраженные признаки, так как в диастолическом периоде 110 имеет место воздействие на объем.
На фиг. 4 показана четвертая фаза 400, в которой воздействие испытывают диастолическое и систолическоле артериальные давления. Данная фаза считается фазой полной окклюзии в диастоле. В данной четвертой фазе 400, прилагаемое усилие или давление 145 имеет некоторую величину на заданном участке150, регистрируемую индикатором 130 усилия, показывающим значение «60». Максимальный кровоток 125 проявляет выраженные признаки, так как пространство, в котором проходит артерия, уменьшается усилием в систолическом периоде 105, при этом упомянутые выраженные признаки относятся, помимо прочего, к тонам 155, которые, в данной фазе, создаются прерывистыми коллизиями, вихревыми движениями и колебаниями артериальной стенки. Минимальный кровоток или объем 120 исчезает вместе с его выраженными признаками, так как прилагаемое давление или усилие 145 уравнивались с кровяным давлением или усилием в диастолическом периоде 110, когда в сегменте артерии определяют минимальное или диастолическое кровяное давление.
На фиг. 5 представлена пятая фаза 500, в которой на систолическое артериальное давление, диастолическую окклюзию и ослабление кровотока оказывается воздействие, показанное на фиг. 5. Данная фаза считается фазой систолической предварительной окклюзии. В данной пятой фазе 500, прилагаемое усилие или давление 145 имеет некоторую величину на заданном участке 150, регистрируемую индикатором 130 усилия, показывающим значение «80». Максимальный кровоток или объем 125 проявляет выраженные признаки, так как систолический период 105 изменяется, при этом данные выраженные признаки относятся, помимо прочего, к шумам 155, которые, в данной фазе, создаются прерывистыми коллизиями, вихревыми движениями и колебаниями артериальной стенки, которые ослаблены по сравнению с четвертой фазой 400, которая является фазой диастолической окклюзии. Минимальный объем или кровоток 120 остаются без выраженных признаков, так как прилагаемое давление или усилие 145 превышает кровяное давление или усилие в диастолическом периоде 110.
На фиг. 6 показана шестая фаза 600, в которой имеют место полная систолическая и диастолическая окклюзия. В данной шестой фазе 600, прилагаемое давление или усилие 145 имеет некоторую величину на заданном участке 150, регистрируемую индикатором 130 усилия, показывающим значение «100». Максимальный кровоток или объем 125 не проявляет выраженных признаков, так как прилагаемое давление или усилие 145 уравнивались с усилием или давлением крови в систолическом периоде 105, когда в сегменте артерии определяется максимальное или систолическое кровяное давление, при этом упомянутые выраженные признаки полностью пропадают.
Чтобы понять артериальный цикл, следует изучить, в частности, фиг. 7, на которой изображен артериальный цикл 700 в нормальных физиологических условиях и с характеристиками, зарегистрированными датчиком кровотока. Артериальный цикл 700 представлен в целом и состоит из фазы растяжения и повышенного артериального давления, соответствующего систолическому периоду 705. В данном случае, левый желудочек выбрасывает объем крови в артериальную систему, при этом, объем артерий быстро увеличивается за счет растяжения до достижения точки максимального давления, в виде адаптивной реакции на упомянутое увеличение объема. Данный процесс называется фазой 710 адаптации и заканчивается фазой 715 предельного растяжения, в которой давление и скорость кровотока достигают максимальной величины в артериальном цикле 700. Затем следует конечная систолическая фаза 720, в которой кровяной давление снижается, и заканчивается в начале начальной диастолической фазы 725, которая отличается резким ослаблением кровотока. Именно в данный момент начинается диастолический период 730 артериального цикла 700, и данный период соответствует медленному замедлению снижения давления и занимает 75% всего времени данного артериального цикла 700.
Диастолический период 730 состоит из трех фаз. Из данных фаз, первая фаза соответствует начальной диастолической фазе 725 и продолжается альфа-гемодинамическим прогибом 735, который, подобно другим гемодинамическим прогибам, состоит из пристеночного давления, кровяного давления, потока и скорости, имеющей некоторую величину. Для их идентификации применяют буквы греческого алфавита от альфа для прогиба с максимальной величиной в порядке уменьшения величины, буквы бета, гамма и дельта. Упомянутый альфа-гемодинамический прогиб 735 соединяется частотами 740 небольшой амплитуды с бета-гемодинамическим прогибом 745. Диастолический период 730 заканчивается резким прерыванием гемодинамического прогиба или низкочастотной фазы вследствие резкого наступления фазы 710 расширения систолического периода 705 артериального цикла 700.
В частности, на фиг. 8 показана кривая 800 кровотока в различных фазах, полученная в результате артериальных выраженных признаков, которые ранее показаны на фиг. 1 - 6. На данной кривой 800 кровотока, первая фаза 100 изображена в отсутствие воздействия внешнего контактного усилия и характеризуется максимальным кровотоком 125, соответствующим систолическому периоду 105, и минимальным кровотоком 120, соответствующим диастолическому периоду 110; вторая фаза 200, испытывающая воздействие усилия, в которой только максимальный кровоток 125, соответствующий систолическому периоду 105, испытывает воздействие, и минимальный кровоток 120, соответствующий диастолическому периоду 110, не испытывает воздействия; в третьей фазе 300 присутствуют выраженные признаки, так как максимальный кровоток 125, соответствующий систолическому периоду 105, изменяется, и минимальный кровоток 120, соответствующий диастолическому периоду 110, также испытывает воздействие; в четвертой фазе 400 присутствуют выраженные признаки изменения максимального кровотока 125, соответствующего систолическому периоду 105, а минимальный кровоток 120 пропадает вместе с его выраженными признаками в момент, когда определяют минимальное или диастолическое кровяное давление; в пятой фазе 500 присутствуют выраженные признаки изменения максимального кровотока 125, соответствующего систолическому периоду 105, который становится значительно ослабленным, а минимальный кровоток 120 продолжает оставаться окклюдированным; и в шестой фазе 600 отсутствуют выраженные признаки изменения максимального кровотока 125 систолического периода 105, так как внешнее контактное усилие или давление уравнялось с давлением или усилием кровотока в данном систолическом периоде 105 в момент, когда определяют максимальное или систолическое кровяное давление, и при этом минимальный кровоток 120 в диастолическом периоде 110 остается окклюдированным.
На фиг. 9 чертежей представлен график сигнала датчика давления. На чертеже после того, как артерия окклюдирована, давление выдается посредством записи сигнала, и на верхнем графике показана временная зависимость давления в миллиметрах ртутного столба, а на нижнем графике - временная зависимость амплитуды 3 волны давления. Оба графика представляют волну для определения систолического кровяного давления в систолическом периоде артериального цикла 3. Проявление волны диастолического артериального давления наблюдается в диастолическом периоде 4 артериального цикла, а также заметны первая чрезвычайно сильная волна 2 и вторая чрезвычайно сильная волна 1.
На фиг. 10 представлен график, поясняющий измерение диастолического и систолического артериальных давлений с использованием косвенного осциллометрического способа 4, в сравнении с системой измерения диастолического артериального давления, использующей косвенный способ 2. На фигуре показан график 1 обработанного сигнала датчика кровотока, представляющий систолический период 11, а также диастолический период 12, до приложения усилия некоторой величины; столбчатый график сигнала 2 артериального кровотока, который отражает систолический период 11 и диастолический период 12, до приложения усилия некоторой величины, показывает время измерения диастолического артериального давления с помощью системы измерения диастолического давления, использующей косвенный способ, в диастолическом периоде 5 артериального цикла, время измерения систолического артериального давления с помощью системы измерения диастолического давления, использующей косвенный способ, в диастолическом периоде 6 артериального цикла, диапазон измерения осциллометрического систолического артериального давления 7, диапазон изменения давления для осциллометрического диастолического артериального давления 8.
С другой стороны, на фиг. 11 показано электронное устройство 2000 для обработки, анализа и записи артериального выраженного признака. Упомянутое устройство состоит из 6 блоков: первого блока 2050 основной платы обработки данных, второго блока 2100 платы датчика давления, третьего блока 2150 платы датчика кровотока, четвертого блока 2200 платы фонографического датчика, пятого блока 2250 платы лазерного датчика, шестого блока 2300 платы датчика колебаний, при этом упомянутая электронная плата 2000 содержит дополнительные платы 2350, порты 2400 ввода или вывода, память 2450, экранный вывод 2500 и порт 2550 питания.
На фиг. 12 показана, в частности, блок-схема, поясняющая функционирование элементов для измерения артериального давления, содержащая внутренние элементы электронного устройства 2000 для обработки, анализа и записи артериального выраженного признака. При воздействии внешним давлением на артерию, датчик 2600 давления формирует и передает сигнал в упомянутую плату 2100 параллельно с информацией, полученной датчиком 2650 кровотока и переданной в упомянутую плату 2150. Данные платы 2150 и 2100 обрабатывают и передают сигналы в основную плату 2050 обработки данных, в которой упомянутые сигналы распознаются вследствие того, что каждый артериальный выраженный признак представляется характерным сигналом в упомянутой электронной плате 2050. Сигнал, соответствующий регистрации артериального выраженного признака, сравнивается с сигналом платы 2100 датчика давления, чтобы выдать измеренное значение диастолического артериального давления.
Вышеупомянутый порядок работы применяется в случае других датчиков и плат. При воздействии внешним давлением на артерию, датчик 2600 давления формирует и передает сигнал в упомянутую плату 2100 параллельно с информацией, полученной применяемым датчиком, который может быть фонографическим датчиком 2700, лазерным датчиком 2750 и датчиком 2800 колебаний, и передаваемой в соответствующую плату 2200, 2250, 2300. В то же время упомянутые платы 2200, 2250, 2300 и 2100 обрабатывают и передают сигналы в основную плату 2050 обработки данных, в которой упомянутые сигналы распознаются вследствие того, что каждый артериальный выраженный признак представляется характерным сигналом в упомянутой электронной плате 2050. Сигнал, соответствующий регистрации артериального выраженного признака, сравнивается с сигналом платы 2100 датчика давления, чтобы выдать измеренное значение диастолического артериального давления.
Настоящее изобретение состоит из шестиэтапной процедуры и трех средств: способа косвенного измерения диастолического артериального давления (MIPAD), который управляет задачами первого устройства, которое прилагает измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие (ApFGM); второго устройства для обнаружения артериальных выраженных признаков (SMA); и третьего устройства, которое является устройством измерения и регистрации диастолического и систолического периодов артериального цикла (MDCA).
Кроме того, система и способ измерения артериального давления по его эффектам позволяют измерять систолическое артериальное давление, без превышения давления, обусловленного сердечными сокращениями, производимыми после артериальной окклюзии.
Как ранее указано, настоящее изобретение относится к системе и способу измерения артериального давления по его эффектам, а также для измерения систолического артериального давления. Оба измерения выполняются на основании наблюдений артериальных выраженных признаков (MA), которые именуются также выраженным признаком артериального цикла (MCA), и данные признаки определяются как физические свойства артериальной стенки и кровотока при воздействии усилия, прилагаемого к артерии, или в отсутствие такого воздействия. Артериальные выраженные признаки кровотока представляют собой время продолжительности систолического и диастолического периодов артериального цикла, изменения давления, изменения движения кровотока, изменения скорости, изменения температуры, изменения объема, изменения вязкости, изменения массы и плотности; и артериальные выраженные признаки, основанные на поведении артериальной стенки, представляют собой продолжительности периодов, изменения сегментов или площадей поперечных сечений артерии, изменения периметра, изменения длины, изменения пристеночного давления и изменения колебаний.
Система и способ измерения артериального давления по его эффектам содержит устройство, которое должно прижимать артерию. Данное устройство называют «устройством, прилагающим измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие», и определяют как устройство, предназначенное для постепенного приложения измеримого усилия к измеряемой артерии, чтобы облитерировать данную артерию и иметь данные о величине приложенной силы. Данное устройство является одним из устройств, наиболее широко используемых в данной области техники, и данное устройство, предпочтительно, является манжетой, соединенной с датчиком давления. В другом варианте осуществления, данное устройство может быть зажимом или наконечником. Устройство для регистрации артериальных выраженных признаков, называемое «датчиком артериальных выраженных признаков», определяют как устройство, которое, при размещении на измеряемом сегменте артерии, позволяет регистрировать и выдавать величину некоторого артериального выраженного признака в течение времени, соответствующего систолическому периоду и диастолическому периоду артериального цикла. В данном варианте осуществления, упомянутое устройство является датчиком кровотока, записывающим и выдающим сигналы движения крови в измеряемом сегменте артерии, и применяется в следующих вариантах осуществления: датчик давления, лазерный датчик, датчик вибраций и фонографический датчик. Устройство, получающее величину артериальных выраженных признаков, выдаваемую датчиком артериальных выраженных признаков, и амплитуду сигнала датчика давления для выдачи измеренного значения артериального давления в систолическом периоде и диастолическом периоде артериального цикла, называется устройством для измерения и регистрации диастолического и систолического периодов артериального цикла. В данном варианте осуществления, авторы используют «электронное устройство для обработки, анализа и записи артериальных выраженных признаков», которое содержит центральную схемную плату в составе комплексного электронного оборудования и в изменяемой форме, в конструктивном варианте осуществления, подлежащем адаптации, к конструкции нескольких измерительных приборов, предназначенных для той же цели, а также программу плат для общего взаимодействия электронных устройств. Упомянутое устройство состоит из системной платы с критическими подсистемами, например портами, соединителями, системной памятью, звуковой платой, платой датчика кровотока и платой датчика давления с вариантами осуществления платы лазерного датчика, платы датчика колебаний, платы фонографического датчика и основной платы обработки данных. Последняя плата является платой, в которой сигналы, полученные из датчика давления, обрабатываются осциллометрическим способом или сравниваются с датчиком кровотока со следующими вариантами осуществления лазерного датчика, датчика колебаний и фонографического датчика, чтобы записывать и выдавать значение систолического или диастолического давления на основании артериального выраженного признака систолического периода и диастолического периода артериального цикла. Данное устройство может быть по существу механическим, с градуированной шкалой, содержащей индикаторы, перемещающиеся в ответ на волны давления и декомпрессии. Способ регистрации артериального выраженного признака, соответствующего давлению в систолическом периоде и диастолическом периоде артериального цикла, называется процедурой косвенного измерения диастолического артериального давления, и данную процедуру определяют как процедуру для идентификации и различения систолического периода и диастолического периода артериального цикла на основании выраженных признаков, получаемых от измеряемой артерии с приложением или без приложения внешнего контактного усилия, чтобы измерять диастолическое артериальное давление путем уравнивания внешнего усилия, прикладываемого к артерии, с усилием, прилагаемым кровью к артериальной стенке, посредством облитерации артерии в диастолическом периоде артериального цикла в варианте осуществления с освобождением артерии в данном периоде артериального цикла; и, кроме того, измерять систолическое артериальное давление без воздействия на превышение давления, создаваемое сердечными сокращениями после артериальной окклюзии, и в систолическом периоде артериального цикла.
Совместная разработка системы и способа измерения артериального давления по его эффектам содержит следующее
Первый этап: Устройство, прилагающее измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие (ApFGM) и датчик артериальных выраженных признаков размещают на измеряемой артерии. Упомянутый датчик регистрирует артериальные выраженные признаки и передает их в устройство, измеряющее и регистрирующее диастолический период и систолический период артериального цикла (MDCA). Устройство MDCA анализирует и различает артериальные выраженные признаки, с определением большой и малой величин, зависящих от времени с периодическим характером, при этом установлено, что артериальный выраженный признак, содержащий большую и малую величины, зависящие от времени, называется артериальным циклом; на основании артериального цикла выполняют различение величин артериальных выраженных признаков, зависящих от времени. Получают большую величину с меньшей продолжительностью во времени, которую называют систолическим периодом, и получают также артериальный выраженный признак с меньшей величиной и большей продолжительностью во времени, которую называют диастолическим периодом артериального цикла. С использованием устройства, прилагающего измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие (ApFGM), прилагают внешнее контактное усилие до предела отсутствия воздействия на систолические артериальные кровоток и давление. Данный этап заканчивается до оказания воздействия внешнего усилия на систолический кровоток.
Второй этап: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройства, применяемого на первом этапе, вплоть до регистрации артериальных выраженных признаков, соответствующих систолическому периоду, которые изменяются в отношении физических свойств, которые они представляют на первом этапе. Артериальные выраженные признаки диастолического периода продолжают быть такими же, как на первом этапе, так как только систолический период артериального цикла испытывает воздействие прилагаемого внешнего контактного усилия.
Третий этап: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе, пока не будет зарегистрировано, что артериальные выраженные признаки, соответствующие диастолическому периоду, изменяются в отношении физических свойств, которые они представляют на первом этапе, в связи с тем, что величина прилагаемого усилия повлияла на артериальный кровоток в диастолическом периоде артериального цикла, и кровоток систолического периода продолжает испытывать воздействие. Данный третий этап называется диастолическим предокклюзионным этапом, так как данный этап регистрируется, до того как происходит облитерация артерии в диастолическом периоде, и заканчивается незадолго перед тем, как достигается полная облитерация в диастолическом периоде артериального цикла.
Четвертый этап: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе, пока не будет зарегистрировано, что выраженные признаки кровотока, соответствующие диастолическому периоду, пропадают в связи с тем, прилагаемое внешнее контактное усилие облитерирует артерию в диастолическом периоде артериального цикла и не допускает кровотока в данном периоде. При этом диастолическое артериальное давление измеряют уравниванием усилия, прилагаемого к измеряемой артерии, с величиной усилия, прилагаемого кровью к артериальной стенке, на основании артериальных выраженных признаков, соответствующих прекращению кровотока, из диастолического периода артериального цикла. Артериальные выраженные признаки систолического периода еще присутствуют, так как усилие крови в данном периоде превышает прилагаемое внешнее контактное усилие.
Пятый этап: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе, с регистрацией того, что артерия в течение времени, соответствующего диастолическому периоду, продолжает оставаться облитерированной, и, в систолическом периоде артериального цикла, кровоток заметно ослабляется в сравнении с четвертым этапом. Данный пятый этап называется также предокклюзионным систолическим этапом, так как данный этап заканчивается незадолго до того, как артерию облитерируют в систолическом периоде.
Шестой этап: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия и анализа выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе, и регистрации того, что артериальные выраженные признаки артериального цикла в его систолическом периоде полностью пропадают, так как артерия полностью облитерирована.
В дополнение к данной шестой стадии, при регистрации пропадания артериальных выраженных признаков из систолического периода артериального цикла, систолическое артериальное давление измеряют уравниванием усилия, прилагаемого к измеряемой артерии, с величиной усилия, прилагаемого кровью к стенке артерии, без превышения давления из-за сердечных сокращений, производимых после артериальной окклюзии.
В одном варианте осуществления, диастолическое артериальное давление в данных новых системе и способе измерения артериального давления по его эффектам измеряют при освобождении артерии посредством снятия постепенно изменяемого внешнего контактного усилия с предварительно окклюдированной артерии до тех пор, пока усилие, прилагаемое кровью к артериальной стенке в диастолическом периоде артериального цикла, не превысит прилагаемое внешнее усилие.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предложена процедура измерения диастолического артериального давления (MIPAD) с использованием косвенного способа путем управления функциями устройства, прилагающего измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие (ApFGM), которое, в настоящем варианте осуществления, является манжетой, соединенной с датчиком давления; датчиком артериальных выраженных признаков (SMA), который, в настоящем варианте осуществления, является датчиком кровотока; устройством для измерения и регистрации диастолического периода и систолического периода артериального цикла (MDCA), которое, в настоящем варианте осуществления, является электронной системной платой, работающей, по существу, как показано на фиг. 13, в двух контурах и двумя подсистемами, при этом первые контур и подсистема 3190 служат для управления и измерения артериального давления, и вторые контур и подсистема 3010 служат для сбора, подготовки и анализа данных сигналов, получаемых из датчика SMA 3020 артериальных выраженных признаков.
Настоящий вариант осуществления изобретения содержит измерение диастолического и систолического артериальных давлений на основании, соответственно, диастолического и систолического периодов артериального цикла. Данные измерения выполняют путем исполнения процедуры измерения диастолического артериального давления с использованием косвенного способа (MIPAD), который управляет функциями устройств ApFGM, SMA и MDCA вплоть до получения результата измерения диастолического артериального давления и, дополнительно, систолического артериального давления в систолическом периоде, без превышения давления, обусловленного сердечными сокращениями, производимыми после артериальной окклюзии.
Нижеследующая процедура, предпочтительно, использует в качестве устройства, прикладывающего измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие, (ApFGM), манжету, соединенную с датчиком давления, и в качестве датчика артериальных выраженных признаков (SMA), в настоящем варианте осуществления, датчик кровотока. Однако, в других вариантах осуществления, в качестве устройства ApFGM можно применить любое устройство, позволяющее прикладывать давление, например наконечник или зажим, и в качестве устройства SMA можно применить любое устройство, позволяющее регистрировать и измерять изменения давления, изменения движения кровотока, изменения скорости, изменения температуры, изменения объема, изменения вязкости, изменения массы и плотности, а также изменения сегмента или площади поперечного сечения артерии, изменения диаметра, изменения периметра, изменения длины, изменения пристеночного давления и изменения колебаний.
В настоящем варианте осуществления, система и способ измерения артериального давления по его эффектам, объединяющие способ MIPAD (способа косвенного измерения диастолического артериального давления) и устройства ApFGM, SMA и MDCA, содержат следующие этапы:
Первый этап способа MIPAD: В настоящем варианте осуществления, манжету, соединенную с датчиком давления (устройством ApFGM), накладывают на измеряемую артерию. С помощью преобразователя упомянутый датчик измеряет давление, создаваемое в манжете, в продолжение всего измерительного процесса и на дистальном конце (в направлении кисти руки) измеряемой артерии. Датчик давления (SMA) размещают за манжетой, и упомянутый датчик содержит преобразователь, чтобы принимать артериальные выраженные признаки и преобразовывать их в электрический сигнал, подлежащий передаче вместе с сигналом, передаваемым датчиком давления, в электронную системную плату (MDCA). Данная плата MDCA фильтрует и анализирует для выборки и сканирования сигналы, полученные из преобразователя кровотока, при этом профили и рабочие диапазоны сигналов анализируются и настраиваются для передачи в контроллер и для обработки в нем. Программа системной платы во втором контуре (как показано на фиг. 13) или подсистеме заключается в пропускании электрического сигнала через полосовой фильтр 3030. Получаемый сигнал дает абсолютные значения 3040, и выполняют увеличение сигнала 3050 для подготовки. И, наконец, сигнал проходит через низкочастотный фильтр 3060, и начинается анализ данных, при этом вторые контур и подсистема 3010 собирают данные изменения движения крови, разграничивающие систолический период и диастолический период 3070 артериального цикла, и измеряют любое изменение в каждом из данных периодов. В частности, данная обработка состоит из различения сигнала на основании его амплитуды и частоты, вследствие чего сигналы большой и малой амплитуды записываются в зависимости от времени и имеют периодический характер. На основании результатов данного анализа и проведения различия устанавливается, что группа артериальных выраженных признаков содержит сигналы большой амплитуды и малой амплитуды, которые повторяются во времени. Данную группу называют артериальным циклом. Артериальный цикл состоит из большей величины с меньшей продолжительностью во времени, которую называют систолическим периодом, и артериальным выраженным признаком с меньшей величиной и большей продолжительностью во времени, которую называют диастолическим периодом артериального цикла; с манжетой, (ApFGM) наложенной на руку пациента, при некоторой скорости во время всего процесса измерения давления. Внешнее контактное усилие прилагают вплоть до достижения предела отсутствия влияния на систолическое артериальное давление и кровоток. Данный этап заканчивается до того, как систолический кровоток испытывает воздействие внешнего усилия.
Второй этап способа MIPAD: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе, вплоть до регистрации артериальных выраженных признаков, соответствующих систолическому периоду, которые изменяются в отношении физических свойств, которые они представляют на первом этапе. Артериальные выраженные признаки диастолического периода продолжают быть такими же, как на первом этапе, так как только систолический период артериального цикла испытывает воздействие прилагаемого внешнего контактного усилия.
Третий этап способа MIPAD: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе, пока не будет зарегистрировано, что артериальные выраженные признаки, соответствующие диастолическому периоду, изменяются в отношении физических свойств, которые они представляют на первом этапе, в связи с тем, что величина прилагаемого усилия повлияла на артериальный кровоток в диастолическом периоде артериального цикла, и кровоток систолического периода продолжает испытывать воздействие. Данный третий этап называется диастолическим предокклюзионным этапом, так как данный этап регистрируется, до того как происходит облитерация артерии в диастолическом периоде, и заканчивается незадолго перед полной облитерацией в диастолическом периоде артериального цикла.
Четвертый этап способа MIPAD: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе. Выборки изменений обеспечиваются через каждую миллисекунду, и их амплитуды анализируются и сравниваются, пока не будет зарегистрировано, что артериальные выраженные признаки, соответствующие диастолическому периоду, пропадают, с нахождением нулевого или минимального диапазона 3080 амплитуд, в связи с тем, прилагаемое внешнее контактное усилие облитерирует артерию в диастолическом периоде артериального цикла, с блокированием кровотока в данном периоде. При обнаружении данного значения включается прерывание 3090, во время которого получают значение давления, определяемое в первом контуре и первой подсистеме 3120. Данное значение сохраняется в памяти 3100 и соответствует значению диастолического давления, получаемому в результате уравнивания усилия, прилагаемого к измеряемой артерии, с величиной усилия, прилагаемого кровью к артериальной стенке, на основании артериальных выраженных признаков, соответствующих пропаданию кровотока, из диастолического периода артериального цикла. Если изменение амплитуды сигнала в диастолическом периоде не достигает нулевого или минимального диапазона, то поиск продолжается на третьем этапе, пока данное значение 3200 четвертого этапа не будет определено, в то время как артериальные выраженные признаки систолического периода продолжают присутствовать, так как усилие крови в данном периоде превышает прилагаемое внешнее контактное усилие.
Пятый этап способа MIPAD: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе, с регистрацией того, что артерия в течение времени, соответствующего диастолическому периоду, продолжает оставаться облитерированной, и, в систолическом периоде артериального цикла, кровоток заметно ослабляется в сравнении с четвертым этапом. Как только значение диастолического давления записывается, измерение повторяется, и вторая подсистема продолжает собирать данные 3130 изменения кровотока. Данный пятый этап называется также предокклюзионным систолическим этапом, так как данный этап заканчивается незадолго до того, как артерию облитерируют в систолическом периоде.
Шестой этап способа MIPAD: Данный этап состоит из продолжающегося приложения постепенно изменяемого и измеряемого внешнего контактного усилия, в дополнение к записи и анализу выраженных признаков систолического периода и диастолического периода артериального цикла посредством устройств, применяемых на первом этапе, и анализа в данном случае систолического периода артериального цикла, при этом выборки изменений анализируются и сравниваются, с регистрацией того, что артериальные выраженные признаки артериального цикла в систолическом периоде полностью пропадают, с обнаружением нулевого или минимального диапазона 3140 амплитудного значения, так как артерия полностью облитерирована. Как только данное значение 3180 определяется, оно считается соответствующим систолическому давлению и сохраняется в памяти, и отображается на экране вместе со значением 3160 диастолического давления. Если изменение амплитуды сигнала в систолическом периоде не достигает нулевого или минимального диапазона, то поиск продолжается, пока данное значение 3210 не будет определено.
Приведенный процесс продолжается, приблизительно, 1-2 минуты, когда манжета и преобразователь уже наложены на руку. После того, как найдены оба давления, система возвращается к началу двух контуров 3220, и подготавливается новое измерение.
Кроме того, на данном шестом этапе, после регистрации пропадания артериальных выраженных признаков систолического периода артериального цикла, систолическое артериальное давление измеряют уравниванием усилия, прилагаемого к измеряемой артерии, с величиной усилия, прилагаемого кровью к артериальной стенке, в систолическом периоде, без превышения давления, вызываемого сердечными сокращениями, выполняемыми после артериальной окклюзии.
На этапе оценки измерения значения диастолического давления, система проверяет, существуют ли, во-первых, по меньшей мере, три значения, равные нулю, или с минимальным диапазоном в диастолическом периоде 3080, и, во-вторых, по меньшей мере, три значения, равные нулю, или с минимальным диапазоном в систолическом периоде 3140, и затем принимается решение, чтобы определить значение или данные, полученные в датчике 3120, 3180 давления, и определить значения диастолического и систолического давления. Для первого прерывания 3090 во время получения сохраняемого значения датчика давления предлагается использовать первое значение из трех значений, полученных в диастолическом периоде, которые равны нулю. Затем получают первое значение из трех значений, которые равны нулю в систолическом периоде, для второго прерывания 3150, во время которого получают значение датчика давления на этот раз.
В альтернативном варианте осуществления, в дополнение, на шестом этапе способа MIPAD, используют, в качестве устройства SMA, датчик давления, и осциллометрический способ; записывают и анализируют сигналы. Сигнал колебания давления в течение систолического периода артериального цикла на данном этапе пропадает, и остаются только чрезвычайно сильные сигналы колебания давления, так как внешнее давление, прилагаемое в данный момент времени, превышает давление, прилагаемое кровью к артериальной стенке. Однако пульсовая волна в соседней артерии передает в устройство, прилагающее измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие, чрезвычайно сильные артериальные пульсовые волны, регистрируемые датчиком давления, которые считаются минимальным опорным диапазоном или значением, или нулевым значением. На данном шестом этапе способа MIPAD систолическое артериальное давление измеряют уравниванием усилия, прилагаемого к измеряемой артерии, с величиной усилия, прилагаемого кровью к артериальной стенке.
При использовании различных устройств SMA предварительно требуется определить минимальный опорный диапазон или значение, или нулевое значение для каждого устройства SMA.
В альтернативном варианте осуществления, диастолическое артериальное давление можно измерять с использованием способа с освобождением артерии (MDA), применяющего косвенный способ, в настоящих новых системе и способе измерения артериального давления по его эффектам посредством ослабления действия на предварительно окклюдированную артерию постепенно изменяемого внешнего контактного усилия до тех пор, пока не создастся возможность для того, чтобы усилие, прилагаемое кровью к артериальной стенке в диастолический период артериального цикла, преодолело приложенное внешнее усилие.
Первый этап способа MDA: При использовании электронного устройства для обработки, анализа и записи артериальных выраженных признаков данное устройство записывает и анализирует сигналы платы датчика артериальных выраженных признаков и платы устройства, прилагающего измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие. Размещают датчик артериальных выраженных признаков и устройство, прилагающее измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие, на измеряемой артерии, прикладывают усилие к измеряемой артерии, пока данную артерию не облитерируют.
Кроме того, на данном этапе освобождения артерии, если датчик артериальных выраженных признаков является датчиком давления и применяется осциллометрический способ, то должны выполняться запись и анализ только сигналов от данного датчика, так как колебательный сигнал датчика давления содержит сигнал артериальных выраженных признаков из систолического периода и диастолического периода артериального цикла и сигнал устройства, прилагающего измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие.
Второй этап способа MDA: Данный этап состоит из ослабления измеряемого, постепенно изменяемого внешнего контактного усилия, прикладываемого к измеряемой артерии, записи и анализа сигналов таким же образом, как на первом этапе освобождения артерии, с содержанием его дополнительной формы с датчиком давления и осциллометрическим способом, до тех пор, пока не будут зарегистрированы артериальные выраженные признаки, соответствующие состоянию, в котором артериальный систолический кровоток преодолел приложенное внешнее усилие.
Третий этап MDA: Данный этап состоит из продолжающегося ослабления измеряемого, постепенно изменяемого внешнего контактного усилия, прикладываемого к измеряемой артерии, и записи и анализа сигналов таким же образом, как на первом этапе освобождения артерии, включая его дополнительную форму с датчиком давления и осциллометрическим способом, до тех пор, пока не будут зарегистрированы артериальные выраженные признаки, соответствующие состоянию, в котором артериальный кровоток в диастолическом периоде артериального цикла преодолел приложенное внешнее усилие. При этом измеряют диастолическое артериальное давление, которое способно преодолеть внешнее контактное усилие, прилагаемое к артерии.
В дополнение к данному этапу, в случае, когда датчик артериальных выраженных признаков является датчиком давления, и подлежащий использованию способ является осциллометрическим способом, сигналы записывают и анализируют с использованием упомянутого электронного устройства с первого этапа, на основании датчика давления, так как колебательный сигнал датчика давления содержит сигнал из устройства, прилагающего измеряемое, постепенно изменяемое внешнее контактное усилие. На данном этапе регистрируются колебания артериального давления, соответствующие появлению диастолического артериального давления артериального цикла, и измеряется диастолическое артериальное давление, так как данное давление преодолело внешнее усилие, прилагаемое к измеряемой артерии, по регистрации появления колебания в диастолическом периоде, в дополнение к колебанию, присутствующему в систолическом периоде артериального цикла.
Такое же измерение диастолического артериального давления, по желанию, можно выполнять на приведенном третьем этапе освобождения артерии посредством идентификации следующих артериальных выраженных признаков и с использованием следующих датчиков:
При использовании фонографического датчика или датчика кровотока регистрируют появление второго шума или тока крови из диастолического периода артериального цикла, регистрируют пропадание прерывистых коллизий артериальных стенок, регистрируют появление скорости кровотока из диастолического периода артериального цикла, регистрируют появление колебаний артериальных стенок в диастолическом периоде артериального цикла, регистрируют изменения плотности частотного спектра в диастолическом периоде артериального цикла, регистрируют изменение диаметра или объема артерий в диастолическом периоде артериального цикла. При использовании температурного датчика регистрируют изменение температуры в диастолическом периоде артериального цикла.