Скорость пульсовой волны норма. Пульсовая волна

Этот показатель дает возможность характеризовать упругое напряжение сосудистых стенок и является одним из наиболее надежных показателей упруго- вязкого состояния сосудов. СПВР зависит от силы сокращения левого желудочка и величины артериального давления и, естественно, от состояния стенок артерий. СПВР оценивается при синхронной записи сфигмограмм с двух и более точек сосудистой системы. Она определяется по формуле:

где С – СРПВ; L – истинная длина сосуда;

t – время запаздывания пульса на периферии.

Этот показатель на различных участках сосудистой системы у одного и того же исследуемого может быть разным. СРПВ выше в артериях с плотной сосудистой стенкой и высоким давлением крови.

Классическая методика предусматривает одновременную запись сфигмограмм сонной и бедренной артерий и позволяет определить СРПВ по сосудам эластического типа (по аорте). Пульсовые датчики устанавливают в области отчетливой пульсации сонной артерии и в середине пупартовой связки. Расчет СРПВ производят по вышеописанной формуле. Длину аорты измеряют сантиметровой лентой по проекции сосуда на поверхность тела. Измеряют расстояние от датчика сонной артерии до яремной вырезки грудины, от этой точки до пупка и от пупка до места установки датчика на бедренной артерии. Полученная таким способом величина отражает СРПВ по существу в нисходящей аорте и в норме колеблется от 450 до 800 см/с. СРПВ в аорте существенно зависит от возраста: она тем выше, чем больше возраст. Отклонения на ±80 см/с считаются нормальными.

СРПВ увеличиваетя при атеросклерозе аорты, гипертонической болезни, уплотнении сосудистой стенки. СРПВ измеряется также в других областях сосудистой системы

Осциллография и осциллометрия

Методы исследования величины систолического, диастолического и среднего давления. Принцип метода состоит в том, что колебания артериальной стенки передаются на манжету, сжимающую конечность. В тот момент, когда давление в манжете снижается и становится несколько ниже систолического давления в плечевой артерии, начинают появляться первые осцилляции, которые и соответствуют максимальному (систолическому) давлению. Последующее понижение давления в манжете сопровождается увеличением осцилляций, а затем их уменьшением и осцилляции в последующем исчезают. Самые максимальные осцилляции соответствуют среднему артериальному давлению, а исчезновение их - диастолическому давлению.

Принцип определения давления в артериях как при осциллографии, так и при осциллометрии одинаковый. Разница заключается лишь в том, что в первом случае производится запись, а во втором – визуальное наблюдение. Артериальная осциллография также позволяет судить о тонусе сосудов, проходимости сосудистого русла (особенно при записи с симметричных участков конечностей), которая может быть нарушена при облитерирующем эндартериите, эмболии и т.д.

РЕОГРАФИЯ

Реография – бескровный метод исследования общего и органного кровообращения.

Метод основан на регистрации колебаний сопротивления живой ткани переменному току высокой частоты. При реографическом исследовании через участок тела человека пропускают переменный ток высокой частоты и малой силы. Ток создается генератором прибора и имеет частоту до 500 кГц, сила тока - не более 10 мА. Токи такой частоты и силы безвредны для организма, они не ощущаются исследуемым и не вызывают мышечных сокращений (вспомните лабильность тканей и наличие рефрактерности).

Живые ткани организма являются хорошими проводниками электрического тока. Электропроводность различных тканей неодинакова. Имеет значение содержание электролитов, белков, поляризационные свойства тканей. Наибольшей электропроводностью обладают кровь, спинномозговая жидкость, а наименьшей - кожа, кости.

Проходя через ткань, переменный ток встречает сопротивление (величина, обратная электропроводности). Электропроводность тканей обусловлена пульсирующим артериальным кровотоком и равномерным, почти не пульсирующим кровотоком в артериолах, капиллярах и венулах. Метод позволяет выделить компонент электрического сопротивления, обусловленного пульсовыми колебаниями кровенаполнения, который после усиления графически регистрируется. В этом и заключается сущность метода реографии. Реограмма отражает суммарное сопротивление всех тканей, находящихся в межэлектродном пространстве. Стало быть, эта кривая интегральная, но в генезе этой кривой решающая роль принадлежит пульсовым колебаниям кровенаполнения.

Метод реографии дает возможность исследовать гемодинамику любого органа, доступного исследованию и участка конечности. Реография позволяет дать характеристику артериального кровенаполнения, состояния тонуса артериальных сосудов, венозного оттока, микроциркуляции. Позволяет также оценить величину ударного и минутного объемов кровообращения. При использовании многоканального реографа и записи реограмм с различных участков тела можно судить о перераспределении крови в процессе исследования или при каких – либо воздействиях. Реограмма по своей форме напоминает сфигмограмму. Она состоит из восходящей части (анакроты) и катакроты (нисходящая часть). На последней располагаются 1–3 дополнительные волны. Анакрота отражает пульсовой прирост объема крови, вершина - приток и отток крови равны, катакрота соответствует венозному оттоку.

Размер: px

Начинать показ со страницы:

Транскрипт

1 Пульсовая волна Математическая модель расчета скорости пульсовой волны При сокращении сердца, распространяющаяся вдоль артерии волна деформации и утолщения ее стенок получила название пульсовой волны, она легко прощупывается на лучевой артерии руки. Ее скорость лежит в пределах от 5 до 10 метров в секунду и более, что в 10 раз превышает среднюю скорость движения крови по кровеносным сосудам. Оказалось, что скорость распространения пульсовой волны зависит от упругости артериальной стенки и поэтому может служить показателем ее состояния при различных заболеваниях. Артерия с внутренним диаметром d представляет собой достаточно длинный (чтобы можно было пренебречь концевыми эффектами) цилиндр со стенками толщиной h, сделанными из материала с модулем упругости Юнга E. Построим упрощенную математическую модель возникновения пульсовой волны, а также определим ее основной параметр продольную скорость распространения v. Заменим, представленную на рисунке, колокообразную форму волны на прямоугольную и введем следующие обозначения: D диаметр утолщения сосуда; d внутренний диаметр сосуда; h толщина стенки ссуда; P1 давление на начальном участке; P2 давление в конце утолщенного участка; L длина утолщенной части сосуда; F, F - усилие; ρ удельная плотность крови; S 0, S d, S i - площадь (наружная, внутренняя и кольца). Деформация стенки сосуда в процессе возникновения пульса

2 A - A d F1, F1 D P1 P2 d h L Схема и условные обозначения параметров при деформации сосуда Сила, возникающая при нагнетании крови в сосуд, где: S 0 = = = /. Поскольку, то S 0 =. Отсюда, С другой стороны, поскольку пульсовая волна это движение стенки сосуда за счет силы, которая возникает в продольном направлении в результате давления избыточной массы крови, поступающей в сосуд при каждом сокращении сердца, то в соответствии со вторым законом Ньютона имеем:, где: m избыточная (систолическая) масса крови, ускорение = v/t, ρ плотность крови, v скорость v = L/t, Q объем избыточной массы крови., где: L длина области деформации стенки сосуда, Si - площадь кольца утолщения сосуда., следовательно v/t = = v 2, поскольку F = F, следовательно, отсюда, v 2 = ((P1 P2) / ρ) ((d /4 d) + 1) или окончательно v = / /. (1) В данное выражение, полученное нами из законов кинематики и динамики движения крови по сосуду, входят относительная деформация стенок сосуда d/d

3 и увеличение давления крови в нем (P1-P2). Очевидно, что отношение этих двух величин можно найти, если использовать закон Гука, который, как известно, связывает величину относительной деформации материала с силой, вызывающей эту деформацию, а именно L/L = F /(S i E) Подставляем найденные ранее значения F и S i и получаем L/L = / (E) = =ρ v 2 / E, принято считать, что L/L= R/R=h/d, тогда окончательно получаем v= /. (2) Уравнение 2 это основное уравнение скорости пульсовой волны в кровеносной системе, причем считается, практически для любых сосудов, что отношение h/d 0.1, т.е. скорость пульсовой волны v практически зависит только от модуля Юнга E. Анизотропия сосудов Необходимо различать модуль Юнга для Е пр продольной и поперечной Е поп деформации сосудов. Исходя из физиологической целесообразности, сосуды в поперечном направлении должны быть менее жесткими, чем в продольном, т.е. сосуды также должны выполнять роль каркаса, который выдерживает дополнительную нагрузку на мышечную ткань организма, а также обеспечивают постоянство геометрических размеров и формы отдельных органов. В данном случае мы рассчитывали E = Е пр Известно, что E для артериальных сосудов соответствуют 0,5МПа. Подстановка h/d=0,1, Е= 0,5МПа и ρ=1000 кг/м3 в выражение (2) дает значение v 7 метров в секунду, которое близко к, полученному экспериментально, среднему значению скорости распространения пульсовой волны. Анатомические исследования показывают, что величина h/d мало изменяется от человека к человеку и практически не зависит от типа артерии. Поэтому, учитывая постоянство h/d, можно считать, что скорость пульсовой волны изменяется только при изменении упругости стенки артерии, ее модуля Юнга в продольном направлении. Сопоставим значения E поп и Е пр Рассмотрим, полученное нами, соотношение v 2 =E пр, а также формулу Гука P=E поп = k Eпр, отсюда получим P=v2 k ρ. Рассчитаем значение k= Р/(v 2 ρ) для ρ=1050кг/м 3 Для этого определим с помощью тонометра значение P и с помощью прибора Pulstream+ величины E пр и v.

4 Показания тонометра: систолическое давление 135 мм.рт.ст., диастолическое давление 79 мм.рт.ст., P= 56 мм.рт.ст. Для определения значений E пр и v на базе устройства Pulstream+ был разработан программно-аппартный комплекс, позволяющий производить измерение времени запаздывания пульсовой волны относительно R-зубца ЭКГ. Результаты измернния скорости пульсовой волны дали значение v=6,154 м/сек, откуда E пр = 2989,72 мм.рт.ст. = ,76Па. Коэффициент перевода - 1 мм.рт.ст. = 133Па. Из полученных результатов определим анизотропию сосудов как соотношение E поп =k E пр. P= 56 мм.рт.ст. = 7436Па. Отсюда k = 7436/(37,) = 0,187, т. е. жесткость сосудов в поперечном направлении в 5 раз меньше, чем в продольном. E поп =0,187 E пр = 0,76 =74357,3Па. Проведенные измерения E поп сосудов аорты на атомно-силовом микроскопе дали значение близкое к С возрастом, а также при заболеваниях, сопровождающихся увеличением модуля Юнга стенки артерий (гипертонии, атеросклерозе), скорость распространения пульсовой волны может увеличиваться почти в 2-4 раза по сравнению с нормой. Негативную роль при этом также играет увеличение концентрации холестерина в крови и его оседание на стенках сосудов. Это позволяет использовать измерение скорости распространения пульсовой волны при постановке диагноза. Процесс измерения скорости пульсовой волны Измерительный комплекс состоит из двухканального устройства Pulstream+, металлических электродов браслетного типа, которые одеваются на запястья рук и которые, с помощью разъема типа «джек», подключены к ЭКГ каналу прибора. Процедура измерения сводится к фиксации электродов на запястьях рук, размещению указательного пальца левой руки в зоне фотосенсора и запуску программы измерения.

5 В процессе измерения на экране отображаются 2 кривые одна содержит маркеры R-зубца ЭКГ, вторая дифференциальная пульсограмма. Далее производится обработка кривых с целью определения времени запаздывания пульсограммы относительно ЭКГ. При этом на экран выводится разметка по максимуму маркера ЭКГ и моменту открытия аортального клапана на пульсограмме. Таким образом рассчитываются длительности интервалов запаздывания. Результаты измерений времени усредняются и выводятся на экран. Скорость пульсовой волны определяется как отношение длины артерий от начала аорты до фаланги прикладываемого к датчику пальца ко времени задержки пульсограммы. Значения продольного коэффициента Юнга и скорости пульсовой волны рассчитываются сразу на первом этапе и выводятся в отведенные поля главной формы программы. Результаты измерений отражены на рисунке.

6 Расчеты давления Давление в камере левого желудочка Рассмотрим механизм сократительной функции сердца, обеспечивающий артериальный кровоток за счет работы левого желудочка. Рис. 1. Рис. 2. Прежде всего, рассчитаем значение систолического давления, исходя из следующих допущений. Будем считать, что систолическое давление крови определяется работой левого желудочка после закрытия митрального клапана и с момента открытия аортального клапана. До момента закрытия митрального клапана кровь из левого предсердия перекачивается в полость левого желудочка. На рисунке 1 кровь поступает из предсердия в желудочек, а на рисунке 2 кровь изгоняется из левого желудочка через аортальный клапан в аорту. Нас будет интересовать весь цикл выдавливания крови в аорту с момента открытия аортального клапана. Обозначим объем крови в левом желудочке через Q, а давление в нем через P и массу крови через m. Определим работу миокарда как A=P Q, тогда P=A/Q. Но работа, с другой стороны, равна A=F L, где F-сила выталкивания, а L- путь перемещения порции крови, тогда P= F L/Q, но F=m a, где a=v/t, а v=l/t. Следует отметить, что v не является скоростью кровотока в аорте. Это скорость выброса порции крови из левого желудочка, которая создает систолическое давление. Представим камеру сердца в виде цилиндра с площадью основания S длиной L, тогда L=Q/S. В результате подстановки в P найденных выражений получим P = (m v L)/(t Q) = =(m Q L)/(S t 2 Q) =

7 =(m L)/(S t 2) = (m Q)/(S t) 2. Окончательно,. Это соотношение имеет практическую ценность, поскольку позволяет определять давление через параметры левого желудочка сердца. Проведем его более подробный анализ. Определим размерность давления в метрической системе СИ. В этой системе формула размерности давления имеет вид - P, где L-длина, M-масса, T-время. Подставим эти символы в полученное нами выражение P = P, что соответствует формуле давления в системе СИ. Вывод таков в процессе получения формулы давления использованы физические величины, которые корректно определяют значение давления. Анализ соотношения также показывает, что параметры в знаменателе входят в формулу во второй степени, - как время, так и площадь отверстия выхода в аорту. В этой области расположен аортальный клапан. То есть, недостаточная пропускная способность клапана, резко увеличивает давление в камере. В равной степени это относится и ко времени изгнания крови из камеры левого желудочка. Показатели в числители масса и объем суть одно и то же, поскольку масса численно равна объему, умноженному на плотность крови ρ, а она практически равна единице. Таким образом, если S и t уменьшатся, а Q увеличится на 25%, то давление возрастет почти в 10 раз! Необходимо отметить, что рассчитанное нами систолическое давление есть превышение давления в аорте над диастолическим давлением, которое поддерживается за счет напряжения сосудов при закрытом аортальном клапане. Для определения массы и ударного объема крови можно применить модифицированную формулу Старра: Q=90,97+0,54 (P сис -Р диа)-0,57 Р диа -0,61 В, где В возраст. Ударный объем Q рассчитывается по артериальному давлению, находящемуся в пределах: Р сис систолическое мм рт.ст., Р диа диастолическое мм рт.ст., значение пульса от 60 до 90 ударов в мин. Расчеты проводятся для лиц 3-х возрастных групп: 1. Женщин от лет, мужчин от лет с коэффициентом умножения Q на 1,25 2. Женщин от лет, мужчин от лет с коэффициентом умножения Q на 1,55 3. Женщин от 56 лет, мужчин от 61 года с коэффициентом умножения Q на 1,70 Произведем расчеты давления при некоторых выбранных параметрах.

8 Полученное нами выражение позволяет в выбранной системе физических величин рассчитать значение давления. На практике давление измеряют в мм. ртутного столба (мм.рт.ст.). Если задать массу крови в г, объем в мл, время в сек и диаметр в см, то, с учетом коэффициентов перевода физических единиц измерения, получим формулу расчета давления в мм.рт.ст. Р = 7,34 10 [мм.рт.ст.] Здесь диаметр сосуда входит в знаменатель формулы в четвертой степени! Рассчитаем P для некоторых значений m, d, t и Q, m=ρ Q, ρ=1. d [см] t [сек] Q [мл] P[мм.рт.ст.] L[см] V[см/сек] 2 0,3 74,3 1,6 132,1 1,2 297,2 Из приведенных данных видно, что при уменьшении d в 2 раза давление возрастает в 16 раз. Совместное использование формулы расчета давления Р и формулы Старра для определения Q позволяет найти d-диаметр отверстия выхода потока крови левого желудочка через аортальный клапан. Для расчета измерим тонометром артериальное давление Р сис и Р диа, а с помощью устройства Pulstream+ определим время систолы t. Показания тонометра: 130/70 мм.рт.ст. Ударный объем Q по Старру: Q=1,70 (90,97+0,61 71) = 67,8 мл. Время систолы t: 0,35 сек. Подстановка в формулу расчета 11,34 10 значений параметров дает величину диаметра отверстия аортального клапана d=1,6 см, что соответствует среднему размеру для восходящей аорты (1,5 см.) сердца.

9 Диастолическое давление При расчете диастолического давления будем использовать законы деформации сосудов при следующих допущениях. Диастолическое давление это давление в аорте, имеющей форму цилиндрической трубки радиуса R и длиной L. С момента открытия аортального клапана за время систолы в аорту вбрасывается порция крови, равная ударному объему Q и массой m. При этом несколько увеличивается давление внутри аорты и ее радиус. Повышение давления вызывает отток крови в венозную систему организма, т.е. одновременно происходит и некоторое уменьшение объема и давления крови в аорте. Анализ кинетического уравнения движения крови позволяет сделать вывод, что масса вытекающей жидкости пропорциональна величине давления. Это значит, что за время, равное длительности кардиоинтервала, объем крови в артериальной системе уменьшится на величину, где - общее периферическое сопротивление сосудов, P - текущее значение давления, T длительность кардиоинтервала. Периферическое сопротивление µ = Р ср /Q t имеет тот же смысл, что и сопротивление электрическому току в законе Ома. Определим значение при следующих нормированных значениях: среднее давление в аорте P ср = P диа +0,33 (Р сис -Р диа) = = 80-0,33(120-80) = 93,3 мм.рт.ст.; ударный объем Q = 70 мл. Q t = Q/T. При пульсе 76 уд/мин, длительность кардиоинтервала T = 60/76 = 0,79 сек. Отсюда Q t = 70/0,79 = 88,6 мл/сек, а µ = 93,3/88,6 =1,053 мм.рт.ст сек/мл. Рекурсивное уравнение увеличения объема крови при каждом ударе можно записать в виде Q i+1 = Q i + Q P i T/µ

10 Если стенки сосуда обладают эластичностью и деформация стенок подчинена закону Гука, то R/R = P/E или Р = Е (R/R) R приращение радиуса, P давление, E модуль Юнга для стенки сосуда, R радиус аорты, Рассмотрим упрощенную схему нагнетания крови в аорту 2(R+ R) Q L L длина сосуда S площадь поперечного сечения аорты Найдем приращение радиуса через приращение объема Q = Q 0 + Q Q ударный объем S = Q/L, S = π R 2 / = / R = / R = R R 0 R/R = R/R 0 1 R/R = / Тогда, Р = Е Q i+1 = Q i + Q Е T/µ, привяжем приращение Q под знаком квадратного корня к начальному значению Q 0, Q i+1 = Q i + Q Е Q i+1 = Q i + Q Е Р i = Е T/µ T/µ,

11 Ряд1

12 Ряд Дифференциальная пульсограмма t1 - Фаза (время) интенсивного сокращения ФИС; t2 - Фаза (время) экстремальной нагрузки ФЭН; t3 - Фаза (время) снижения нагрузки ФСН; t4 - Фаза (время) завершения систолы ФЗС.

13 На рисунке представлены две пульсограммы: верхняя обычная, нижняя дифференциальная. Видно, что дифференциальная пульсограмма содержит значительно больше экстремальных точек. Это позволяет с помощью методов фазового анализа получать достоверную информацию о гемодинамике сосудистого кровотока. Еще более ценную информацию о состоянии сосудистой стенки можно получить по второй производной от давления по времени. Следует отметить, что процесс дифференцирования всегда сопровождается значительным повышением уровня шумов, ухудшением показателя отношения сигнал/шум и осложняет процесс получения достоверных результатов измерений. Проблема усугубляется тем, что для надежной регистрации даже обычной пульсограммы необходимо иметь устройства обладающие коэффициентом усиления более 1000 (60 дб). При этом чувствительность на входе, при соотношении сигнал/шум 1:1, не менее 1 милливольт. Для выделения дифференцированного сигнала (по первой производной) коэффициент усиления электронного устройства необходимо доводить до 10000, что очень проблематично, так как электронное устройство обычно при таких коэффициентах усиления может переходить в режим самогенерации. Надежный сигнал от второй производной практически получить не представляется возможным. Необходимо было найти принципиально новые решения. Эти решения были найдены в рамках разработанной технологии Pulstream. Существует несколько способов улучшения показателя отношения сигнал/шум. Это создание специализированных электронных и программных систем. Программные фильтры. После усиления и цифрового преобразования сигнал с каждого канала устройства «Pulstream+» поступает через USB порт в компьютер и далее для подавления шумов фильтруется методом скользящего среднего. Скользящее среднее метод сглаживания временных рядов при цифровой обработке сигналов для устранения высокочастотных составляющих и шумов, то есть он может быть использован в качестве фильтра низких частот. Причем фильтрация сигнала осуществляется без искажений фазовых характеристик сигнала. Пусть имеется оцифрованный сигнал S(n), где n номер отчета в выборке сигнала. Применив метод скользящего среднего, получаем сигнал F(n). Общая формула для вычисления скользящего среднего: F(k) =, (1) где W ширина области усреднения, p i весовые коэффициенты. Суть метода заключается в замене точки выборки средним значением соседних точек в заданной окрестности. В общем случае для усреднения

14 используются весовые коэффициенты, которые в нашем случае принимаются p i =1. Алгоритм вычисления скользящего среднего можно оптимизировать по числу операций, а следовательно по времени выполнения, за счет сокращения операций сложения. Для этого можно использовать тот факт, что суммирование по W отчетам можно провести только один раз для нахождения элемента F(k)= SUM(k)/W, (2) / где SUM(k) = / ; (3) Тогда последующий элемент может быть вычислен по формуле F(k+1) = (SUM(k) + S(k+ W/2 + 1) S(k- W/2)) / W (4) Вычислительные затраты на обработку сигнала алгоритмом простого скользящего среднего составляют Nh + 2 (Ns-1) операций сложения; Таким образом, на первой итерации алгоритма необходимо провести Nh операций сложения, а на последующих Ns-1 итерациях - всего по две операции сложения. Nh - ширина окна (число сэмплов фильтра). Ns - число сэмплов во входном сигнале. Для исключения искажений, связанных с переходными процессами электронных компонентов системы, процесс обработки начинается с задержкой, которая составляет 100 циклов чтения из входного буфера. За один цикл обращения к буферу в обработку передается по 5 отсчетов для каждого канала. Принимая во внимание специфику чтения информации в виде пакета из 5 отсчетов, в алгоритм фильтрации были встроены блоки, позволяющие многократно повторять процедуру сглаживания. Благодаря этому многократно увеличивалось значение отсчета для каждой точки измерения. Так например, при трехкратном повторении процедуры сглаживания значение сигнала возрастало до десятков тысяч. Это позволило надежно дифференцировать сигнал и получать производную 3-го порядка. Из вышесказанного следует, что метод скользящего среднего обладает следующими положительными качествами: - простотой алгоритмизации; - малыми вычислительными затратами; - большим приведенным коэффициентом усиления; - отсутствием фазовых искажений сигнала.

15 Классический метод измерения скорости пульсовой волны Техника регистрации достаточно проста: на место пульсации сосуда, например, лучевой артерии, накладывается датчик, в качестве которого используются пьезокристаллические, тензометрические или емкостные датчики, сигнал от которого идет на регистрирующее устройство (например, электрокардиограф). При сфигмографии непосредственно регистрируются колебания артериальной стенки, вызванные прохождением по сосуду пульсовой волны. Для регистрации скорости распространения пульсовой волны по артериям эластического типа проводят синхронную регистрацию пульса на сонной артерии и на бедренной артерии (в области паха). По разнице между началами сфигмограмм (время) и на основании замеров длины сосудов рассчитывают скорость распространения. В норме она равна 4 8 м/с. Для регистрации скорости распространения пульса по артериям мышечного типа регистрируют синхронно пульс на сонной артерии и на лучевой. Расчет такой же. Скорость, в норме от 6 до 12 м/с значительно выше, чем для артерий эластического типа. Реально с помощью механокардиографа регистрируют одновременно пульс на сонной, бедренной и лучевой артериях и рассчитывают оба показателя. Эти данные имеют важное значение для диагностики патологий сосудистой стенки и для оценки эффективности лечения этой патологии. Например, при склерозировании сосудов скорость пульсовой волны из-за роста жёсткости сосудистой стенки возрастает. При занятии физической культурой интенсивность склерозирования снижается, и это отражается на уменьшении скорости распространения пульсовой волны. Возрастные значения скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического (Сэ) и мышечного (См) типов, полученные с помощью пьзодатчиков устанавливаемых на теле в различных зонах залегания крупных сосудов. Возраст Сэ, м/cек Возраст См, м/сек,1 71 и старше 9,4 51 и старше 9,3 Измерение скорости пульсовой волны с помощью устройства «Pulstream+»

16 Устройство «Pulstream+», благодаря наличию 2-х каналов и достаточно хорошим временным разрешением (около 2.5 млсек), может успешно использоваться для регистрации скорости пульсовой волны. Для этих целей разработано специальное программное обеспечение, которое определяет временное запаздывание пульсограммы относительно R-зубца электрокардиограммы. Синхронно регистрируется пульсограмма и I отведение ЭКГ. За базу L-путь, пройденный пульсовой волной, принимается длина руки плюс расстояние от сердца до плечевого сустава. Он примерно равен 1 метру. Временной сдвиг определяется как S=S1+S2 Сфигнограмма Сфигмография неинвазивный механокардиографический метод, направленный на изучение колебаний артериальной стенки, обусловленных выбросом ударного объема крови в артериальное русло. С каждым сокращением сердца увеличивается давление в артериях и имеет место прирост их поперечного сечения, затем происходит восстановление исходного состояния. Весь этот цикл превращений и получил название артериального пульса, а запись его в динамике сфигмограммы. Различают сфигмограммы центрального пульса (запись производится на крупных артериях, близко расположенных к сердцу: подключичной, сонной) и периферического (регистрация осуществляется с более мелких артериальных сосудов).

17 В последние годы для регистрации сфигмограммы используют пьезоэлектрические датчики, что позволяет не только достаточно точно воспроизвести кривую пульса, но и измерить скорость распространения пульсовой волны. Сфигмограмма имеет определенные опознавательные точки и при синхронной записи с ЭКГ и ФКГ позволяет анализировать фазы сердечного цикла раздельно для правого и левого желудочков. Технически записать сфигмограмму несложно. Обычно одновременно накладывают 2 и более пьезодатчиков или производят синхронную запись с электро- и фонокардиограммами. В первом случае исследование направлено на определение скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического и мышечного типов (датчики накладывают над областью сонной, бедренной и лучевой артерий). Для получения кривых, годных к расшифровке, датчики следует располагать на переднешейной борозде на уровне верхнего края щитовидного хряща (сонная артерия), на середине пупартовой связки (бедренная артерия) и в зоне максимальной пульсации лучевой артерии. О синхронной записи сфигмограммы, электрокардиограммы и фонокардиограммы см. раздел «Поликардиография». Записывается сфигмограмма при скорости движения лентопротяжного механизма мм/с. Морфология кривых, записанных с крупных и периферических сосудов, неодинакова. Более сложную структуру имеет кривая сонной артерии. Она начинается маленькой волной «а» (предсистолическая волна), за которой следует крутой подъем (анакрота «а б»), соответствующий периоду быстрого изгнания крови из левого желудочка в аорту (запаздывание между открытием клапанов аорты и появлением пульса на сонной артерии равно приблизительно 0,02 с), затем на некоторых кривых видны мелкие осцилляции. В дальнейшем кривая резко опускается книзу (дикротическая волна «в г»). Эта часть кривой отражает период медленного поступления крови в сосудистое русло (под меньшим давлением). В конце этой части кривой, соответствующей окончанию систолы, отчетливо регистрируется выемка (инцизура «д») конец фазы изгнания. В ней можно отмерить короткий подъем, вызванный захлопыванием полулунных клапанов аорты, что

18 соответствует моменту выравнивания давления в аорте и желудочке (по Н. Н. Савицкому), он четко совпадает со II тоном синхронно записанной фонокардиограммы. Затем кривая постепенно падает (пологий спуск), на спуске в большинстве случаев видно небольшое возвышение («е»). Эта часть кривой отражает диастолический период сердечной деятельности. Морфология кривой периферического пульса менее сложна. В ней различают 2 колена: восходящее анакрота «а» (обусловленное внезапным подъемом давления в исследуемой артерии) с добавочной дикротической волной «б» (происхождение которой не совсем ясно) и нисходящее (см. рисунок). Анализ сфигмограммы центрального пульса может быть направлен на изучение временных характеристик сердечного цикла Е. Б. Бабский и В. Л. Карпман предложили такие уравнения для расчета систолы и диастолы: S=0,324 С; S=0,183 C+0,142 где S продолжительность систолы, С сердечный цикл. Как известно, эти показатели коррелируют с ЧСС. Если при данной ЧСС регистрируется удлинение систолы на 0,02 с и более, то можно констатировать наличие увеличенного диастолического объема (повышенный венозный приток крови к сердцу или застойные явления в сердце в стадии компенсации). Укорочение систолы указывает на поражение миокарда (дистрофия и др.). По морфологии кривой можно получить представление об особенностях изгнания крови из левого желудочка при различных патологических состояниях. Крутой подъем кривой (более чем в норме) с восходящим плато характерен для повышенного давления в аорте и периферических сосудах, а ранний пик с низкой систолической вершиной, переходящей в быстрое снижение с глубокой инцизурой, соответствует низкому давлению в аорте. Достаточно типичные кривые записываются при недостаточности аортальных клапанов (высокая начальная амплитуда и быстрое диастолическое падение), при аортальном стенозе (низкая амплитуда кривой с коротким начальным подъемом и резко выраженной анакротической инцизурой) и др. Синхронная запись сфигмограмм сонной, бедренной и лучевой артерий (см. рисунок) позволяет определить скорость распространения пульсовой волны. Для расчета «времени запаздывания пульса» производят линейные измерения следующих расстояний: l1 между точками расположения датчика пульса на сонной артерии и яремной вырезке грудины, l2 от яремной вырезки грудины до пупка; l3 от пупка до места наложения датчика пульса на бедренной артерии, l4 от яремной вырезки грудины до места фиксации датчика на лучевой артерии при вытянутой под прямым углом к туловищу руке. Определение времени

19 запаздывания начала подъема. 3аписанных сфигмограмм лежит в основе анализа скорости распространения пульсовой волны. При определении разницы во времени появления подъема кривых сонной и бедренной артерий рассчитывается скорость распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа (Сэ): Сэ = l2+l3 l1/tэ где tэ время запаздывания пульсовой волны от сонной до бедренной артерий. Расчет скорости распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа производится по формуле: СМ =l2+l3 l1/tм где 1м время запаздывания пульсовой волны от сонной до лучевой артерий. Данные рассчитываются в 5 10 комплексах и выводятся средние величины в см/с. Отношение скоро сти распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа к скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа у здоровых людей находится в пределах 1,1 1,3. Скорость распространения пульсовой волны определяется упругими свойствами артериальной стенки и изменяется с возрастом от 400 см/с у детей до 1000 см/с у лиц старше 65 лет (таблица1).

20 Описание «ПУЛЬСТРИМ+» Общие сведения Изделие ПУЛЬСТРИМ+ является продолжением развития ряда устройств, разработанных по технологии ДОКТОР МАУС. Опыт эксплуатации предыдущей модели ПУЛЬСТРИМ показал высокую эффективность этого прибора при бытовом применении. С течением времени возникла необходимость, как в улучшении его эксплуатационных характеристик, так и в расширении функций прибора. Таковыми являются: - возможность одновременной регистрации пульсограммы и ЭКГ; - возможность определения скорости пульсовой волны; - повышение чувствительности и помехозащищенности устройства; - возможность автономной работы без подключения к ПК; - возможность непосредственного подключения к сотовому телефону; - возможность передачи SMS сообщений врачу; - возможность передачи пульсограмм и ЭКГ на медицинский сервер. При этом необходимо было сохранить весовые и размерные характеристики устройства, а также обеспечить преемственность существующего интерфейса пользователя и сохранение структуры имеющейся базы данных. Все вышеперечисленные требования были реализованы в приборе ПУЛЬСТРИМ+. Одновременная регистрация достигается введением второго независимого канала, при этом временное разрешение каждого канала составляет 5 ms. Ослабление по соседнему каналу не хуже 70 Дб. Повышение порога чувствительности достигается за счет применения метода стохастического резонанса. Чувствительность каналов 2,5 мкв, при соотношении сигнал/шум 1:1. Для улучшения помехозащищенности разработаны дополнительные цифровые фильтры. Скорость пульсовой волны определяется при одновременной регистрации пульсограммы и ЭКГ и позволяет оценивать состояние сосудистой стенки. По этому параметру также оценивается динамика изменения артериального давления. Для обеспечения работы с подключением к сотовому телефону был разработан, на базе СМАРТФОНА типа HTC, интерфейс пользователя в значительной степени идентичный интерфейсу разработанному для ПК.

21 Программное обеспечение на КПК создано для работы под управлением ОС Windows Mobile ver Связь устройства ПУЛЬСТРИМ со СМАРТФОНОМ осуществляется по каналу USB. Программное обеспечение на ПК создано для работы под управлением ОС Windows XP, Windows 7. Внешний вид устройства изображен на Рис 1. Устройство имеет размеры 135 Х 70 Х 20 мм и вес около 150 г. Устройство состоит из пластмассового корпуса, на котором расположена пленочная передняя панель с кнопками управления, дисплей и зона оптического сенсора. Слева, сбоку установлены мини USB разъем и разъем для подключения ЭКГ-электродов. С обратной стороны корпуса имеется отсек для размещения батарейного питания. Внутри корпуса находится плата с электронными компонентами. Батарейное питание используется при автономной работе и при подключении смартфона. При подключении к персональному компьютеру питание осуществляется от USB порта. Рис. 1 В автономном режиме можно произвести проверку устройства и снять пульсограмму.

22 При подключении устройства к смартфону или ПК на дисплей выводится информация о состоянии связи с подключенным устройством. Программное обеспечение для компьютера и смартфона можно скачать с этого сайта. Описание режима регистрации и обработки ЭКГ Внешний вид заставки (главного окна) «ПУЛЬСТРИМ+» мало чем отличается от окна «ПУЛЬСТРИМ», за исключением группы двух радиокнопок «сигнал», расположенных в нижнем левом углу заставки, с помощью которых устанавливается режим ввода ПУЛЬСОГРАММЫ (ПУЛ) или ЭКГ (Рис. 2). Назначение остальных кнопок управления и их внешний вид одинаковы, как для режима ПУЛ, так и для ЭКГ. Рис. 2 После установки измерительных электродов на теле пациента можно приступить к процессу снятия ЭКГ. Для этого желательно перейти в ручной режим и нажать кнопку «Измер». В процессе измерения недопустимы движения тела и рук. Измерения могут производиться с помощью стандартных электродов. Разработаны также ручные электроды на базе электродов, используемых для снятия электростатического потенциала с рук при проведении монтажных работ с электронными изделиями. Как и в случае регистрации пульсограммы, на экране отображается дифференциальная кривя ЭКГ, обработка которой позволяет выявить и удалить из сигнала помехи и шумы. Проблеме получения «чистого» неискаженного сигнала при разработке уделялось большое внимание. Были использованы современные методы подавления помех при сохранении высокой чувствительности. Отсутствие помех позволяет с высокой точностью рассчитывать временные характеристики работы сердца и сосудов и значительно улучшает диагностические возможности устройства.

23 Дифференциальная кривая значительно более информативна и позволяет более точно выявить нарушения в работе сердечной мышце. После завершения процесса регистрации необходимо активизировать кнопку «Пров», На экране появится преобразованная к интегральному виду размеченная кривая ЭКГ. В настоящее время в диагностических целях в кардиологии применяют именно этот вид ЭКГ. Ниже представлены рисунки дифференциальной (Рис. 3) и интегральной (Рис. 4) ЭКГ. Рис. 3 Рис. 4 После визуального анализа ЭКГ следует, нажав кнопку «Расчет», вывести результаты (Рис. 5). Рассчитанные вариационные параметры ритма полностью соответствуют результатам расчета при анализе ритма для ПУЛЬСОГРАММЫ.

24 Рис. 5 Результаты анализа формы ЭКГ сводятся к автоматическому определению длительности QRS-интервала и графического вывода одного фрагмента ЭКГ. В кардиологии в соответствии с принятыми стандартами производят измерения амплитуд и интервалов предварительно размеченных pqrst-зубцов (Рис. 6). Рис. 6 Существует большое разнообразие форм ЭКГ и произвести автоматический их анализ во многих случаях практически невозможно. Поэтому был применен метод полуавтоматического ручного определения длительностей выбранных интервалов. Для этого на кривой (Рис. 7) с помощью курсора мышки выбирается нажатием левой клавиши начальная точка, а затем курсор переводится в конечную точку и повторным нажатием автоматически в окне появляется (Рис. 8) вычисленное значение в ms. В данном случае измеренное значение pq-интервала соответствует 180 ms.существуют нормированные значения этих показателей определяющие состояние сердечной мышцы и проводящей системы сердца.

25 Рис. 7 Рис. 8 После нажатия на кнопку «Заключ» появляется краткое заключение (Рис. 9), которое базируется на анализе значений параметров ритма зарегистрированной ЭКГ. Рис. 9 Для сохранения полученных результатов после получения заключения нужно меню «Файл» и выбрать режим «Регис», откроется окно Рис. 10. Затем нужно заполнить (исправить) предлагаемые поля и нажать кнопку «Сохр». Необходимо соблюдать следующее условие внесения сведений в поле «ПАЦИЕНТ»: первый символ пульсограммы - «#», электрокардиограммы

26 Рис. 10 Режимы меню «Файл», «Сервис» и «Справка» отрабатывают идентично режиму обработки пульсограммы. Электроды для снятия ЭКГ Используется и разработано несколько типов измерительных электродов: стандартные для грудного отведения, ручные в виде металлических браслетов, ручные с фиксацией на «липучках», ручные с регулируемым натяжением резиновой тесьмой. Для длительного и постоянного ношения наиболее эффективно использование металлических браслетов, которые имеют большую площадь соприкосновения и не требуют нанесения электропроводящего геля. Для снятия ЭКГ у детей целесообразно применить ручные электроды с регулируемым натяжением резиновой тесьмой или с фиксацией на «липучках». На рисунках 11 и 12 изображены применяемые электроды. Рис. 11 Регистрация пульсограмм с помощью видеокамеры

27 Видеокамера это электронно-оптическое устройство, позволяющее регистрировать в отраженном свете различные непрозрачные объекты. Изображение объекта с помощью линзы объектива проецируется на светочувствительную матрицу, сигнал с которой через USB-канал поступает в персональный компьютер. Далее, производится программная обработка видеосигнала и вывод изображения на монитор компьютера. Разрешение камеры определяется количеством точек (пикселей), приходящихся на единицу площади светочувствительной матрицы видеокамеры. Чем больше пикселей, тем выше разрешение. Для наших целей этот параметр не является определяющим. Более того, чем он ниже, тем лучше, улучшается помехоустойчивость. Более существенными являются показатели чувствительности в спектральном диапазоне. Спектральный диапазон видимого света от 400 до 700 нм. Нас будет интересовать область красного и ближнего инфракрасного участка (более 700 нм). Практически все камеры в этом диапазоне имеют достаточно высокую чувствительность, т.е. пригодны для использования в качестве сенсора пульсовой волны. Остановимся подробнее на вопросах регистрации пульса с помощью камеры. Предварительные пояснения. Если в темном помещении закрыть яркий источник света ладонью руки, то мы увидим красный рельеф очертаний пальцев, т.е. ткань руки является фильтром, пропускающим красный свет. Поскольку вся ткань пронизана сетью сосудов, которые в такт с сокращением сердца меняют свое кровенаполнение, в результате чего происходит изменение интенсивности (модуляция) проходящего света. Такую же картину мы получим и при использовании видеокамеры. Если закрыть пальцем объектив и направить на него источник света, то при включенной камере на экране монитора появится неравномерно светящийся красный квадрат, на котором видны незначительные колебания яркости отдельных участков. Это и есть пульсация крови в фаланге пальца. Вернемся к вопросу регистрации пульсаций яркости светового потока в камере. Яркость пикселя определяется тремя показателями цветности красного, синего и зеленого. Их значения можно получить программным путем. Необходимо сразу отметить, что регистрация пульсаций яркости производится на уровне больших помех и шумов. Далее выбирается участок изображения размером, например 10х10 пикселей, и рассчитывается суммарный показатель яркости для каждого кадра видеозаписи. При этом производится фильтрация сигнала и его сглаживание. Если запись производится с регистрацией яркости каждого кадра, то на выходе мы получим пульсограмму.

28 В этом и состоит суть метода, на базе которого разработано программное обеспечение системы VIDEOPULS. Имитатор пульсовой волны Для получения стабильного оптического сигнала, имитирующего пульсовую волну при заданных физиологических параметрах, был разработан и изготовлен имитатор пульсовой волны. Имитатор пульсовой волны в своем составе состоит из ПК, к которому через последовательный порт подключена оптическая головка, состоящая из управляемых цветовых излучателей, и программного обеспечения. Программное управление излучателями позволяет, за счет вариаций очередности включения и изменения длительности зажигания и гашения отдельных разноцветных источников, имитировать прохождение пульсовой волны с заданными физиологическими параметрами. Была выбрана форма модельного сигнала, который в своем составе содержит некоторые отклонения от нормы в гемодинамике капиллярного кровотока, а именно, на участке экстремальной нагрузки миокарда наблюдается «ступенька», а также во время диастолы виден значительный подъем над нулевым уровнем. В таблицу сведены результаты обработки сигналов поступавших на вход устройства ПУЛЬСТРИМ+ от имитатора в различное время суток. Ном Пульс уд/ми н Вариационный размах (сек.) Коэффициент вариации (%) Тонус сосудов % Максим. нагрузка сек Сопрот. сосудов сек 1 71,7 0,005 0,279 0,0744 0,7 0,005 0,133 0,0731 0,7 0,005 0,061 0,0733 0,0434

29 4 71,7 0,005 0,075 0,0727 0,7 0,005 0,132 0,0734 0,7 0,005 0,177 0,0732 0,7 0,005 0,204 0,0742 0,0429 ВЫВОД: Имитатор и ПО «ПУЛЬСТРИМ+» обладают высокой стабильностью и хорошей воспроизводимостью результатов.

Описание «ПУЛЬСТРИМ+» Общие сведения Изделие ПУЛЬСТРИМ+ является продолжением развития ряда устройств, разработанных по технологии ДОКТОР МАУС. Пятилетний опыт эксплуатации предыдущей модели ПУЛЬСТРИМ

5 Фотоплетизмография Введение Движение крови в сосудах обусловлено работой сердца. При сокращении миокарда желудочков кровь под давлением перекачивается из сердца в аорту и легочную артерию. Ритмические

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АМУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ Н.В.НИГЕЙ ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА И ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ СЕРДЦА МЕТОДИЧЕСКИЕ

УДК 535.341.6 О.А. РЕМАЕВА, канд. техн. наук, Е.В. РЕМАЕВ ОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА В последнее десятилетие в развитых странах наблюдается повышенный интерес

ТЕСТЫ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ по теме «МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ» Выберите номер правильного ответа 1. Сердечные тоны это звуковые феномены, возникающие а) при аускультации сердца б) при

1. Гемодинамика артериальных сосудов. Физический механизм преобразования импульсного выброса крови желудочками сердца в непрерывный артериальный кровоток. Уравнение Пуазейля, смысл. Законы общесистемной

Тесты текущего контроля по теме «Методы исследования сердечнососудистой системы. Сердечный цикл» Выберите номер правильного ответа 1. Впервые точное описание механизмов кровообращения и значение сердца

43 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОЛОГИЧСКИХ ТКАНЕЙ. ФИЗИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ГЕМОДИНАМИКИ Задание 1. Выберите правильный ответ: 1. Деформацией называется.... а) изменение взаимного положения тел; б) изменение взаимного

Главное условие выполнения кровью ее функций - ДВИЖЕНИЕ В течение суток кровь 1,5-2 тысячи раз прокачивается через сердце Сердечно-сосудистая система Кровеносная система замкнута. Два круга кровообращения

Министерство образования Омской области БОУ ОО СПО «Омский техникум мясной и молочной промышленности» Научно-практическая конференция студентов «Физика медицине. Артериальное давление» Выполнила: Сайдашева

ТЕСТЫ текущего контроля по теме «ЗАКОНЫ ГЕМОДИНАМИКИ» 1. Выберите 3 правильных ответа. Основными факторами, обуславливающими движение крови по сосудам, являются а) работа сердца б) градиент кровяного давления

ЛЕКЦИЯ 4 МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ, ОСНОВЫ БИОРЕОЛОГИИ И НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ГЕМОДИНАМИКИ I. Идеальная и реальная жидкости II.Ньютоновские и неньютоновские жидкости III.Течение вязкой жидкости по трубам IV.Предмет

БИОЛОГИЯ Движение крови по сосудам класс Преподаватель: Крюкова Маргарита Хрисанфовна Причины движения крови по сосудам. Кровяное давление это давление крови на стенки кровеносных сосудов. Разность давления

24 А.И. Дядык, Л.С. Холопов. Аускультация сердца Систола I тон II тон Диастола I тон Рисунок 3. Тоны сердца и периоды сердечного цикла Период между I и II тонами соответствует систоле желудочков, период

Глава IV. Кровообращение На дом: 20 Тема: Давление крови в сосудах Задачи: Изучить изменение кровяного давления и его регуляцию Пименов А.В. 2006 Кровяное давление В кровеносной системе человека кровь

УДК 62.791.2 Прибор для исследования артериального кровообращения окклюзионно-осциллометрическим методом Быков А.А., студент Россия, 105005, г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра «Медико-технические

ММА им. И.М. Сеченова Кафедра факультетской терапии 1 ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЯ 1. Нормальная ЭКГ профессор Подзолков Валерий Иванович Происхождение ЭКГ Токи, генерируемые кардиомиоцитами во время деполяризации

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОСТЫХ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ Цель работы: исследование коэффициента передачи и сдвига фаз между силой тока и напряжением в цепях, состоящих из последовательно

Нормальная электрокардиограмма Чтобы оправдаться в собственных глазах, мы нередко убеждаем себя, что не в силах достичь цели, на самом же деле мы не бессильны, а безвольны. Франсуа де Ларошфуко. Калибровочный

ЛАЗЕРНАЯ ДОППЛЕРОВСКАЯ ФЛОУМЕТРИЯ Общий вид анализатора ЛАКК-02 исполнение 1 1 блок анализатора, 2 базовый зонд для исследования микроциркуляции, 3 белый диск из фторопласта для проверки нулевого показания

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ: ОПЫТ ЮНГА Цель работы - изучение явления интерференции света на примере опыта Юнга, изучение интерференционной картины, получаемой в опыте Юнга, исследование зависимости

Программное обеспечение для акустико-эмиссионных систем «РАНИС». Программное обеспечение (ПО) для акустико-эмиссионных систем «РАНИС» создано для поддержки всех особенностей аппаратуры и учитывает многолетний

Лабораторная работа 10 ОПЫТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ДЛЯ ВОЗДУХА Цель работы изучение основных соотношений между термодинамическими параметрами и величинами, процессов происходящих в идеальном

Цель работы ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9 А Изучение интерференции электромагнитных волн изучение распространения электромагнитных волн; изучение явления интерференции волн; экспериментальное определение длины

Диагностическое значение дефибрилляции Электрическая дефибрилляция помимо лечебного имеет большое диагностическое значение. Вопросы точной диагностики при митральных пороках, особенно с тех пор, как стало

Лабораторная работа 41 2 Определение радиуса кривизны линзы интерференционным методом Цель работы: изучение интерференции в тонких плёнках на примере колец Ньютона и определение радиуса кривизны линзы.

Санкт-Петербургский Государственный Университет Математико-механический факультет Кафедра информационно-аналитических систем Курсовая работа Определение пульса по ЭКГ Чирков Александр Научный руководитель:

Муниципальное общественное учреждение гимназия 64 Научно-экспериментальная биология Тема: «Сердечно-сосудистая система» Подготовила:Корначѐва Анастасия Учащаяся: 8в класса Руководитель: Федорова Е. В.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП АКАДЕМИЧЕСКОГО СОРЕВНОВАНИЯ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ» ПО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОМУ ПРЕДМЕТУ «ФИЗИКА» 0 ГОД ВАРИАНТ З А Д А Ч А Маленький шарик падает с высоты = м без начальной

Основные положения теории.... Предварительная подготовка... 5 3. Задание на проведение эксперимента... 8 4. Обработка результатов экспериментов... 3 5. Вопросы для самопроверки и подготовке к защите

Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 90 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ГАЗОВ ОТ ДАВЛЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ ВОЗДУХА ПРИ ПОСТОЯННЫХ ДАВЛЕНИИ И ОБЪЕМЕ РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ Цель работы: изучение процесса распространения звуковой волны, измерение скорости

Лекция 8 Волновое движение Распространение колебаний в однородной упругой среде Продольные и поперечные волны Уравнение плоской гармонической бегущей волны смещение, скорость и относительная деформация

69 С.П. ФОМИН Разработка модуля анализа электрокардиограммы УДК 004.58 Муромский институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых» г. Муром В работе рассматривается

Введение Болезни кровообращения являются причиной более 50% смертей в развитых странах мира и в частности в нашей стране. Считается, что основным способом борьбы с этими заболеваниями является развитие

Лабораторная работа 35 Исследование резонанса в цепи переменного тока Методическое руководство Москва 04 г. Исследование резонанса в цепи переменного тока. Цель лабораторной работы Изучение зависимости

Программа для ЭВМ Акустическая томография- Течеискатель (версия 1.1.5) ИНСТРУКЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 1. Общие сведения. Программа Акустическая томография - течеискатель (АТ-Т) предназначена для обработки записей

Лабораторная работа 1.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ МЕТОДОМ СТОКСА Цель работы: определение оптимальных параметров эксперимента для определения вязкости жидкости методом Стокса. Постановка задачи

ИЗМЕНЕНИЯ К РУКОДСТВУ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ПРИБОР «БАЛКОМ 1» Приложение 2 1. Введение В связи с доработкой программного обеспечения (ПО) прибора «Балком 1», выполненных с целью расширения технологических

Уникальное явление в истории современной цивилизации создание новой фундаментальной науки Кардиометрии www.rosnou.ru www.cardiomery.ne www.cardiocode.ru Учёные «Российского нового университета» сделали

Работа 9 Определение моментов инерции тел методом вращательных колебаний Цель работы: определение момента инерции диска методом вращательных колебаний и проверки теоремы Гюйгенса-Штейнера. Введение Основной

Работа.. Изучение вынужденных колебаний в колебательном контуре Цель работы: изучение зависимости тока в колебательном контуре от частоты источника ЭДС, включенного в контур, и измерение резонансной частоты

ЦИФРОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР ZET 7151 РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭТМС.421425.001-151 РЭ ООО «ЭТМС» Оглавление 1 Назначение и технические характеристики... 3 1.1. Назначение цифровых датчиков... 3 1.2. Условия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «АМУРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Н.В. НИГЕЙ ИЗМЕРЕНИЕ

Лабораторная работа Исследование дифракции в параллельном пучке лазерного излучения. Цель работы: ознакомление дифракцией света на одномерной дифракционной решетке и определение длины волны лазерного излучения;

1. Общие. Технические характеристики 1.1. Питание прибора либо от аккумуляторов, либо от подключаемого сетевого адаптера. 1.1.1. Сетевой адаптер +В с мощностью не менее 4 Вт (ток нагрузки не менее 8 ма).

Работа.8 ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ АДИАБАТЫ ВОЗДУХА РЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ адача. Измерить собственные частоты колебаний поршня в трубке при условиях, когда возвращающая сила создается: а) магнитным полем; б)

Лабораторная работа 1 Определение радиуса кривизны поверхности линзы методом колец Ньютона. Цель работы. Цель работы определить радиус кривизны выпуклой сферической поверхности (одной из поверхностей стеклянной

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет» ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ

R.M.S. Joemai Медицинский центр университета Лейдена, Лейден, Нидерланды МСКТ сканирование: - автоматический выбор сердечной фазы с использованием алгоритма phasexact phasexact определяет оптимальную для

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП АКАДЕМИЧЕСКОГО СОРЕВНОВАНИЯ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ «ШАГ В БУДУЩЕЕ» ПО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОМУ ПРЕДМЕТУ «ФИЗИКА» 05 ГОД ВАРИАНТ 9 З А Д А Ч А Маленький шарик падает с высоты = м без начальной

Цель работы: ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9 ИЗМЕРЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА МЕТОДОМ СТОЯЧИХ ВОЛН В СТЕРЖНЕ 1.Изучить условия возникновения продольной стоячей волны в упругой среде..измерить скорость распространения упругих

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА СЕРДЦА Расчет параметров электрокардиограммы желудочкового комплекса Рассмотрим работу дипольного эквивалентного электрического генератора сердца (ДЭЭГС) в процессе

X A0 e βt cos (ω t α) Изобразим график зависимости амплитуды колебаний от времени для разных значений β Видно, чем больше β тем быстрее затухает амплитуда β τ коэффициент затухания Изобразим графики соответствующих

Лабораторная работа 20 Определение длин волн линий спектра излучения с помощью дифракционной решетки Цель работы: ознакомление с прозрачной дифракционной решеткой; определение длин волн спектра источника

`ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3.0 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ЛИНЗЫ ПРИ ПОМОЩИ КОЛЕЦ НЬЮТОНА. Цель работы Целью данной работы является изучение явления интерференции света и применения этого явления для измерения

Лабораторная работа Определение электроемкости конденсатора по осциллограмме его разряда через резистор Методическое руководство Москва 04 г. Определение электроемкости конденсатора по осциллограмме его

ПАКЕТ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ПРОГРАММА PMA ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Автоматическая установка и отображение формы сигнала и его параметров. Масштабирование сигнала, вывод на дисплей в единицах измерения: Вольт,

Кафедра кардіології НМАПО Носенко Н.М. Гемодинамика раздел науки, изучающий механизмы движения крови в сердечнососудистой системе. Он является частью гидродинамики раздела физики, изучающего движение жидкостей.

Вариант 1 1. Промежуток времени от начала одного колебания до его завершения 1. Длительностью импульса 2. Периодом колебаний 3. Временем реверберации 4. Временем задержки 2. Для какого типа волн в одном

10 класс Задача 1 (10 баллов) Шарик падает без начальной скорости с высоты на наклонную плоскость, угол наклона которой равен Через какое время шарик ударится о стенку, расположенную перпендикулярно наклонной

Лабораторная работа 2.2 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ: ОПЫТ ЮНГА Цель работы: изучение явления интерференции света на примере опыта Юнга, изучение интерференционной картины, получаемой в опыте Юнга, исследование

Работа 25а ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЙ, ОБУСЛОВЛЕННЫХ ДИФРАКЦИЕЙ Цель работы: наблюдение дифракции света на дифракционной решетке, определение периода дифракционной решетки и области пропускания светофильтров Оборудование:

УДК 12.04.421.7(07) Е.В. Стрыгина ВЫБОР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ ДЛЯ МОНИТОРИРОВАНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ Адекватная гемодинамика это абсолютно необходимое условие нормальной работы внутренних органов.

Методы контроля кровенаполнения тканей

и измерения скорости пульсовой волны

Скорость распространения пульсовой волны в аорте может составлять 4-6 м/сек, в артериях мышечного типа 8/12 м в сек. Линейная скорость кровотока по артериям обычно не превышает 0,5 м/сек.

Плетизмография (от греч. plethysmos - наполнение, увеличение + graphō - писать, изображать) - метод исследования сосудистого тонуса и кровотока в сосудах мелкого калибра, основанный на графической регистрации пульсовых и более медленных колебаний объема какой-либо части тела, связанных с динамикой кровенаполнения сосудов.

Метод фотоплетизмографии основан на регистрации оптической плотности исследуемой ткани (органа).

Физические основы кровотока (гемодинамики ).

Объёмной скоростью кровотока (Q) называют объём жидкости (V), протекающий в единицу времени через поперечное сечение сосуда:

Q = V / t (1)

Линейная скорость кровотока определяется отношением пути, проходимого частицами крови, ко времени:

υ = l / t (2)

Объёмная и линейная скорости связаны соотношением:

Q = υ · S , (3)

где S – площадь поперечного сечения потока жидкости.

Для сплошного течения несжимаемой жидкости выполняется уравнение неразрывности: через любое сечение струи в единицу времени протекают одинаковые объёмы жидкости.

Q = υ · S = const (4)

В любом сечении сердечно - сосудистой системы объёмная скорость кровотока одинакова .

Площадь суммарного просвета капилляров в 700-800 раз больше поперечного сечения аорты. С учётом уравнения неразрывности (4) это значит, что линейная скорость кровотока в капиллярной сети в 700-800 раз меньше, чем в аорте, и составляет примерно 1 мм / с . В покое средняя скорость кровотока в аорте лежит в интервале от 0.5 м / с до 1 м / с , а при большой физической нагрузке может достигать 20 м / с .

Рис. 2. Соотношение между суммарным поперечным сечением сосудистой системы (S) на разных уровнях (сплошная линия) и линейной скоростью кровотока (V) в соответствующих сосудах (штриховая линия):

Сила вязкого трения по формуле Ньютона:

F тр = - η · S ·(d υ / dy ), (5)

где η- коэффициент вязкости (динамическая вязкость), S – площадь соприкосновения контактирующих слоёв. У цельной крови коэффициент вязкости, измеренный на вискозиметре, составляет около 5 мПа·с, что в 5 раз больше вязкости воды . При патологических состояниях вязкость крови колеблется от 1.7 мПа·с до 22.9 мПа·с.

Кровь вместе с другими жидкостями, вязкость которых зависит от градиента скорости, относится к неньютоновским жидкостям. Вязкость крови неодинакова в широких и узких сосудах, причём влияние диаметра кровеносного сосуда на вязкость начинает сказываться при просвете менее 1 мм.

Ламинарное и турбулентное (вихревое ) течение . Переход от одного вида течения к другому определяется безразмерной величиной, называемой числом Рейнольдса:

Re = ρ < υ > d / η = < υ > d / ν , (6)

где ρ – плотность жидкости, <υ> - средняя по сечению сосуда скорость жидкости, d – диаметр сосуда, ν=η/ρ – кинематическая вязкость.

Критическое значение числа Рейнольдса Re кр

Для однородных жидкостей Reкр = 2300, для крови Reкр = 970±80, но уже при Re >400 возникают локальные завихрения в разветвлениях артерий и в области их крутых изгибов.

Формула Пуазейля, для объёмной скорости кровотока:

Q = π r 4 Δ p /8 η l , (7)

где Q – объёмная скорость кровотока, r – радиус сосуда, Δp – разность давлений на концах сосуда, η – вязкость крови.

Видно, что при заданных внешних условиях (Δp) через сосуд протекает тем больше крови, чем меньше её вязкость и чем больше радиус сосуда.

Формуле Пуазейля можно придать и такой вид:

Q = Δ p / R г ., (8)

В этом случае формула Пуазейля обнаруживает сходство с законом Ома.

Rг = 8ηl/πr4 отображает сопротивление сосудистого русла кровотоку, включая все факторы, от которых оно зависит. Поэтому Rг называют гемодинамическим сопротивлением (или общим периферическим сопротивлением сосудов).

Гемодинамическое сопротивление 3-х сосудов, соединённых последовательно и параллельно, вычисляется по формулам:

R г = R г 1 + R г 2 + R г 3 , (10)

R г = (1/ R г 1 + 1/ R г 2 + 1/ R г 3 ) -1 (11)

Из анализа модели разветвлённой сосудистой трубки следует, что вклад крупных артерий в R г незначителен , хотя общая длина всех артерий большого диаметра сравнительно велика .

Возникновение и распространение пульсовой волны

по стенкам сосудов обусловлено упругостью аортальной стенки. Дело в том, что во время систолы левого желудочка сила, возникающая при растяжении аорты кровью, направлена не строго перпендикулярно к оси сосуда и может быть разложена на нормальную и тангенциальную составляющие. Непрерывность кровотока обеспечивается первой из них, тогда как вторая является источником артериального импульса, под которым понимают упругие колебания артериальной стенки.

Пульсовая волна распространяется от места своего возникновения до капилляров, где затухает. Скорость её распространения можно рассчитать по формуле:

υ п = (E b /2 ρ r ) 1/2 , (12)

где Е – модуль Юнга сосудистой стенки, b – её толщина, r – радиус сосуда, ρ – плотность тканей сосудистой стенки.

Скорость пульсовой волны можно принять в качестве количественного показателя упругих свойств артерий эластического типа – тех свойств, благодаря которым они выполняют свою основную функцию.

Скорость пульсовой волны в аорте составляет 4 - 6 м / с , а в лучевой артерии 8 – 12 м / с . При склеротических имениях артерий повышается их жёсткость, что проявляется в нарастании скорости пульсовой волны.

Сфигмография

(греч. sphygmos пульс, пульсация + graphō писать, изображать) - метод исследования гемодинамики и диагностики некоторых форм патологии сердечно-сосудистой системы, основанный на графической регистрации пульсовых колебаний стенки кровеносного сосуда.

Сфигмографию осуществляют с помощью специальных приставок к электрокардиографу или другому регистратору, позволяющих преобразовывать воспринимаемые приемником пульса механические колебания стенки сосуда (или сопутствующие им изменения электрической емкости либо оптических свойств исследуемого участка тела) в электрические сигналы, которые после предварительного усиления подаются на регистрирующее устройство. Записываемую кривую называют сфигмограммой (СГ). Существуют как контактные (накладываемые на кожу над пульсирующей артерией), так и бесконтактные, или дистанционные, приемники пульса. Последние обычно используют для регистрации венного пульса - флебосфигмографии. Запись пульсовых колебаний сегмента конечности с помощью накладываемых по ее периметру пневматической манжеты или тензометрического датчика называют объемной сфигмографией.

Сфигмография применяется как самостоятельный метод исследования или входит в состав других методик, например механокардиографии, поликардиографии. Как самостоятельный метод С. используют для оценки состояния артериальных стенок (по скорости распространения пульсовой волны, амплитуде и форме СГ), диагностики некоторых заболеваний, в частности клапанных пороков сердца, неинвазивного определения ударного объема сердца по методу Вецлера - Бегера. По диагностическому значению С. уступает более совершенным методам, например рентгенологическим или ультразвуковым методам исследования сердца и сосудов, но в ряде случаев дает ценную дополнительную информацию и в связи с простотой исполнения доступна для применения в условиях поликлиники.

Рис. 1. Сфигмограмма сонной артерии в норме: а - предсердная волна; b -с - анакрота; d - поздняя систолическая волна; е-f -g - инцизура; g - дикротическая волна, i - преданакротический зубец; be - период изгнания; ef - протодиастолический интервал.

Артериальная сфигмограмма отражает колебания стенки артерии, связанные с изменениями давления в сосуде на протяжении каждого сердечного цикла. Выделяют центральный пульс, отражающий колебания давления в аорте (СГ сонных и подключичных артерий), и периферический пульс (СГ бедренной, плечевой, лучевой и других артерий).

На нормальной СГ сонной артерии (рис. 1 ) после низкоамплитудных волн а (отражает систолу предсердий) и зубца i (возникает в связи с изометрическим напряжением сердца) наблюдается крутой подъем основной волны b -с - анакрота, обусловленная открытием аортального клапана и переходом крови из левого желудочка в аорту. Этот подъем сменяется в точке с нисходящей частью волны - катакротой, формирующейся в результате преобладания в данный период в сосуде оттока крови над притоком. В начале катакроты определяется поздняя систолическая волна d , за которой следует инцизура efg . За время ef (протодиастолический интервал) происходит захлопывание аортального клапана, что сопровождается повышением давления в аорте, формирующим дикротическую волну g . Интервал времени, представленный отрезком b -e , соответствует периоду изгнания крови из левого желудочка.

СГ периферических артерий отличаются от кривых центрального пульса более округлыми очертаниями вершины основной волны, отсутствием волн а и i , иногда и инцизуры, более выраженной дикротической волной, часто появлением второй диастолической волны. Интервал между вершинами основной и дикротической волн бедренного пульса соответствует, по мнению Вецлера и Бегера (К. Wezler, A. Böger, 1939), времени основного колебания артериального пульса и используется для расчета ударного объема сердца.

При оценке формы артериальной СГ придают значение крутизне нарастания анакроты, характеру перехода ее в катакроту, наличию и расположению дополнительных зубцов, выраженности дикротической волны. Форма кривых центрального пульса в значительной мере зависит от периферического сопротивления. При низком периферическом сопротивлении СГ центральных артерий имеют круто поднимающуюся анакроту, острые вершины и глубокие инцизуры; при высоком периферическом сопротивлении изменения противоположны.

Абсолютные значения амплитуд отдельных компонентов СГ обычно не оцениваются, т. к. метод С. не имеет калибровки. Для диагностических целей соотносят амплитуды компонентов СГ с амплитудой основной волны. Аналогично вместо оценки абсолютных значений временных интервалов СГ используют их соотношение в процентах с общей продолжительностью систолической волны; это позволяет проводить временной анализ СГ независимо от частоты сердечных сокращений.

Синхронно записанные СГ центрального и периферического пульса используют для определения скорости распространения пульсовой волны по артериям; она вычисляется как частное от деления длины пути пробега волны на длительность интервала между началами анакрот пульса исследуемых артерий. Скорость распространения пульсовой волны в аорте (сосуде эластического типа) рассчитывают по СГ сонной и бедренной артерий, в периферических артериях (сосудах мышечного типа), - по объемным СГ, зарегистрированным на плече и нижней трети предплечья или на бедре и нижней трети голени. Отношение скорости распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа к скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа у здоровых людей находится в пределах 1,1-1,3. Скорость распространения пульсовой волны зависит от модуля упругости артериальной стенки; она увеличивается при повышении напряжения артериальных стенок или их уплотнения и изменяется с возрастом (от 4 м/с у детей до 10 м/с и более у лиц старше 65 лет).

Флебосфигмограмма регистрируется обычно с яремной вены. Основные элементы СГ яремной вены в норме представлены положительными волнами а , с , d и отрицательными - х- , у -коллапсами (рис. 2 ). Волна а отражает систолу правого предсердия, волна с обусловлена воздействием на яремную вену пульсации сонной артерии. Перед волной с иногда выявляется зубец b , совпадающий по времени с изометрическим напряжением желудочков сердца. Формирование х -коллапса на отрезке а- b обусловлено диастолой предсердий, на отрезке b -х - быстрым опорожнением полых вен в правое предсердие в результате оттягивания вниз атриовентрикулярной перегородки во время систолы правого желудочка, а также понижения внутригрудного давления вследствие изгнания крови в брюшную аорту. Следующая положительная волна d обусловлена заполнением полых вен и правого предсердия кровью при закрытом трикуспидальном клапане. После открытия клапана кровь из правого предсердия устремляется в правый желудочек, что способствует опорожнению полых вен, - наступает диастолический у -коллапс. По мере заполнения правого желудочка кровью скорость опорожнения предсердия уменьшается, давление в нем повышается, кровенаполнение вен примерно с середины диастолы желудочка вновь увеличивается, что отражается появлением на флебосфигмограмме второй диастолической волны d (застойная волна).

Рис. 2. Флебосфигмограмма яремной вены в норме: а - предсердная волна; b - зубец, отражающий изометрическое напряжение желудочков; с - передаточная волна пульса сонной артерии; d, d" - диастолические волны; х - систолический коллапс ; y - диастолический коллапс.

Диагностическое значение . Патологические изменения артериальных СГ при некоторых заболеваниях имеют определенную специфичность. При стенозе устья аорты на анакроте центральных СГ появляются зазубрины (анакротический пульс), время подъема анакроты удлиняется, иногда кривые приобретают вид петушиного гребня (рис. 3, а ). При гипертрофическом субаортальном стенозе (см. Кардиомиопатии) время подъема анакроты укорачивается, соотношение длительности анакроты и изгнания уменьшается. Недостаточность клапанов аорты проявляется резким возрастанием амплитуды всех волн, сглаживанием или исчезновением инцизуры на СГ центральных артерий (рис. 3, б ), появлением высокочастотных осцилляций на анакроте бедренного пульса (рис. 3, в ) и на всех объемных СГ нижних конечностей. При коарктации аорты амплитуда центральных СГ и объемных СГ верхних конечностей увеличена, длительность накроты СГ сонной артерии укорочена, вершина пульсовой волны расщеплена; СГ бедренной артерии и объемные СГ нижних конечностей представляют собой низкоамплитудные куполообразные волны, лишенные дикроты (треугольный пульс, рис. 3, г ). Облитерирующие и окклюзионные поражения периферических артерий проявляются на объемных СГ, зарегистрированных ниже места окклюзии, снижением амплитуды пульсовых волн (в тяжелых случаях регистрируется прямая линия) и отсутствием дикроты (монокротический пульс). При поражении сосуда одной конечности или неравномерной облитерации артерий в случаях их системного поражения имеет место разница амплитуд и формы кривых пульса на симметричных артериях. Преобладание коллатерального зависит от частоты сердцебиений; при тахикардии волна d уменьшена, волна d " отсутствует.

Техническая реализация метода фотоплетизмографии ,

параметры регистрируемого сигнала .

Пальцевая фотоплетизмография.

Исследуемым органом является концевая фаланга кисти или стопы.

(в дистальных фалангах пальцев кисти и стопы наиболее интенсивные значения артериального и венозного кровообращения.)

Анакрота – восходящий участок пульсовой волны

Нисходящий участок пульсовой волны называется катакротой .

На нисходящем участке есть волна, называемая дикротической , обусловленная захлопыванием полулунных клапанов между левым желудочком сердца и аортой.

(А 2 ) образуется за счёт отражения объёма крови от аорты и крупных

магистральных сосудов и частично соответствует диастолическому периоду сердечного цикла.

Дикротическая фаза несет информацию о тонусе сосудов.

Вершина пульсовой волны соответствует наибольшему объёму крови, а её противолежащая часть – наименьшему объёму крови в исследуемом участке ткани.

Частота и продолжительность пульсовой волны зависят от особенностей работы сердца , а величина и форма её пиков – от состояния сосудистой стенки .

Волны первого порядка (I), или объемный пульс

Волны второго порядка (II) имеют период дыхательных волн

Волнами третьего порядка (III) называют все регистрируемые колебания с периодом, большим, чем период дыхательных волн

Использование метода фотоплетизмографии в медицинской практике .

Базовый вариант.

После наложения на дистальную фалангу пальца руки или ноги датчика-прищепки и активации регистрации фотоплетизмограммы в интерфейсной части устройства выполняется последовательное измерение значений объемного пульса в различные фазы исследования воздействия на организм человека изучаемого фактора. Исследование объемного пульса при перемене положения конечности.

Механизм: Изменение сосудистых артериальных рефлексов при различных положениях конечности - превалирование сосудорасширяющего рефлекса при поднятии конечности вверх, при опускании конечности вниз превалирует сосудосуживающий рефлекс.

При развитии сосудосуживающего эффекта амплитуда пульсовых волн нарастает, при развитии сосудорасширяющего эффекта амплитуда пульсовых волн уменьшается.

Возможно выявить подвижность механизмов, регулирующих распределение крови, что имеет существенное значение при выявлении локальных капиллярных нарушений и сосудистых заболеваний на уровне всего организма.

Техника окклюзионной фотоплетизмографии

заключается в следующем: на уровне верхней трети плеча накладывается тонометрическая манжета и в нее нагнетается воздух до давления, на 30 мм рт. ст превышающее артериальное давление. Давление в манжете сохраняется в течение 5 минут, затем воздух быстро стравливается. В течении первых 30 секунд в норме возникает пиковое объемной и линейной скорости кровотока, постепенно снижающееся к 3-й минуте.

Методика определения артериального давления в плечевой артерии с помощью фотоплктизмографии.

Декомпрессионный вариант:

В резиновую манжету, соединенную с манометром, нагнетается воздух до исчезновения периферического пульса. Затем с постоянной скоростью выпускается воздух. Когда давление в манжете соответствует артериальному, объем крови в пальце увеличивается, что проявляется появлением пульсации; когда давление соответствует венозному давлению, объем крови снова уменьшается. По экспериментальным данным такая методика регистрации артериального давления является наиболее точной и может использоваться при его уменьшении.

Изучаемые параметры фотоплетизмограммы:

По вертикальной оси изучаются амплитудные характеристики пульсовой волны, соответствующие анакротическому и дикротическому периоду. Несмотря на то, что эти параметры являются относительными, их изучение в динамике предоставляет ценную информацию о силе сосудистой реакции. В этой группе признаков изучаются:

1. амплитуда анакротической и дикротической волны,

Последний показатель имеет абсолютное значение и имеет собственные нормативные показатели.

По горизонтальной оси изучаются временные характеристики пульсовой волны, предоставляющие информацию о длительности сердечного цикла, соотношении и длительности систолы и диастолы. Эти параметры имеют абсолютные значения и могут сравниваться с существующими нормативными показателями.

Амплитуда пульсовой волны или анакротической фазы (АПВ), определяется по вертикальной оси как: АПВ = В2-В1.

lНормативных значений не имеет, оценивается в динамике.

Амплитуда дикротической волны (АДВ), определяется по вертикальной оси как: АДВ = В4-В5.

lВ норме составляет 1/2 от величины амплитуды пульсовой волны.

Индекс дикротической волны (ИДВ), определяется в процентах как: ИДВ = ((В3-В5)/(В2 – В1))·100

lНормативное значение составляет%.

Длительность анакротической фазы пульсовой волны (ДАФ), определяется в секундах по горизонтальной оси как: ДАФ = В3-В1

Длительность дикротической фазы пульсовой волны (ДДФ), определяется в секундах по горизонтальной оси как: ДДФ = В5-В3 .

lНормативное значение не установлено.

Длительность пульсовой волны (ДПВ ) , определяется в секундах по горизонтальной оси как: ДПВ = В5-В1.

lНормативные значения по возрастным группам:

Возраст, лет	Длительность пульсовой волны, сек

Длительность систолической фазы сердечного цикла (ДС), определяется в секундах по горизонтальной оси как: ДС = В4-В1.

lНормативный параметр вычисляемый, равен произведению длительности ДПВ и 0.324.

Длительность диастолической фазы сердечного цикла (ДД), определяется в секундах по горизонтальной оси как: ДД = В5-В4.

lВ норме равна остатку вычитания длительности систолы от общей продолжительности пульсовой волны.

Частота сердечных сокращений (ЧСС), определяется в ударах в минуту как: ЧСС = 60/ДПВ.

lНормативные значения частоты сердечных сокращений по Кассирскому:

Возраст, лет	ЧСС в мин

Методики клинической фотоплетизмографии (часть 3).

Качественные критерии оценки фотоплетизмограмм.

Перечисленные количественные показатели не предоставляют исчерпывающую информацию о характере пульсовой волны. Немаловажное значение имеет качественная оценка формы пульсовых волн нередко имеющее решающее значение. При анализе формы пульсовых волн привлекаются термины, заимствованные из клинической практики, такие, как pulsus tardus, pulsus celer.

При повышенном периферическом сопротивлении, например, при сочетании атеросклероза и гипертонической болезни, а особенно у больных аортальным стенозом форма пульсовых волн соответствует pulsus tardus: подъем пульсовой волны пологий, неравномерный, вершина смещается к концу систолы («позднее систолическое выпячивание»).

https://pandia.ru/text/78/415/images/image011_47.gif" height="1 src=">

Рис 4 Пульсовые волны типа pulsus tardus при повышенном периферической сопротивлении.

При низком периферическом сопротивлении и большом систолическом выбросе, характерном больным с аортальной недостаточностью, пульсовые волны имеют вид pulsus celer:подъем пульсовой волны имеет крутой подъем, быстрое снижение и малозаметную инцизуру. Между локализацией инцизуры, величиной периферического сопротивления и упругим состоянием артерий отмечается определенная зависимость: при пониженной эластичности сосудов инцизура приближается к вершине, а при вазодилятации не выходит за пределы нижней половины пульсовой кривой.

https://pandia.ru/text/78/415/images/image013_12.jpg" width="397" height="132">

Рис 6. Симптом «петушиного гребня». Симптомы получены в момент избыточного воздействия дозы инфракрасного терапевтического лазера.

https://pandia.ru/text/78/415/images/image015_14.jpg" width="225" height="110">

Рис 8. Ступенька на вершине пульсовой волны.

https://pandia.ru/text/78/415/images/image017_14.jpg" width="339" height="254 src=">

Рис 10. Отсутствие дикротической волны на пульсограмме у больной сахарным диабетом.

Кроме того, зарегистрированы следующие патологические отклонения при различных заболеваниях:

r отсутствие дикротического зубца указывает на наличие атеросклероза, гипертонической болезни
(рис 10) ;

r различие объемного пульса на руках и ногах может указывать на коарктацию аорты;

r слишком большой объемный пульс – возможно, у больного незаращенный боталлов проток;

r при облитерирующем эндартериите амплитуда пульсовых волн снижена на всех пальцах пораженной конечности;

r при проведении функциональной пробы с переменой положения конечности у больных в начальной фазе облитерирующего эндартериита резко снижен сосудорасширяющий эффект при подъеме ноги (невысокая амплитуда пульсовых волн) и значительно выражен сосудосуживающий эффект при опускании ноги;

r при проведении функциональной пробы с переменой положения конечности у больных с облитерирующим атеросклерозом в стадии субкомпенсации при опускании конечности амплитуда пульсовых волн значительно уменьшается.

Половые и возрастные особенности фотоплетизмограмм:

1. В период с 8 до 18 лет амплитуда пульсовой волны имеет тенденцию к увеличению, с 19 до 30 лет стабилизируется, после 50-ти амплитуда пульсовой волны вновь нарастает.

2. По наблюдениям (1967) пульсовые волны у детей отличаются крутым подъемом. Вершина кривой имеет округлые очертания. Инцизура у 72% здоровых детей располагается в верхней или средней трети пульсовой волны, у 28% - в нижней трети пульсовой волны. У абсолютного большинства детей инцизура и начальная диастолическая волна отчетливо выражены.

3. Половые различия – у девочек до 16 лет по сравнению с мальчиками, амплитуда пульсовой волны выше.

Другие особенности фотоплетизмограмм:

1. Величина объемного пульса не зависит от времени года, но сосудистые реакции легче вызываются в июле и августе (Hetzman 1948).

2. При магнитных бурях, прохождении атмосферных фронтов и других колебаниях погоды возникают большие колебания периферического капиллярного кровообращения, особенно у больных ревматизмом – возрастает количество реакций, указывающих на расширение сосудов. При контрольном измерении во время физиотерапевтических процедур отмечается явное уменьшение неповреждающей дозы физического фактора.

При сокращении сердечной мышцы (систола) кровь выбрасыва­ется из сердца в аорту и отходящие от нее артерии. Если бы стенки этих сосудов были жесткими, то давление, возникающее в крови на выходе из сердца, со скоростью звука передалось бы к перифе­рии. Упругость стенок сосудов приводит к тому, что во время сис­толы кровь, выталкиваемая сердцем, растягивает аорту, артерии и артериолы, т. е. крупные сосуды воспринимают за время систолы больше крови, чем ее оттекает к периферии. Систолическое давле­ние человека в норме равно приблизительно 16 кПа. Во время рас­слабления сердца (диастола) растянутые кровеносные сосуды спа­дают и потенциальная энергия, сообщенная им сердцем через кровь, переходит в кинетическую энергию тока крови, при этом поддерживается диастолическое давление, приблизительно равное 11 кПа.

Распространяющуюся по аорте и артериям волну повышенного давления, вызванную выбросом крови из левого желудочка в пе­риод систолы, называют пульсовой волной.

Пульсовая волна распространяется со скоростью 5-10 м/с и даже более. Следовательно, за время систолы (около 0,3 с) она

Должна распространиться на расстоя­ние 1,5-3 м, что больше расстояния от сердца к конечностям. Это означает, что начало пульсовой волны достигнет конечностей раньше, чем начнется спад давления в аорте. Профиль части арте­рии схематически показан на рис. 9.6: а - после прохождения пульсовой вол­ны, б - в артерии начало пульсовой волны, в - в артерии пульсовая волна, г - начинается спад повышенного дав­ления.

Д1ульсовой волне будет соответство­вать пульсирование скорости кровото­ка в крупных артериях, однако ско­рость крови (максимальное значение

0,3-0,5 м/с) существенно меньше скорости распространения пульсовой волны.

Из модельного опыта и из общих представлений о работе серд­ца ясно, что пульсовая волна не является синусоидальной (гармо­нической). Как всякий периодический процесс, пульсовая волна может быть представлена суммой гармонических волн (см. § 5.4). Поэтому уделим внимание, как некоторой модели, гармониче­ской пульсовой волне.

Предположим, что гармоническая волна [см. (5.48)] распрост­раняется по сосуду вдоль оси X со скоростью v. Вязкость крови и упруговязкие свойства стенок сосуда уменьшают амплитуду вол­ны. Можно считать (см., например, § 5.1), что затухание волны будет экспоненциальным. На основании этого можно записать следующее уравнение для пульсовой волны:

где р 0 - амплитуда давления в пульсовой волне; х - расстояние до произвольной точки от источника колебаний (сердца); t - вре­мя; ω - круговая частота колебаний; χ - некоторая константа, определяющая затухание волны. Длину пульсовой волны можно найти из формулы

Волна давления представляет некоторое «избыточное» давле­ние. Поэтому с учетом «основного» давления р а (атмосферное давление или давление в среде, окружающей сосуд) можно измене­ние Явления записать следующим образом:

Как видно из (9.14), по мере продвижения крови (по мере уве­личения х) колебания давления сглаживаются. Схематично на рис. 9.7 показано колебание давления в аорте вблизи сердца (а) и в артериолах (б). Графики даны в предположении модели гармо­нической пульсовой волны.

На рис. 9.8 приведены экспериментальные графики, показы­вающие изменение среднего значения давления и скорости v кр кровотока в зависимости от типа кровеносных сосудов. Гидроста­тическое давление крови не учитывается. Давление - избыточ­ное над атмосферным. Заштрихованная область соответствует ко­лебанию давления (пульсовая волна).

Скорость пульсовой волны в крупных сосудах следующим об­разом зависит от их параметров (формула Моенса-Кортевега).

Для регистрации пульсовых колебаний применяют оптические сфигмографы , механически воспринимающие и оптически записывающие колебания сосудистой стенки. К таким приборам относится мсханокардиограф с записью кривой на специальной фотобумаге Фоторегистрация дает неискаженные колебания, однако она трудоемка и требует применения дорогостоящих фотоматериалов.

Большое распространение получили электросфигмографы , при которых применяются пьезокристаллы, конденсаторы, фотоэлементы, угольные датчики, тензометры и другие устройства. Для записи колебаний пользуются электрокардиографом с чернильно-перьевой, струйной или тепловой регистрацией колебаний. Сфигмограмма имеет разный рисунок в зависимости от применяемых датчиков, что затрудняет их сравнение и расшифровку. Более информативным является полиграфическая одновременная запись пульсации сонных, лучевых и других артерий, а также ЭКГ, баллистограммы и других функциональных изменений сердечно-сосудистой деятельности.

Скорость распространения пульсовой волны (СРПВ) . Для определения тонуса сосудов, эластичности стенок сосудов определяют скорость распространения пульсовой волны. Увеличение ригидности сосудов ведет к увеличению СРПВ. Для этой цели определяют разницу во времени появления пульсовых волн, так называемое запаздывание.

Проводят одновременную запись сфигмограмм , располагая два датчика над поверхностными сосудами, расположенными проксимально (над аортой) и дистально по отношению к сердцу (на сонной, бедренной, лучевой, поверхностной височной, лобной, глазничной и других артериях). Определив время запаздывания и длину между двумя исследуемыми точками, определяют СРПВ (V) по формуле: v=S/T,
где S - длина исследуемого сосуда (в см),
Т - время запаздывания (в мс).

Другой более удобный и распространенный метод исследования заключается в одновременной записи на двух каналах осциллографа ЭКГ и сфигмограммы. По интервалу времени между зубцом R ЭКГ и началом пульсовой волны определяют «3».

При этом измеряют расстояние на участке аорта - пульсирующая точка на периферическом сосуде и ведут расчет СРПВ или же ограничиваются определением «3» в долях секунды, исходя из того, что точное определение длины извилистых сосудов практически невозможно.

Для суждения о гемодинамике большого мозга Э. Б. Голланд (1973) и другие авторы записывают ЭКГ и сфигмограмму, располагая датчики пульса на поверхностной височной, лобной, глазничной артериях. По величине «3» сфигмограммы поверхностной височной артерии определяют состояние сосудов наружной сонной артерии, при сфигмографии глазничной или лобной артерии - сосудов внутренней сонной артерии.

Для выяснения суммарной пульсации позвоночных артерий датчики располагают над остистыми отростками С4, С5, С6, С7 позвонков. На кривых, приводимых в работе Э. Б. Голланд (1973), рисунок волн позвоночной артерии не имеет четких опознавательных точек, и поэтому суждение о величине «3» является в какой-то степени произвольным.

Здесь было бы необходимо записать дифференциальную кривую , которая дает более информативные данные для анализа графических показателей.
Среднее значение величины «3» у здоровых людей , по Э. Б. Голланд (1973), на участке аорта - поверхностная височная артерия равно 105 мс, аорта - лобная ветвь - 118 мс, аорта - позвоночная артерия (С6) - 97 мс.

Коэффициент асимметрии при двусторонней регистрации в норме колеблется от 18 до 21%, показывая как регионарные особенности вазомоторных механизмов, так и наличие морфологических изменений сосудов.

При церебральном атеросклерозе величина 3 уменьшается, индивидуальная вариабельность становится большей, увеличивается асимметрия на различных участках сосудов. Сходные изменения отмечаются в склеротической стадии гипертонической болезни.

При инсульте увеличение показателя «3» более выражено на стороне очага поражения, где снижается тонус сосудов. Следует отметить, что закономерной зависимости величины «3» от уровня артериального давления не отмечается.