СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ
METHOD FOR DETERMINING ARTERIAL BLOOD PRESSURE

Изобретение относится к медицине, в частности, к кардиологии, и может быть использовано как в клинических, так и в экспериментальных исследованиях диагностики сердечно-сосудистой системы человека.
Известен аускультативный способ определения артериального давления (АД), известный как метод Н.С. Короткова, включающий наложение плечевой компрессионной манжеты, ее накачивание, и в процессе декомпрессии или компрессии артерии фиксируют давление в моменты времени, когда компенсирующее давление становится равным систолическому (САД) и диастолическому артериальному давлению (ДАД). Указанный способ основан на прослушивании «тонов Н.С. Короткова» в отрезке артерии при снижении давления в компрессионной манжетке, при этом измеряют давление в манжетке в момент появления тонов (первая фаза «тонов Короткова») - для оценки САД, и в момент приглушения тонов (четвертая фаза «тонов Короткова») - для оценки ДАД (К. Каро, Т. Педли и др. Механика кровообращения. Пер. с англ. М., 1981 г.).
Недостатками этого способа являются низкие точность и объективность определения САД и ДАД, обусловленные тем, что способ не позволяет производить измерение АД при выраженных нарушениях ритма у пациента; у некоторых пациентов в процессе измерения тоны могут вообще не улавливаться или с трудом улавливаются переходы от фазы к фазе; в процессе измерения АД наблюдается феномен «провала», когда тоны первой фазы появляются, исчезают и появляются снова, когда, например, давление в манжете снизится еще на 10-20 мм рт. ст.
Также известен тахоосциллометрический способ измерения артериального давления, включающий наложение плечевой компрессионной манжеты, а на лучевую артерию пациента устанавливают датчик, далее осуществляют графическую регистрацию скорости распространения пульсовой волны и анализ полученной тахоосциллограммы на фазе компрессии. Учитывая, что скорость распространения пульсовой волны является функцией АД, то на исследовании тахоосцилляции давления в манжете определяют его величину (Н.Н. Савицкий. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. Л., 1974).
Недостатком указанного способа является то, что он может быть использован только в комбинации с другими способами, поскольку скорость распространения пульсовой волны зависит от многих факторов, в частности от эластичности стенок сосудов, от вязкости крови. К тому же существующие формальные правила интерпретации полученных тахоосциллограмм удовлетворительно работают только по исходным данным определенных пациентов, а для других измерения АД сопровождаются с большими ошибками или оказываются вообще невозможными.
Наиболее близким по технической сущности и принятым в качестве прототипа является известный осциллометрический способ измерения артериального давления, включающий наложение плечевой компрессионной манжеты, установление датчика давления в воздушную магистраль манжеты, регистрацию показателей давления и пульсовых колебаний давления, составляющих зарегистрированное, регистрацию пульсаций (осцилляции) давления в плечевой артерии при различной степени сдавливания ее компрессионной манжетой, анализ формы и амплитуды осцилляции давления на осциллографической кривой и определение величин САД и ДАД (Б.И. Мажбич. Осцилловазометрия артериальных сосудов конечностей. Новосибирск, 1990, 152 с.).
Недостатками указанного способа являются:
- снижена точность измерения АД у пациентов, имеющих выраженное нарушение ритма сердца, сниженный сосудистый тонус или недостаточность аортального клапана;
- достаточно сложно провести и получить достоверные и объективные диагностические исследования, поскольку существующий анализ полученных осциллограмм несовершенен и не позволяет получить достоверные величины определяемых САД и ДАД.
Задачей заявленного способа является разработка объективного достоверного способа измерения АД, а также способа, позволяющего расширить ограничения его использования.
Техническими результатами заявленного способа являются повышение точности измерения АД, объективности сердечно-сосудистой диагностики, а также расширение возможностей использования способа для пациентов с выраженными нарушениями сердечного ритма, сниженным сосудистым тонусом и недостаточностью аортального клапана.
Технические результаты достигаются тем, что в известном способе определения артериального давления, основанном на использовании плечевой компрессионной манжеты, дополнительно используют вторую манжету, которую располагают на предплечье дистальнее первой манжеты, при этом давление в процессе измерений во второй манжете поддерживают равным 40-50 мм рт. ст., при этом величину систолического давления определяют как значение давления в плечевой манжете в момент последнего пульсового максимума в ней, предшествующего появлению пульсации во второй манжете, минус 5 мм рт. ст., а диастолическое давление - как значение давления в плечевой манжете в момент отсутствия участка неизменного давления в во второй манжете при переходе от катакроты к анакроте пульсового колебания, минус 5 мм рт. ст.
Предложенный способ осуществляется следующим образом и иллюстрируется следующими графическими изображениями, где:
на Фиг. 1 представлены графики изменения пульсовых колебаний давления в обеих манжетах по мере снижения давления в плечевой манжете и график изменения полного давления в плечевой манжете. Временной маркер «а» - определенная в предложенном способе точка измерения САД.
на Фиг. 2 - то же, но отображающие сигналы на другом временном интервале падения давления в плечевой манжете и с временным маркером «b» как определенная в предложенном способе точка измерения ДАД.
1. Накладывают компрессионную манжету №1 на плечо пациента и компрессионную манжету №2 на дистальный по отношению к плечевой манжете №1 участок артерии, например на запястье, предплечье или палец. Накачивают манжету №2 до 40-50 мм рт. ст., а манжету №1 - до тех пор пока в манжете №2 не исчезнут пульсовые колебания давления.
2. При снижении давления в манжете №1 синхронно осуществляют регистрацию полного давления, состоящего из показателей давления и пульсовых колебаний давления (на Фиг. 1 и 2 нижняя кривая «плечо - полное давление» в виде наклонной линии отображает закон изменения полного давления в плечевой манжете по мере его уменьшения), регистрацию пульсаций давления в плечевой артерии (на Фиг. 1 и 2 средняя кривая «плечо») и регистрацию пульсовых колебаний давления в манжете №2, в которой поддерживают постоянное избыточное давление в пределах 40-50 мм рт. ст. (на Фиг. 1 и 2 верхняя кривая «предплечье»).
3. Проводят анализ формы и амплитуды полученных трех кривых.
4. Определяют величины САД и ДАД по результатам анализа кривых.
Как следует из Фиг. 1, на временном участке от начала графика и до временного маркера «а» пульсовые колебания давления на первом графике отсутствуют. Отсутствие пульсовых колебаний давления в манжете предплечья означает, что отсутствуют пульсации давления в артериальных сосудах предплечья, т.е. давление в артериальных сосудах плеча недостаточно для преодоления высокого пережимающего давления плечевой манжеты. Появление пульсаций давления в манжете предплечья (см. график правее временного маркера «а») является однозначным признаком того, что давление в плечевой манжете, снижаясь, достигло величины систолического давления в артериальных сосудах плеча.
Определено, что регистрация пульсаций давления в артериях предплечья дает гораздо лучший результат, чем регистрация пульсаций давления на более отдаленных участках от плечевой манжеты, например, пальца, поскольку чувствительность к изменениям кровенаполнения артерий предплечья оказывается существенно выше (более высокое соотношение сигнал/шум). Повышению чувствительности способствует и повышенное давление в манжете предплечья, снижающее трансмуральное давление в артериальных сосудах (разность давлений по обе стороны стенки сосуда) под этой манжетой, повышающее их эластичность и создающее лучшие условия для регистрации возникающих пульсаций в сосудах предплечья.
Измерение полного давления в плечевой манжете (нижний график Фиг. 1 и Фиг. 2) в момент максимума пульсаций на втором графике (точка «a») позволяет определить значение систолического давления в артериях плеча. Погрешность в данном случае может возникнуть только лишь за счет дискретности взятия отсчетов давления за счет того, что, хотя само давление в манжете изменяется непрерывно, определяться оно может лишь в отдельные моменты времени, соответствующие максимумам пульсаций. Кроме того, предложенном способе она может быть сведена к минимуму, например 1 мм рт. ст., путем уменьшения скорости снижения давления в плечевой манжете или использования соответствующих интерполяционных методов.
Выявлено, что рассмотренные процессы наблюдаются абсолютно у всех пациентов. Если пульсаций в манжете предплечья нет, то давление в компрессионной манжете выше систолического давления в пережимаемых артериальных сосудах. Если пульсация в манжете предплечья появилась, то максимальное значение полного давления в плечевой манжете в текущем периоде сердечных сокращений, наконец, достигло уровня систолического давления.
В предлагаемом способе величина САД была уточнена с учетом того, что для сдавливания изолированного отрезка артериального сосуда необходимо давление порядка 5 мм рт. ст., поэтому в момент появления пульсаций в манжетке предплечья давление в плечевой манжетке, снижаясь, на самом деле достигает не величины САД, а величины САД+5 мм рт. ст. Начиная с этого момента, за счет дальнейшего возрастания трансмурального давления в артериальных сосудах плеча при каждом последующем всплеске артериального давления артерия под плечевой манжетой будет раскрываться все больше и больше. Так, вначале она будет менять форму своего поперечного сечения - от полностью «спавшегося сосуда» до все более и более «раскрытого». Затем, по мере продолжающегося роста трансмурального давления, будет происходить все больше и больше эластичное растяжение артериальных сосудов плеча под манжетой.
Для определения величины ДАД следует проанализировать особенности средней кривой на Фиг. 1 и Фиг. 2. На участке от начала записи и до маркера «а» на Фиг. 1 пульсации на второй кривой существуют, хотя давление в плечевой манжете (ДПМ) больше САД+5 мм рт. ст. Это объясняется т.н. краевым эффектом. При ДПМ>САД+5 мм рт. ст. пульсовая волна частично все-таки проникает в проксимальный отдел плеча под манжетой, что и приводит к незначительным пульсовым изменениям регистрируемого давления в плечевой манжете. При падении давления в плечевой манжете глубина проникновения пульсовой волны под манжету увеличивается, форма артерии восстанавливается (артерия раскрывается до своей нормальной формы). На Фиг. 1 на графике средней кривой наблюдается увеличение амплитуды пульсаций по мере уменьшения давления в плечевой манжете. Увеличение амплитуды пульсаций будет наблюдаться на кривой и после маркера «а», поскольку при дальнейшем снижении давления в плечевой манжете все больше и больше будет увеличиваться положительное трансмуральное давление в артериальных сосудах плеча с каждым последующим всплеском давления в них.
При положительных величинах трансмурального давления пульсации поперечного сечения артериальных сосудов под манжетой возрастут еще больше, но теперь уже не очень сильно, поскольку рост поперечного сечения артериальных сосудов будет происходить теперь не за счет изменения формы поперечного сечения сосудов, а за счет эластичного растяжения стенки артериальных сосудов при пульсовом повышении трансмурального давления.
Выявлено, что рост пульсаций поперечного сечения артериальных сосудов под компрессионной манжетой сопровождается ростом амплитуды пульсаций регистрируемой кривой давления в плечевой манжете - средние кривые на Фиг. 1 и Фиг. 2. Также выявлена и другая особенность регистрируемой кривой давления в плечевой манжете, а именно между соседними всплесками давления на средней кривой видны участки мало изменяющегося давления. То, что на Фиг. 1 и Фиг. 2 между всплесками отображаются не истинно горизонтальные участки (участки постоянного давления), а слегка наклонные отрезки, объясняется влиянием используемых в аппаратуре фильтров.
При снижении давления в артериальных сосудах плеча ниже давления в компрессионной манжете (а точнее - ниже давления в компрессионной манжете минус 5 мм рт. ст.) участок артерий под манжетой полностью пережимается, объем крови в нем становится минимальным и неизменным, что и объясняет постоянство регистрируемого в манжете плеча давления на временном интервале, когда давление в компрессионной манжете выше давления в артериальном сосуде плюс 5 мм рт. ст.
По мере снижения давления в плечевой манжете амплитуда пульсаций на второй кривой, как было сказано, будет увеличиваться, а длительность участков неизменного давления уменьшаться, поскольку все дольше и дольше давление в артериальном сосуде плюс 5 мм рт. ст. будет оставаться выше постепенно падающего давления в плечевой компрессионной манжете. Однако так будет продолжаться только лишь до тех пор, пока давление в плечевой компрессионной манжете не сравняется с ДАД в артериях плеча плюс 5 мм рт. ст. (маркер «b» на Фиг. 2). Как только это случится, то произойдет радикальное изменение - длительность участков неизменного давления отныне станет нулевой, участки неизменного давления исчезнут, падение давления на конечном участке катакроты в последующих периодах сменится крутым подъемом давления на начальном участке анакроты графика изменения давления в плечевой манжете. При дальнейшем снижении давления в компрессионной манжете амплитуда и вид пульсаций на средней кривой будут меняться, но переход от катакроты регистрируемой кривой к анакроте с этого момента будет сохранять неизменный вид с характерным отсутствием участка неизменного давления.
При дальнейшем снижении давления в манжете изменение поперечного сечения артерии за счет изменения формы сосуда вообще прекратится.
Поперечным сечением артерии теперь всегда будет круг, но его диаметр будет все больше и больше увеличиваться за счет эластичного растяжения артериальной стенки под воздействием увеличивающегося положительного трансмурального давления (по мере падения давления в компрессионной манжете). Все больше и больше будет увеличиваться ригидность артериальной стенки при ее растяжении и, как следствие, все меньше и меньше будет изменяться поперечное сечение артериального сосуда под воздействием пульсаций давления, а также все меньше и меньше будет амплитуда пульсовой составляющей давления в плечевой манжете.
Способ позволяет сформулировать характерный признак того, что уменьшающееся давление в плечевой манжете достигло величины диастолического давления в артериальных сосудах плеча плюс 5 мм рт. ст. Поведение кривой изменения давления в манжете плеча на участке перехода от катакроты к анакроте для всех последующих периодов пульсовой волны становится неизменным с характерным отсутствием участка неизменного давления. Выявлено, что этот признак будет проявляется абсолютно у всех пациентов.
мин
мин
макс
макс
мин
_
В каждом периоде графика изменения переменной составляющей давления в плечевой манжете на Фиг. 2 отмечено горизонтальными линиями уровни Pи P+h, где h - некоторое небольшое приращение давления относительно минимума в текущем периоде, задаваемое, например, как h=(0,1÷щ,3)U(U максимальная амплитуда пульсаций давления в манжетке плеча на протяжении измерений). Левее точки «b» длительность интервала подпороговых значений (ниже уровня P+h) переменной составляющей давления в манжете плеча в каждом периоде будет уменьшаться (по мере приближения к точке «b») за счет уменьшения длительности участка неизменного давления в этой манжете.
Правее точки «b» длительность интервала подпороговых значений переменной составляющей давления в манжете плеча начнет увеличиваться. Причина этого в том, что при неизменной величине «h» и уменьшении амплитуды пульсовой составляющей давления в плечевой манжете (за счет рассмотренных выше причин) крутизна диастолического участка кривой давления будет падать, а, значит (при постоянной «h»), будет увеличиваться длительность интервала подпороговых значений переменной составляющей давления в манжете в каждом периоде кривой после маркера «b». В предложенном способе это наблюдается абсолютно у всех пациентов.
Таким образом, уменьшающееся давление в плечевой манжете достигло величины диастолического давления в артериальных сосудах плеча плюс 5 мм рт. ст. - это минимум длины (1) интервала подпороговых значений переменной составляющей давления в манжете плеча. Как видно на Фиг. 2, временной участок (12) будет самым коротким. Это означает, что измерение полного давления в плечевой манжете в момент минимума переменной составляющей давления на участке (12) (временной маркер «b») даст значение диастолического давления в артериальных сосудах плеча.
Предложенный способ был осуществлен с использованием малогабаритного восьмиканального тетраполярного реографа РЕОКОМ. Способ позволяет повысить достоверность результатов измерения САД и ДАД; точность измерения АД и объективность сердечно-сосудистой диагностики. Он может быть использован для определения артериального давления у пациентов с выраженными нарушениями сердечного ритма, сниженным сосудистым тонусом и недостаточностью аортального клапана, а дополнительным техническим результатом способа является то, что он дает возможность расширить ассортимент электронных устройств для измерения САД и ДАД с повышенной точностью и достоверностью.