СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ
METHOD FOR ARTERIAL PRESSURE MEASUREMENT

Предлагаемое изобретение относится к медицине, в частности к физиологии и кардиологии, может быть использовано как в клинических, так и в экспериментальных исследованиях.
Известен способ определения артериального давления (АД) методом Короткова [Медицинские приборы. Разработка и применение / Под ред. Ревенко С.В. - М.: Медицинская книга, 2004. - С.326-330], по которому измеряют диастолическое и систолическое артериальное давление.
Недостатками этого решения являются необходимость создания высоких уровней давления в пережимной манжете, превышающих величину систолического давления в артерии, а также то, что между измерением диастолического и систолического давления проходит время не менее 15-20 с. Таким образом, измеряемые величины давления относятся к сердечным циклам, отстоящим далеко друг от друга.
Известен также тахоосциллографический метод (ТО) измерения АД, предложенный Н.Н.Савицким [Савицкий Н.Н. Некоторые методы исследования и функциональной оценки системы кровообращения. Медгиз, 1956]. В основе ТО метода лежит принцип измерения изменения объема конечности, которое происходит под действием пульсирующего тока крови в магистральных сосудах. Этот метод позволяет измерять диастолическое (Рмин), среднее динамическое (Рср), боковое систолическое (Рбс) и конечное (Рмакс) систолические давления в магистральном артериальном сосуде конечности, на которую наложена пережимная измерительная манжета. По указанным выше значениям АД рассчитывают величины пульсового (dP Рбс Рмин) и ударного (Руд Рмакс Рбс) АД. Погрешность измерения первых четырех показателей АД по данным автора составляет 5 мм рт.ст. при скорости подъема давления в пережимной манжете 4-5 мм рт.ст./с.
Недостатком этого способа является ряд инструментальных и методических недоработок, которые резко увеличивают погрешность измерений.
За прототип принят способ измерения артериального давления [см. патент №2088143 РФ, кл. A61B 5/05, БИ от 27.08.1997 г.], включающий регистрацию и анализ осциллограмм артериальных сосудов в процессе нарастания давления в пережимной измерительной манжете с последующим электрическим и графическим преобразованием. Регистрацию и анализ объемной осциллограммы (ОСГ) артериальных сосудов производят в полосе частот от 0-0,1 Гц до 40-60 Гц, компрессию пережимной измерительной манжеты продолжают до момента появления волн ОСГ с максимальной амплитудой при выходе на плато диастолической части кривой ОСГ, величину диастолического артериального давления (Рд) определяют в момент начала отклонения вниз диастолической части кривой ОСГ по величине давления в пережимной измерительной манжете, величину среднего динамического артериального давления (Рср) определяют по величине давления в пережимной измерительной манжете в момент прекращения компрессии, после чего боковое систолическое давление рассчитывают по формуле Рс Рд+(А2/A1) (Рср Рд), где A1 - среднее арифметическое амплитуд, составляющих один цикл осциллограммы до появления признака диастолического давления на осциллограмме; A2 - максимальная амплитуда ОСГ в этом цикле; Рд и Рср - измеренные диастолическое и среднее динамическое артериальные давления соответственно.
Недостатком прототипа является низкая точность измерений за счет графического метода анализа осциллограмм с линейной аппроксимацией, что приводит к субъективной оценке давления и его неопределенности из-за отсутствия нормированных мер отсчета, т.к. амплитудные характеристики изменяются также от времени. Это вызывает методическую и динамическую погрешности.
Технической задачей способа является повышение точности за счет проведения аппроксимации по экспоненциальному закону.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе измерения артериального давления, включающем регистрацию и анализ осциллограмм артериальных сосудов в процессе нарастания давления в пережимной измерительной манжете с последующим электрическим преобразованием, регистрацию и анализ объемной осциллограммы (ОСГ) артериальных сосудов производят в полосе частот от 0-0,1 Гц до 40-60 Гц, компрессию пережимной измерительной манжеты выходе на плато диастолической части кривой ОСГ, величину диастолического артериального давления (Рд) определяют в момент начала отклонения вниз диастолической части кривой ОСГ по величине давления в пережимной измерительной манжете, в отличие от прототипа вводят меру отсчета в виде информативных параметров динамической характеристики, а именно предельного значения амплитуды и постоянной времени, для этого на диастолической части осциллограммы регистрируют текущую амплитуду в первый момент времени и измеряют вторую амплитуду в кратный момент времени от первоначального значения времени, по двум значениям амплитуды и моментам времени находят информативные параметры, а по постоянной времени определяют диастолическое давление, аналогично находят систолическое давление.
Принцип измерения артериального давления основан на регистрации и анализе осциллограммы (фиг.1) артериальных сосудов в процессе нарастания давления в пережимной измерительной манжете с последующим электрическим преобразованием. Регистрацию и анализ объемной осциллограммы (ОСГ) артериальных сосудов производят в полосе частот от 0-0,1 Гц до 40-60 Гц. Компрессию пережимной измерительной манжеты продолжают до момента появления волн ОСГ с максимальной амплитудой при выходе на плато диастолической части кривой ОСГ, величину диастолического артериального давления (Рд) определяют в момент начала отклонения вниз диастолической части кривой ОСГ по величине давления в пережимной измерительной манжете.
Предлагаемый способ реализует четыре режима работы:
1) Определение меры отсчета в виде информативных параметров диастолической части (фиг.2);
2) Определение меры отсчета в виде информативных параметров систолической части (фиг.3);
3) Измерение диастолического давления (фиг.4);
4) Измерение систолического давления.
1. Определяют меру отсчета в виде информативных параметров диастолической части.
1
1
2
2
Для этого на диастолической части осциллограммы регистрируют текущую амплитуду U в первый момент времени t и измеряют вторую амплитуду U в кратный момент времени t от первоначального значения времени, по двум значениям амплитуды и моментам времени находят информативные параметры (фиг.2).
Диастолическую часть наилучшим образом целесообразно аппроксимировать экспоненциальной зависимостью (фиг.2):
D
D
Составляют систему уравнений, из которой находят информативные параметры: U и T, соответствующие предельному значению амплитуды и постоянной времени:
Решая систему уравнений (2), находят алгоритмы для определения информативных параметров.
2
1
Делят U на U:
2
1
; принимают, что t=2t;
тогда:
отсюда следует:
.
После логарифмирования
D
находят постоянную времени T:
а из первого уравнения системы (2) - параметр амплитуды:
1
2
1
2
D
D
Подставляя измеренные значения U и U, t и t в алгоритмы (3) и (4), определяют информативные параметры диастолической части, а именно постоянную времени T и предельное значение амплитуды U.
D
D
Найденные значения U и T являются мерой отсчета в виде информативных параметров динамической характеристики для измерения диастолического давления.
2. Определяют меру отсчета в виде информативных параметров систолической части.
1
1
2
2
Для этого на систолической части осциллограммы регистрируют текущую амплитуду U в первый момент времени t и измеряют вторую амплитуду U в кратный момент времени t от первоначального значения времени, по двум значениям амплитуды и моментам времени находят информативные параметры (фиг.3).
s
s
Составляют систему уравнений, из которой находят информативные параметры: U и T, соответствующие предельному значению амплитуды и постоянной времени:
s
s
Из системы уравнений (5) находят информативные параметры: U и T.
2
1
Делят U на U.
2
1
принимают, что t=2t;
тогда получают отношение:
s
После логарифмирования определяют параметр T:
s
а из первого уравнения системы (5) - второй параметр U:
1
2
1
2
s
s
Подставляя измеренные значения U и U, t и t в алгоритмы (6) и (7), определяют информативные параметры систолической части, а именно постоянную времени T и предельное значение амплитуды U.
s
s
Найденные значения T и U являются мерой отсчета в виде информативных параметров динамической характеристики для измерения систолического давления.
3. Измеряют диастолическое давление.
D
Аппроксимируя осциллограмму по зависимости (1), вводят меру отсчета, которая равна постоянной времени T (Фиг.4):
D
Для диастолической части модели t=T, поэтому для измеряемого давления Р=νt по линейному закону:
где ν - скорость линейного набора давления в пережимной измерительной манжете.
D
Находят диастолическое давление при T=3,6 с:
D
P=20·3.6=72 мм рт.ст.
На Фиг.4 представлена осциллограмма, где указаны точки измерения показателей АД для диастолической части осциллограммы. В данном примере диастолическое давление равно 72 мм рт.ст., т.е. разница давлений по способу, предлагаемому в прототипе, и инновационному способу составляет 8 мм рт.ст.
4. Измеряют систолическое давление.
Аналогично для систолической части вводят меру отсчета, которая равна постоянной времени Ts, и измеряют систолическое давление:
S
S
P=νT.
i
D
i
Оценим погрешность на примере измерения диастолического давления. При графическом преобразовании осциллограммы прямыми линиями разброс диастолического давления составляет: 63≤P≤105 мм рт.ст. Следовательно, погрешность измерения диастолического давления P данного способа по отношению к прототипу P будет:
Данные погрешности измерения диастолического давления, рассчитанные по формуле (10), оформим в виде таблицы.
Таблица
Погрешность измерения диастолического давления
P<sub>i</sub>, мм рт.ст.
63
80
105
ε, %
13
11
46
Следовательно, разброс погрешности составляет 10-50%.
Таким образом, введение меры отсчета в виде информативных параметров динамической характеристики, а именно постоянной времени и предельного значения амплитуды, в отличие от прототипа позволяют повысить точность измерения на 10-50%.