XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение. Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, результат указывается как запись двух чисел САД/ДАД. Под диастолическим давлением (ДАД) понимают наименьшее значение давления в артерии во время диастолы сердца. Оно в основном определяется величиной тонуса периферических артериальных сосудов. Систолическое же давление (максимальное) определяется в период систолы, и обусловлено ударным объемом сердца и эластичностью аорты и крупных артерий. [2].

В 1905 году хирург Николай Сергеевич Коротков открыл звуковой (аускультативный) метод измерения артериального давления – метод Короткова. В настоящее время метод Короткова до сих пор является единственным официальным методом измерения АД, утвержденным Всемирной организацией здравоохранения в 1935 году.

Однако, с развитием электроники и автоматических систем, появилась возможность упростить и автоматизировать метод измерения. Осциллометрический метод предполагает регистрацию пульсаций давления в манжете, возникающих при прохождении крови через сдавленный участок артерии.

Проведенные исследования в [3] на сравнение точности измерений осциллометрическим методом и методом Короткова показали высокую точность в обоих случаях, однако при оценке по критериям протокола BHS90 более точные показания оказались у метода Короткова. У 6% исследуемых пациентов измерение АД по тонам Короткова было затруднено, из-за глухих низкоамплитудных тонов. [3]

Наличие подобных исследований указывает на жизнеспособность метода измерения АД осциллометрическим методом, и в этой статье речь пойдет о реализации данного принципа с применением одного датчика давления и одиночной компрессионной манжеты.

Цель исследования заключается в определении и описании принципа измерения АД, осуществляемого осциллометрическим методом.

Результаты исследования и их обсуждение. В классификации Всемирной организации здравоохранения приведены нормы АД у лиц, старше 18 лет, приведенные в Таблице 1[4].

Таблица 1. Нормы артериального давления по классификации ВОЗ у лиц старше 18 лет

В общем случае считается, что при САД меньше 100 и ДАД меньше 60 мм.рт.ст., наступает состояние гипотонии. Диапазон значений САД для каждой категории значительно шире, чем значений ДАД, поэтому для обеспечения точности измерений необходимо учитывать именно малый диапазон ДАД, чтобы исключить неверное определение категории. В рекомендациях Российского медицинского общества по артериальной гипертонии и Всероссийского научного сообщества кардиологов указывается на необходимость измерения АД с погрешностью менее 4 мм.рт.ст.

Суть осциллометрического метода измерения артериального давления заключается в регистрации и анализе пульсаций давления в манжете, сжимающей артерию, в периоды компрессии и декомпрессии воздуха в этой манжете. Для обеспечения получения данных об изменениях давления применяют датчик с соответствующими динамическими характеристиками. На рисунке 1 приведено осциллометрическое определение артериального давления. При плавном уменьшении давления в манжете необходимо регистрировать амплитуду колебаний давления в ней. Далее определяется среднее динамическое давление АДср.дин, которое будет соответствовать тому давлению в манжете, при котором амплитуда (размах) колебаний будет иметь максимальную величину.

Рисунок 1 Осциллометрическое определение артериального давления

Рисунок 2 Осциллограммы импульсов с датчика давления и с микрофона (датчика Короткова)

В соответствии с технологией метода, сначала строится огибающая импульсов, после определяется максимум огибающей Амах, затем находятся характерные точки А1 и А2, которые соответствую фазам начала А2 и конца А1 звуковых явлений при регистрации АД по методу Короткова (рисунок 3).

Экспериментально установлено, что амплитуда «колокола» в точке А1, равная , соответствует уровню диастолического давления, а амплитуда «колокола» в точке А2 равная , определяет уровень систолического давления.

Так, для определения АД стоится график зависимости амплитуд «осциллометрического пульса» от давления в манжете, который именуется «колоколом», или осциллометрической кривой (рисунок 3). По оси абсцисс откладывается давление в манжете (слева направо от большего к меньшему), по оси ординат – соответствующие значения амплитуд пульсаций. Форма графика, несмотря на отличие от пациента к пациенту, и даже, у одного пациента в течение небольшого отрезка времени, является довольно точным индикатором уровней АД. При условии проведения корректных измерений, «колокол» имеет единственный, ярко выраженный максимум. Среднее гемодинамическое давление определяется как такое давление, при котором зарегистрирована максимальная амплитуда (Амах) осциллометрического пульса (положения максимума «колокола»). Далее, на основе полученного значения среднего гемодинамического АД, с использованием специальных алгоритмов анализа, вычисляется САД по левой части графика, и ДАД по правой его части. Графически процесс определения изображен на рисунке 3.[2, с. 10]

Рисунок 3 Определение по осциллограмме импульсов среднего гемодинамического АД, систолического АД (А2) и диастолического АД (А1).

Для реализации принципа измерения артериального давления осциллометрическим методом с применением одного датчика давления и одиночной компрессионной манжеты разработана следующая структурная схема, приведенная на рисунке 4.

Рисунок 4. Структурная схема устройства реализации принципа измерения артериального давления осциллометрическим методом с применением одного датчика давления и одиночной компрессионной манжеты

В первый момент времени устройство управления после прохождения инициализации включает компрессор, который соединен трубкой с штуцером – переходником, и к нему же подсоединена однокамерная компрессионная манжета (с одной трубкой). Воздух в манжету перед измерением быстро нагнетается до величины, превышающей САД на 30 мм.рт.ст. (по истечению пульса), после чего устройство управления отключает компрессор и подключает стравливающий клапан, который также подсоединен к штуцеру – переходнику. Скорость стравливания составляет 1-5 мм.рт.ст. в секунду. [ 5 ]Поскольку измерения АД могут достигать значений 180-200 мм.рт.ст. и даже более, необходимо иметь запас создаваемого давления в пневмосистеме (достаточно до 300 мм.рт.ст.). Уровень давления в манжете непрерывно измеряется одиночным датчиком давления, информация с которого поступает в устройство управления. Датчик имеет один вывод для подключения к штуцеру – переходнику, и как следствие, к общей пневмосистеме. Максимальный уровень измеряемого давления датчика должен равным или больше, чем у компрессионной манжеты. По окончании измерения САД и ДАД стравливающий клапан открывается полностью устройством управления и спускает воздух из манжеты. Отличительной особенностью реализации такого метода измерения является то, что используется датчик с одной трубкой, измеряющий давление в пневмосистеме. Это экономит место и удешевляет изделие, по сравнению с устройством, где применяются датчики с двумя портами, или где процесс измерения происходит путем сравнения и пересчета измеренного значения давления с эталонным. Также, использование компрессионной манжеты с одной трубкой, экономит место и удешевляет изделие, и, является более удобной, по сравнению с манжетой с двухкамерной манжетой с двумя трубками.

Выводы. На сегодняшний день существует много приборов, предназначенных для измерения артериального давления, как в медицинских учреждениях, так и для домашнего использования, но проблема точности автоматических измерений до сих пор очень актуальна. Для повышения качества и достоверности измерений необходимы схемотехнические решения и сложные программные алгоритмы обработки данных, чтобы осциллометрический способ был реализован в полной мере. При реализации метода необходимо учитывать статистические данные пациентов разных возрастных групп, а также, обеспечить правильность измерений, даже при некорректных условиях. Достоинством метода является то, что его реализация возможна в портативных устройствах, при использовании которых, не требуются специальные знания и нет необходимости в проведении измерений врачом. Также, реализация метода измерения возможна, благодаря, использованию одиночного датчика абсолютного давления, что упрощает процесс обработки данных и упрощает конструкцию.

Список литературы

1 Евдаков В.А., Захарченко О.О., Терентьева Д.С. Выявление и контроль артериальной гипертонии-ключ к снижению смертности от болезней системы кровообращения. Социальные аспекты здоровья населения [сетевое издание] 2021; 67(5):9. URL: http://vestnik.mednet.ru/content/view/1307/30/lang.ru/. DOI: 10.21045/2071-5021-2021-67-5-9.

2 Принципы и средства измерения артериального давления. НПО учебной техники «Туланаучприбор». Методическое руководство по выполнению лабораторной работы. Тула 2021г.

3 С.Ю.Иванов, Н.И.Ливши Точность измерения артериального давления по тонам Короткова в сравнении с осциллометрическим методом. Вестник аритмологии. 2005;40(40):55-58.

4 Чазова И.Е., Чихладзе Н.М., Блинова Н.В., Белая Ж.Е., Данилов Н.М., Елфимова Е.М., Литвин А.Ю., Рожинская Л.Я., Свириденко Н.Ю., Швецов М.Ю., Азизов В.А., Григоренко Е.А., Митьковская Н.П., Мустафаев И.И., Полупанов А.Г., Сарыбаев А.Ш., Хамидуллаева Г.А. Евразийские клинические рекомендации по диагностике и лечению вторичных (симптоматических) форм артериальной гипертонии (2022). Евразийский кардиологический журнал. 2023;(1):6-65. https://doi.org/10.38109/2225-1685-2023-1-6-65

5 Люсов В.А., Волов Н.А., Кокорин В.А. Проблемы и достижения в измерении артериального давления. РМЖ. 2003;19:1093

6 Волкова, Н. А. Алгоритм диагностики состояния сердечно-сосудистой системы по результатам многократных измерений артериального давления и пульса / Н. А. Волкова // Известия высших учебных заведений. Поволжскийрегион. Техническиенауки. – 2015. – № 1 (33). – С.43–49.

7 Jiankun Liu, Hao-Min Cheng, Chen-Huan Chen, Shih-Hsien Sung, Mohsen Moslehpour, Jin-Oh Hahn, Ramakrishna Mukkamala, Patient-Specific Oscillometric Blood Pressure Measurement DOI 10.1109/TBME.2015.2491270, IEEE Transactions on Biomedical Engineering

8 Whelton PK, Carey RM, Aronow WS, Casey DE Jr, Collins KJ, Dennison Himmelfarb C, DePalma SM, Gidding S, Jamerson KA, Jones DW, et al. 2017 ACC/AHA/AAPA/ABC/ACPM/AGS/APhA/ASH/ASPC/

NMA/PCNA guideline for the prevention, detection, evaluation, and management of high blood pressure in adults: a report of the American College of Cardiology/American Heart Association Task Force on Clinical Practice Guidelines [published correction appears in Hypertension. 2018;71: e140–e144]. Hypertension. 2018;71:e13 – e115. doi: 10.1161/HYP. 0000000000000065

9 Артериальнаягипертензияувзрослых. Клинические рекомендации. – 2020. – URL: https://cardioweb.ru/files/Klinicheskie_rekomendacii

10 Чащин, А.В. Комплексные методы и аппаратно-программные средства для исследований гемодинамических процессов в сосудистой системе организма: дис. … док. тех. наук // СПбГЭТУ «ЛЭТИ». ‒ 2014. ‒ 286 с.

11 International Organization for Standardization. ISO 81060-2:2018. Noninvasive sphygmomanometers – Part 2: clinical investigation of intermittent automated measurement type. – URL: https://www.iso.org/standard/73339.html

12 Цветкова Е. Е., Кузнецов А. А., Денисова Д. В., Рагино Ю. И., Воевода М. И. Сравнение ассоциации брахиального артериального давления и параметров центрального аортального давления с гипертрофией левого желудочка в общей популяции Новосибирска Российский кардиологический журнал. 2019;24(1):18–22