Аппараты для прямого измерения артериального давления

Прямое измерение артериального давления применяют в первую очередь в ходе операции, при катетеризации сердца, предшествую­щей операции, а в последнее время и для интенсивного послеоперационного наблюдения за больным. Обычно в крупные сосуды (например, в бедренную артерию, основную вену) вводят катетер диаметром в несколько миллиметров или канюлю (рис. 18). Кате­тер изготовляют из резины, тефлона или полиэтилена, его конец 'имеет форму шарика с боковым отверстием. Длина катетера вы-

бирается в соответствии с требованиями данной операции, ведь прибор можно вводить и в полость сердца, разумеется, при кон­троле с помощью рентгеновской аппаратуры. Перед введением ка­тетер заполняется физиологическим раствором без воздушных пу­зырьков. Этот столбик жидкости объемом в несколько кубических сантиметров и передает давление крови на микрофон, преобразую­щий изменение давления в электрический сигнал. Поэтому важно, чтобы сдвиг мембраны микрофона в пространстве был как можно меньше. Даже у микрофонов, имеющих весьма малое смещение мембраны, столбик жидкости может передавать колебания давления с компонентами частоты 50...80 Гц, хотя сам микрофон — датчик давления — способен реагировать на частоты вплоть до 1...2 кГц.

В микрофоне колебания давления, передаваемые с помощью столбика жидкости, воздействуют на мембрану, деформируя и сме­щая ее. Движение мембраны можно фиксировать разными спосо­бами. Обычно применяют емкостный датчик, в котором сдвиг мем­браны вызывает изменение емкости, что, в свою очередь, изменяет частоту измерительного контура. Преобразование может осущест­вляться индуктивным способом, когда с мембраной соединены ка­тушка переменной индуктивности.

Однако чаще всего для преобразования колебаний мембраны в электрический сигнал применяют реостатную схему. Движение мембраны вызывает растяжение или укорочение очень тонкого рео­статного провода, и колебания сопротивления, пропорциональные давлению, воспринимаются электронно-измерительной системой. В последнее время и микрофонах такого типа применяют полупро­водниковые элементы, чуиствительные к давлению (чувствитель­ный к давлению /)-я-иереход, туннельный диод и т. д.). Специаль­ные схемы позволяют компенсировать изменение параметров этих чувствительных цепей при колебаниях температуры. Малогабарит­ные к высокочувствительные микрофоны изготовляют в основном вручную, поэтому они крайне дороги (несколько сот долларов). Гцгпал от микрофона поступает, как правило, на усилитель.

Для облегчения катетеризации сердца разработаны микрокате-торьг. Внешний диаметр у них всего 0,9...! мм, и материал настоль­ко мластичен, что поток крови в венозной системе увлекает его или в одну из полостей сердца или через сердце даже в легочную систему кровообращения. В катетере должен постоянно с неболь­шой скоростью циркулировать физиологический раствор, что пре­пятствует свертыванию крови. Циркуляция имеет такую малую ско­рость, что практически не влияет на кровообращение пациента.

Большое преимущество микрокатетеризации состоит в том, что нет необходимости в рентгеноконтроле. Применять ее нетрудно и безопасно, исключено протыкание сосуда или попадание в другой сосуд и, наконец, появляется возможность длительного наблюде­нии. Именно поэтому метод все чаще и чаще применяется для про­должительного интенсивного наблюдения за состоянием пациента. Недостатками микрокатетеризации является то, что прибор нельзя вводить в направлении, противоположном потоку крови, и поэтому он не годен для введения, например, контрастною вещества, так как диаметр его мал (это вызывает сильное затухание) и, наконец, бывает, что при извлечении катетер обрывается, а это может при­вести к опасной «катетерной эмболии».

В последнее время проводят эксперименты с головкой катете­ров особой формы, которую изготовляют из намагничивающегося материала. Если на эту головку действует переменное магнитное поле, то она движется вперед. Следовательно, катетерную трубку можно «протащить» в сосуды с помощью магнитного генератора, расположенного вне тела пациента. При этом, разумеется, необ­ходим рентгеноконтроль, чтобы направлять движение головки.

Для определения быстрых колебаний давления в последнее время разработан внутрисердечнъш датчик давления. Крохотный преобразователь давления диаметром всего 2...3 мм может вво­диться с помощью катетера в полости сердца. Электрические сиг­налы, пропорциональные изменению давления, по проводу, прохо­дящему в катетерной трубке, передаются к аппарату, измеряюще­му давление крови. Применяя соответствующие фильтры, можно дифференцировать тоны сердца, воспринимаемые датчиком давле­ния.

Аппараты для косвенного измерения артериального давления

Особенность аппаратов для косвенного измерения давления крови состоит в том, что они позволяют осуществлять измерение без вскрытия кровеносных сосудов. В основном применяются два метода:

— искусственно создают нарушение кровообращения и по ре­акции на известную помеху определяют давление;

— выбирают и измеряют некоторый параметр, зависящий от давления крови в сосудистой системе, и, зная взаимосвязь, по из­мерениям выбранного параметра определяют давление на основе градуировки, получаемой опытным путем.

В дальнейшем будем касаться только вышеуказанных методов, поскольку некоторые другие, о которых рассказано ниже, еще не применяют.

Измерение артериального давления с помощью манжеты

При измерениях по методам, относящимся к первой группе, на верхнюю часть руки пациента помещают полую манжету и, надувая ее, нарушают кровообращение. Реакция на помеху в кровообраще­нии соответствующим образом отмечается прибором. Из многих возможных реакций используют те, которые обозначают момент, когда давление в манжете совпадает с систолическим или диастолическим давлением в артерии, проходящей под ней. Поскольку в такие моменты давление в манжете компенсирует давление в ар­терии, то с точки зрения техники измерения способ измерения дав­ления можно назвать компенсационным. Этот метод наглядно де­монстрирует использование традиционных ручных приборов для из­мерения артериального давления.

Манжета ручного прибора для измерения давления помещает­ся, как правило, на верхнюю часть руки пациента. С помощью ре­зиновой груши, снабженной клапанами и соединенной с манжетой, в последней создается давление, явно большее, чем систолическое давление пульсирующего под манжетой сосуда. При этом давле­ние манжеты во время всего сердечного цикла перекрывает арте­рию, поток крови в ней останавливается. Открыв игольчатый кла­пан, постепенно снижают давление в манжете. Когда оно стано­вится равным систолическому, прижатая артерия на очень корот­кое время открывается и по ней устремляется кровь в направле­нии нижней части руки. Если продолжать снижать давление в ман­жете, то артерия в ритме деятельности сердца будет открываться на все более длительное время до тех пор, пока давление в ман­жете не снизится ниже диастолического. С этого момента артерия открыта в течение всего сердечного цикла и действие манжеты, мешающее кровообращению, практически прекращается.

Различные способы, измерения давления с помощью манжеты, по сути дела, основаны на наблюдении за помехой в кровообраще­нии, вызванной манжетой. Если удается определить те два момен­та, когда давление в манжете совпадает с систолическим и диасто-лическим, то измерение сводится к замеру давления в манжете.

Методы индикации

Для установления того момента, когда давление манжеты сов­падает с систолическим и диастолическим давлением в артерии, применяют различные методы. Наиболее старый — метод прощупы­вания, введенный Рива-Роччи. Он подметил: если давление манже­ты становится ниже систолического, то в артерии у запястья вслед­ствие резко начавшегося кровообращения прощупывается волна пульса. Этим методом можно относительно точно определить си­столическое давление. Диастолическая точка • в принципе обознача­ется моментом, когда кровообращение становится беспрепятствен­ным Однако это практически пальцем не прощупывается.

При косвенном измерении артериального давления наиболее широко применяемый метод индикации — прослушивание тонов Короткова. Эти тоны открыл петербургский физиолог Коротков в на­чале века. Механизм их возникновения по сей день не выяснен, тем не менее, этот метод применяется врачами до сих пор. Применяя ручной прибор для измерения кровяного давления, тоны Короткова можно прослеживать фонендоскопом, размещенным на локтевом сгибе. Преимущество индикации тонов Короткова состоит в том, что позволяет точнее измерять диастолическое давление, чем мето­дом прощупывания, поскольку исчезновение или затухание тонов мри снижении давления в манжете можно оценить с большей на­дежностью, чем восстановление биения пульса. Однако необходимо шметнть, что и при этом методе определение диастолического дав­ления менее надежно, чем систолического. Точными наблюдениями удастся подтвердить, что тоны Короткова, прослушиваемые фон­ендоскопом, не исчезают даже при диастолическом давлении, на­блюдается лишь внезапное уменьшение интенсивности, изменяется и частотный спектр прослушиваемых тонов, начинают доминировать более низкие тона. Следовательно, надо говорить скорее о неожи­данном пропадании звука и притуплении тонов.

К числу методов с использованием манжеты принадлежит и способ индикации с помощью ультразвука. Здесь исследуются не пторичные явления, вызванные нарушением кровообращения (например, возникающие звуки, распространение волны давления и т. п.), а движение стенки сосуда, вызывающее задержку кровооб­ращения. Дело в том, что нарушение кровообращения наступает в результате того, что манжета в какой-то мере прижимает прохо­дящую под ней артерию и поток крови, до этого непрерывный и ламинарный, становится прерывистым и турбулентным, затем за­тухает в части конечности, зажатой манжетой, а временами вооб­ще прекращается. Это связано с периодическим открытием-закрыти­ем артерии под манжетой, иначе говоря, с движением стенки ар­терии. Следовательно, логично попытаться определить давление с помощью индикации движения стенки сосуда.

Практически ультразвуковая индикация выглядит так: в распо­ложенную на верхней части руки манжету монтируется ультразву­ковая приемная и передающая головки, причем передающая го­ловка направлена на участок артерии под манжетой. Частота уль­тразвукового сигнала, отражаемого от стенки сосуда, изменяется в соответствии с принципом Доплера. Причем, когда стенка сосуда приближается к источнику излучения, частота отраженных волн выше, при удалении ниже основной частоты источника звука. Сле­довательно, можно точно определять движение сосудов, соответ­ствующее систолическим и диастолическим точкам.

Большое преимущество измерения движения стенки сосуда с помощью ультразвука состоит в том ,что оно не чувствительно к акустическим шумам окружающей среды или организма, при этом можно пренебречь и мешающим действием промежуточной среды (например, жирового слоя).

Соответствующей фильтрацией отраженных воин можно устра­нить помехи, вызванные движением сосуда, пульсирующего в ритме сокращения сердца.

Автоматическое измерение артериального давления

Слабым местом ручного способа измерения кровяного давле­ния является фонэндоскопическое наблюдение. Дело в том, что прослушивание тонов Короткова зависит от многих внешних и внутренних факторов; точному прослушиванию могут помешать не­достатки слуха врача, его усталость, плохое настроение, а особен­но внешние помехи и даже резонансные свойства фонэндоскопа. Влияют на точность измерения толщина жирового слоя и мышеч­ных тканей между артерией и фонэндоскопом, снижение эластич­ности или затвердевание стенок сосудов (например, при отложе­нии солей последние утрачивают эластичность), вибрация мышц и т.д. Проведению точных измерений мешает и то, что давление в манжете снижается неравномерно, измерение ведется относитель­но долго и поэтому условия' кровообращения в прижатой части тела могут существенно меняться и т. д.

Точно определить точку диастолы пока еще не удалось даже в принципе. При измерении кровяного давления разными людьми получаются большие расхождения в результатах (от 20 до 30 мм рт. ст.), поскольку применяются' отнюдь не строго одинаковые кри­терии.

Для обеспечения объективности в измерении артериального» давления целесообразно заменять ручные приборы электронно-из­мерительной аппаратурой Электроника вводится в отдельные эле­менты ручных приборов для измерения артериального давления.

Электронные аппараты для измерения артериального давления, дополненные автоматикой, позволяют создать автоматическую си­стему измерения давления. Эти системы автоматически повторяют процесс измерения с задаваемой периодичностью. Они необходимы тогда, когда у одного и того же пациента надо многократно изме­рять давление через короткие промежутки времени, (например, в послеоперационный период), для больных, находящихся под интен­сивным наблюдением, при лечении сильнодействующими медика­ментами, в ходе трудофизиологических обследований и т. д. В ряде случаев эти системы снабжены дополнительными приспособлениями. Так, например, одни приставки обеспечивают автоматическую реги­страцию измеренных данных, другие — отмечают звуковым или све­товым сигналом недопустимое изменение давления, монотонные из­менения измеренных данных (непрерывое нарастание или спада-нне), подают электрический сигнал, пропорциональный измерен­ным значениям артериального давления, для дальнейшей обра­ботки, обеспечивают прекращение программы даже при автомати­ческом режиме работы и по нажиму кнопки начало нового цикла измерения.

При использовании традиционных ручных приборов для измерения артериального давления, да и большийства автоматических аппаратов изменение давления в манжете ха­рактеризуется медленным (2...3 мм рт. ст./с) снижением давления. Программа пневматического действия, примененная в ап­парате AVM-2, по-новому меняет давление манжеты. Этот, на пер­вый взгляд сложный, график давления обеспечивает следующие преимущества:

— изменение давления манжеты вообще происходит быстро (20 .25 мм рт. ст./с), а в критических зонах оно меняется только в узких пределах измерений медленно (2...3 мм рт. ст./с);

— вследствие изменений крутизны кривой давления время из­мерений минимально и мало зависит от фактического давления у пациента;

— малая скорость изменения давления вблизи систолического (Р_с) и диастолического (Р_д) давлений гарантирует большую точ­ность измерения без увеличения времени измерения;

— систолическое и диастолическое давления определяются в момент появления тонов Короткова (дело в том, что определить исчезновение тона с большой точностью не представляется воз­можным) ;

— максимальное давление манжеты устанавливается автома­тически, и оно лишь немного превышает фактическое систолическое, поэтому уменьшаются время измерения и физическая нагрузка на пациента.

Для успешного прослушивания тонов Короткова применяют спе­циальный микрофон и подключенный к нему селективный усили­тель, параметры которого выбирают с учетом частотного спектра тонов Короткова.

Совершенствуя измерение артериального давления по системе Рива-Роччи—Короткова, удалось добиться точности измерения в пределах ±5 мм рт. ст. (по сравнению с точными данными прямого измерения давления в артерии).

В результате технического усовершенствования аппарата AVM-2 появился цифровой измерительный прибор AVM-4 (рис. 25). .В этом приборе систолическое и дистолическое давление выводится в виде дроби на цифровом табло, расположенном на передней панели, аппарата. Вмонтированный компрессор, обеспечивающий .за­полнение манжеты, управляется транзисторной цепью. Особая кон­струкция компрессора обеспечивает бесшумную работу прибора.