Разработка запястной гидроманжетной системы прогнозирования инфаркта миокарда

УДК 61. 616-71

С. М. Геращенко, М. С. Геращенко, Н. А. Волкова, М. А. Писарев

РАЗРАБОТКА ЗАПЯСТНОЙ ГИДРОМАНЖЕТНОЙ СИСТЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИНФАРКТА МИОКАРДА

Аннотация. В статье рассмотрены существующие методы и приборы мониторинга состояния сердечнососудистой системы. Подробно проанализирована форма пульсовой волны на сфигмограмме. Выбран осциллометрический метод как наиболее точный и удобный для домашнего использования. Рассмотрены недостатки осциллометрического метода. В качестве рабочего тела манжеты предложена жидкость. Определена модель прибора с использованием двух гидроманжет. Сделан вывод о возможности разработки индивидуальной запястной гидроманжетной системы мониторинга состояния сердечнососудистой системы с функцией оценки параметров пульсовой волны.

Ключевые слова: изменение, артериальное давление, гемодинамические параметры, гидроманжета, предынфарктное состояние, индивидуальный прибор.

Снижение случаев смертности в результате сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) является на сегодняшний день актуальной задачей здравоохранения. Важно спрогнозировать и своевременно выявить критические состояния у лиц, страдающих ССЗ. Мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) может осуществляться относительно различных функциональных параметров организма, а также факторов, воздействующих на организм. Значения артериального давления, частоты пульса, а также параметров пульсовой волны находятся в независимой непрерывной связи с неблагоприятными сердечно-сосудистыми событиями. Следовательно, необходимы разработка новых и совершенствование существующих методов мониторинга состояния ССС.

Целью исследования является разработка индивидуальной запястной гидроманжетной системы мониторинга состояния ССС с функцией оценки параметров пульсовой волны для людей, подверженных риску возникновения неблагоприятных исходов ССЗ.

Система мониторинга состояния ССС предназначена для получения параметров пульсовой волны, определяющих состояние сердечно-сосудистой системы, предшествующее инфаркту миокарда (ИМ).

Существующие приборы мониторинга состояния ССС, включающие выявление предынфарктного состояния, основаны, как правило, на получении электрокардиограмм. Электрокардиография (ЭКГ) не позволяет получить данные о производительности работы сердца.

ИМ представляет собой некроз сердечной мышцы и является исходом необратимой ишемии вследствие относительного или абсолютного недостатка поступления крови. Уменьшение массы функционирующего миокарда, изменения нейрогуморальной регуляции работы сердца и сосудистого тонуса, дилатация полостей желудочков влекут за собой изменения показателей внутрисердечной и центральной гемодинамики. Интегральный показатель функции сердца - сердечный выброс (СВ). Таким образом, прогностическим фактором ИМ является изменение гемодинамики.

Все существующие методы, позволяющие анализировать гемодинамические параметры, требуют привлечения квалифицированного медицинского персонала, а также проведения амбулаторного обследования. Люди, страдающие ССЗ или подвергающиеся

высокому риску таких заболеваний, нуждаются в раннем выявлении и постоянном контроле состояния их ССС. В европейских рекомендациях по диагностике и лечению артериальной гипертензии отмечено усиление роли мониторинга ССС в домашних условиях ввиду его прогностической значимости. Использование осциллометрического метода позволяет получить гемодинамические параметры без привлечения медицинского персонала и в домашних условиях. Для получения гемодинамических параметров осцилло-метрическим методом необходим анализ пульсовой волны.

Анализ кривой отдельной пульсовой волны аорты и крупных артерий позволяет выделить две основные составляющие — анакроту и катакроту. Анакрота, или подъем кривой, возникает вследствие повышения давления в артерии и вызванного этим растяжения, которому подвергаются стенки артерий под влиянием крови, выброшенной из сердца в начале фазы изгнания. В конце систолы желудочка, когда давление в нем

О О Т"1

начинает падать, происходит спад пульсовой кривой — катакрота. В тот момент, когда желудочек начинает расслабляться и давление в его полости становится ниже, чем в аорте, кровь, выброшенная в артериальную систему, устремляется назад к желудочку; давление в артериях резко падает и на пульсовой кривой крупных артерий появляется глубокая выемка — инцизура. Движение крови обратно к сердцу встречает преграду, так как полулунные клапаны под влиянием обратного тока крови закрываются и препятствуют поступлению ее в сердце. Волна крови отражается от клапанов и создает вторичную волну повышения давления, вызывающую вновь растяжение артериальных стенок. В результате на сфигмограмме появляется вторичный, или дикротический, подъем [1].

Рис. 1. Пульсовая волна

Осциллометрический метод предполагает использование компрессионной манжеты. Применение воздушных манжет вследствие сжатия воздуха дает существенную погрешность. В этой связи предлагается методика, основанная на использовании в качестве рабочего тела манжеты жидкости [2]. Поскольку жидкость несжимаема, регистрация пульсовой волны данной методикой позволяет повысить воспроизводимость результатов измерения с учетом физиологических особенностей пациента, что в целом приводит к более точному определению параметров пульсовой волны. Значительное увеличение амплитуды регистрируемых осциллометрических кривых дает возможность использовать две компрессионные камеры в манжете, а также существенно сократить расстояние между камерами (рис. 2). Определение времени прохождения пульсовой волны между двумя компрессионными камерами позволяет получить значение скорости распространения пульсовой волны (СРПВ).

Техника, технология, управление

Пульсовая волна

Камера 1

2

1

Камера 2

и

VI

1

Рис. 2. Применение гидроманжетной технологии для регистрации скорости распространения пульсовой волны

Анализ СРПВ является одним из наиболее важных и актуальных прогностических факторов, поскольку характеризует эластичность сосудов, а также является основанием для расчета ряда гемодинамических показателей [3].

Предложенная система мониторинга состояния ССС позволит повысить вероятность правильной диагностики предынфарктного состояния в бытовых условиях и при отсутствии врачебного контроля. Известные аналоги, использующие такие методы, как ЭКГ покоя, ЭКГ с нагрузкой и эхокардиография, позволяют эффективно оценить функции сердца. Предлагаемая система дает возможность с высокой точностью оценить производительность работы сердца, а также артериальную функцию.

Система будет выполнена в виде индивидуального запястного прибора. Для получения параметров пульсовой волны используется метод, основанный на определении времени прохождения пульсовой волны между двумя гидроманжетами. При фиксации моментов прохождения пульсовой волны данная методика позволяет повысить воспроизводимость результатов измерения с учетом физиологических особенностей пациента, что в целом дает возможность увеличить временную стабильность результатов. Для обработки полученных данных используется алгоритм, определяющий нарушения работы сердца и сосудистой системы человека.

1. Физиология человека : учеб. / под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Медицина, 2003. - 656 с. - (Учеб. лит. для студ. мед. вузов).

2. Патент на полезную модель № 104437. МПК А 61В Тонометр Геращенко / Геращенко М. С. № 20111011231. - Заявл. 17.01.2011. - URL: http://bankpatentov.ru/node/78436 (дата обращения: 05.05.2015).

3. Гурфинкель, Ю. И. Исследование скорости распространения пульсовой волны и эндотелиаль-ной функции у здоровых и пациентов с сердечно-сосудистой патологией / Ю. И. Гурфинкель // Российский кардиологический журнал. - 2009. - № 2. - С. 38-43.

Геращенко Сергей Михайлович Cerashchenko Sergey Mikhaylovich

доктор технических наук, профессор, doctor of technical sciences, professor,

кафедра медицинской кибернетики sub-department of medical cybernetics

и информатики, and informatics,

Пензенский государственный университет Penza State University E-mail: sgerash@mail.ru

Список литературы

Геращенко Михаил Сергеевич

аспирант,

Пензенский государственный университет E-mail: Cts.com@yandex.ru

Gerashchenko Mikhail Sergeevich

postgraduate student, Penza State University

Волкова Наталья Александровна

аспирант,

Пензенский государственный университет E-mail: witchys@inbox.ru

Volkova Natal'ya Aleksandrovna

postgraduate student, Penza State University

Писарев Максим Аркадьевич

аспирант,

Пензенский государственный университет

Pisarev Maksim Arkad'evich

postgraduate student, Penza State University

E-mail: pisarevmx@gmail.com

УДК 61. 616-71 Геращенко, С. М.

Разработка запястной гидроманжетной системы прогнозирования инфаркта миокарда / С. М. Геращенко, М. С. Геращенко, Н. А. Волкова, М. А. Писарев // Вестник Пензенского государственного университета. - 2016. - № 1 (13). - C. 47-50.