Способ неинвазивного измерения кровяного давления и устройство для его осуществления

Способ неинвазивного измерения кровяного давления и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к медицине, функциональной диагностике. Сущность изобретения: изменяют давление в окклюзионной манжете и регистрируют зависимость во времени изменения давления в манжете при компрессии и декомпрессии и соответствующие пульсовые волны, на реограмме определяют коэффициенты корреляции пульсовой волны предыдущего кардиоцикла с пульсовыми волнами каждого последующего кардиоцикла, формируют зависимость изменения максимальных значений коэффициентов корреляции и ее второй производной, а систолическое и диастолическое давление определяют, соответственно, по граничным крайним локальным максимумам последней кривой. Отличительной особенностью устройства, в котором реализован предлагаемый способ, является то, что одноканальный реограф 1 включен между окклюзионной манжетой 3 и первым входом аналогоцифрового преобразователя 6, второй вход которого соединен с выходом блока 2 измерения давления в манжете, первый и второй выходы с первым и вторым входами блока 7 обработки и измерения соответственно. Блок 7 включает блок 8 накопления сигналов давления в манжете и последовательно соединенные блок 9 накопления сигналов пульсовой волны, блок 10 определения границ пульсовых волн, блок 11 определения коэффициентов корреляции пульсовых волн, дифференциатор 12, блок 13 определения экстремумов и блок 14 определения кровяного давления, вход которого через блок 8 накопления сигналов давления в манжете соединен со вторым входом блока 7 обработки и измерения, первый вход которого подключен к входу блока 9 накопления сигналов пульсовой волны, а выход к выходу блока 14 определения кровяного давления. С помощью предлагаемого способа и реализующего ею устройства можно повысить точность измерения давления вплоть до указания кардиоцикла, в котором следует проводить его измерение, а также проводить измерение давления у тех больных, у которых обычные способы не дают результатов. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в приборах для измерения кровяного давления.

Известен способ измерения артериального давления крови, согласно которому на конечность накладывают компрессионную манжету, соединенную через воздухопровод с индикатором давления, производят компрессию до величины, превышающей ожидаемое систолическое давление крови, осуществляют декомпрессию, производят отсчет показателей манометра в моменты появления первого и последнего тонок Короткова (Г.И. Косицкий Звуковой метод исследования артериального давления. М. Медгиз, 1959, с.276).

Недостаткам данного способа являются значительная субъективность при оценке моментов появления и исчезновения звуковых тонов, соответствующих замерам систолического и диастолического давления (Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения. Перевод с английского. М: Радио и связь, 1981, с.140-141), недостаточная достоверность результатов измерения у людей тучных или с очень развитой мускулатурой, у больных с выраженными нарушениями сердечной деятельности, при значительном снижении артериального давления, при феномене "бесконечного тона", при "аускультативном провале", а также в случаях, когда измерение проводят люди с дефектом слуха.

Известен также способ измерения артериального давления (авт. св. СССР N 1822476), в котором для оценки измерения характера кровотока в сосуде, пережимаемом манжетой при декомпрессии, используются электрические сигналы, т.е. пульсовые волны, индуцируемые на электроде-датчике знакопеременным напряжением высокой частоты.

Недостатком этого способа является то, что электроды накладывают на разные части тела на предплечье и палец руки и в результате большого расстояния между электродами помехоустойчивость при измерении артериального давления уменьшается, особенно у беспокойных больных или больных с непроизвольными движениями. Кроме того, для измерения систолического и диастолического давления выбираются неточные критерии, а именно появление первого сигнала пульсового кровенаполнения и достижение им максимального значения соответственно, что должно приводить к существенным ошибкам в измерении давления.

Прототипом способа и устройства является патент США N 48739870, кл. A 61 B 5/02; 128/672; 128/681; 128/693, 1989, касающийся мониторирования давления крови пациента, однако в патенте содержатся предложения по двум методам измерения артериального давления для целей калибровки устройства мониторирования. Методы предполагают использование кривой изменения давления в манжете при декомпрессии и кривой пульсовых волн, которую получают посредством импедансного измерения кровенаполнения сосудов плеча. При этом в качестве указателя момента считывания давления крови используют появление пульсовых волн (систолическое давление) и их стабилизацию (диастолическое давление) либо определение видоизменения спектра мощности пульсовой волны, не расшифровывая и не конкретизируя процедуру обнаружения этих моментов.

Недостатком обоих методов является использование качественных и поэтому в значительной мере субъективных критериев, по которым определяют моменты измерения давления, а следовательно, недостаточная точность измерений.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности и стабильности измерения кровяного давления, в том числе при экстремальных состояниях пациента, а также в тех случаях, когда невозможно измерить давление общеизвестными неинвазивными способами.

Цель достигается тем, что в способе неинвазивного измерения кровяного давления, состоящем в том, что изменяют давление в окклюзионной манжете и регистрируют зависимость во времени изменения давления в манжете при компрессии и декомпрессии и соответствующие пульсовые волны, отличительной особенностью является то, что в нем определяют коэффициенты корреляции пульсовой волны предыдущего кардиоцикла с пульсовыми волнами каждого последующего кардиоцикла, формируют зависимость изменения максимальных значений коэффициентов корреляции, причем систолическое и диастолическое давление определяют в кардиоциклах с наименьшим подобием по отношению ко всем остальным, соответственно, по граничным локальным максимумам второй производной изменения коэффициентов корреляции.

Цель достигается также тем, что устройстве для неинвазивного измерения кровяного давления, содержащем окклюзионную манжету, соединенную с блоком компрессии и с блоком измерения давления в манжете, а также однокальный реограф, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки и измерения, соединенный с блоком отображения, отличительной особенностью является то, что одноканальный реограф включен между окклюзионной манжетой и первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом блока измерения давления в манжете, первый и второй выходы с первым и вторым входами блока обработки и измерения, соответственно, который включает в себя блок накопления сигналов давления в манжете и последовательно соединенные блок накопления сигналов пульсовой волны, блок определения границ пульсовых волн, блок определения коэффициентов корреляции пульсовых волн, дифференциатор, блок определения экстремумов и блок определения кровяного давления, вход которого через блок накопления сигналов давления в манжете соединен со вторым входом блока обработки и измерения, первый вход которого подключен ко входу блока накопления сигналов пульсовой волны, а выход к выходу блока определения кровяного давления.

Существенным признаком предлагаемого способа является использование в качестве указателя кардиоциклов, в которых производят измерение давления, показателя наименьшего подобия их пульсовых волн по отношению ко всем остальным, поскольку известно (Палеев Н.Р. и Каевицер И.М. Атлас гемодинамических исследований в клинике внутренних болезней. М. Медгиз, 1975, с.112), что процесс компрессии и декомпрессии сосудов конечностей сопровождается определенными трансформациями пульсовых волн, выделяющими эти волны из прочих и происходящими в критические моменты изменения просвета подвергающегося компрессии сосуда. Именно в эти моменты при визуальной оценке пульсовых волн производят считывание максимального (конечного систолического), минимального (диастолического), а также бокового и среднего значений давления. Предлагаемый способ позволяет формализовать и конкретизировать процесс обнаружения указанных моментов с точностью до кардиоцикла, что существенно отличает его от качественных методов прототипа, где обеспечивается возможность лишь приблизительного обнаружения участков кривой пульсовых волн, на которых считывают значение давления, например, диастолического по стабилизации процесса, хотя такового в строгом смысле не наблюдается в эксперименте.

Другой отличительной особенностью предлагаемого способа является процедура, в результате выполнения которой находят пульсовые волны, характеризующиеся наименьшим подобием. В качестве показателя подобия используют максимальные значения коэффициентов корреляции, которые получают, сравнивая пульсовую волну предыдущего кардиоцикла с каждой последующей. Пульсовые волны, характеризующиеся наименьшим подобием, определяют по локальным максимумам второй производной (второй разности при использовании цифровой обработки сигналов полученной зависимости изменения коэффициентов корреляции). Кардиоциклы, в которых производят измерение систолического и диастолического давления, определяют по граничным локальным максимумам второй производной.

Предлагаемый способ неинвазивного измерения кровяного давления, например, для случая декомпрессии, реализуют следующим образом.

Производят изменение во времени давления в манжете от максимального, превышающего систолическое давление пациента, до атмосферного. Одновременно регистрируют сигнал реограммы с электродов, расположенных под манжетой, формируя таким образом последовательность пульсовых волн. Кардиоциклу, в котором появляется признаки пульсовой волны, предшествует участок, на котором пульсовые волны отсутствуют в связи со смыканием стенок артерии вследствие избыточного компрессионного давления в манжете. Однако, когда пульсовые волны появляются, размыкание стенок происходит не сразу, и это событие отмечается резким увеличением амплитуды систолического пика и рядом следующих за ним осцилляций, что является признаком для измерения максимального (систолического) давления. При дальнейшем снижении давления в манжете положительные амплитуды систолических пиков постепенно увеличиваются до максимальных значений, а затем снижаются. Такие же изменения происходят с отрицательными амплитудами вплоть до полного открытия просвета артерии, что знаменуется специфическим изменением пульсовой волны в диастолической ее части и является признаком для измерения минимального значения артериального давления. Последующие пульсовые волны незначительно отличаются друг от друга. Изменение степени подобия пульсовой волны предыдущего кардиоцикла по сравнению с каждым последующим оценивают по коэффициентам корреляции. Выбирают максимальные значения коэффициентов, полученных при сравнении каждой пары пульсовых волн. В последовательности полученных коэффициентов имеется несколько локальных минимумов. Эти минимумы соответствуют кардиоциклам, пульсовые волны которых характеризуются наименьшим подобием по отношению к остальным, и они являются указателями для измерения давления. Для увеличения надежности определения кардиоциклов, характеризующихся минимальным подобием, используют вторую производную изменения коэффициентов корреляции. По граничным локальным максимумам второй производной определяют кардиоциклы, в которых следует считывать значения систолического и диастолического давления в манжете.

На чертеже представлена структурная схема варианта устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из одноканального реографа 1, блока 2 измерения давления в манжете, окклюзионной манжеты 3, блока 4 компрессии, блока 5 отображения, аналого-цифрового преобразователя 6, и блока 7 обработки и измерения, который может быть выполнен в виде микрокомпьютера и содержит следующие блоки: блок 8 накопления сигналов давления в манжете и блок 9 пульсовых волн, блок 10 определения границ пульсовых волн, блок 11 определения коэффициентов корреляции пульсовых волн, дифференциатор 12, блок 13 определения экстремумов и блок 14 определения кровяного давления.

Входы блоков 8 и 9 накопления связаны с аналого-цифровым преобразователем 6, к которому подключен одноканальный реограф 1 и блок 2 измерения давления в манжете. Электроды реографа 1 расположены на внутренней стороне манжеты 3. Блок 4 компрессии своими воздухопроводами подсоединены к блоку 2 измерения давления в манжете 3. Выход блока 9 накопления сигнала пульсовых волн связан с блоком 10 определения границ пульсовых волн, выход которого связан с блоком 11 определения коэффициентом корреляции пульсовых волн и далее последовательно с дифференциатором 12 и блоком 13 определения экстремумов. Выход блока 8 накопления сигнала давления связан со входом блока 14 определения кровяного давления, второй вход которого связан с выходом блока 13 определения экстремумов. Блок 5 отображения соединен с выходом с выходом блока 14 определения кровяного давления.

Способ реализуют следующим образом.

В окклюзионной манжете 3, наложенной на плечо пациента, с помощью блока 4 компрессии создают давление, превышающее систолическое давление и производят компрессию. В блоках 8 и 9 накопления регистрируют сигналы после дискретизации в аналого-цифровом преобразователе, например, в виде кривых изменения давления в манжете и пульсовых волн, сигналы которых формируют, соответственно, в блоке 2 измерения давления в манжете и в реографе 1. В блоке 10 определения границ пульсовых волн кривую пульсовых волн из блока 9 размечают по началу каждой пульсовой волны. В блоке 11 определения коэффициентов корреляции пульсовых волн вычисляют коэффициенты взаимной корреляции пульсовых волн предыдущего кардиоцикла с каждой последующей; для каждой пары сравниваемых волн находят максимальные значения коэффициентов корреляции. Изменения коэффициентов взаимной корреляции дифференцируют в блоке 12. В блоке 13 определения экстремумов находят максимальные значения и определяют среднее для них. Номера кардиоциклов, в которых следует определять систолическое и диастолическое давление, находят по первому и последнему максимумам второй производной, превосходящей среднее. В блоке 14 определения кровяного давления для соответствующих найденным кардиоциклам участков изменения давления по данным блока 8 накопления сигналов давления вычисляют среднее значение на этих участках для определения систолического и диастолического давления. Результаты представляют на табло блока 5 отображения.

Конкретные примеры использования предлагаемого способа. Для сравнения измерения артериального давления одним и тем же больным производились по методу Короткова-Рива-Роччи с использованием звуковых тонов и с помощью предлагаемого способа.

П р и м е р 1. Больной П. 62 года. Диагноз: гипертоническая болезнь 2 ст. ишемическая болезнь сердца, нестабильная стенокардия, остаточные явления нарушения мозгового кровообращения.

Измерение давления методом Короткова-Рива-Роччи с использованием ртутного манометра. Измерение проводилось трижды с интервалом 10 мин. Первое измерение 162/105 мм рт.ст. Второе измерение 155/110 мм рт.ст. Третье измерение 160/190 мм рт.ст.

Через час снова проводилось измерение у того же больного тем же способом, но другим специалистом. Первое измерение 140/100 мм рт.ст. Второе измерение 165/100 мм рт.ст. Третье измерение 155/105 мм рт.ст.

Измерение артериального давления у этого больного предлагаемым способом. Измерение проведено в тот же день трижды через час. Интервал 10 мин. Первое измерение 141/92 мм рт. ст. Второе измерение 145/90 мм рт. ст. Третье измерение 141/90 мм рт.ст.

П р и м е р 2. Больной В. 47 лет. Диагноз: паркинсонизм, дрожательная форма.

Измерение проводилось методом Короткова-Рива-Роччи трижды. Измерение провести не удалось из-за непроизвольных (дрожательных) движений в руках. Однажды удалось получить ориентировочные цифры измерения 120/ 155? / 7? мм рт.ст.

Измерение по предлагаемому способу. Проведено также трижды с интервалом в 10 мин. Первое измерение 128/82 мм рт.ст. Второе измерение 125/78 мм рт. ст. Третье измерение 126/81 мм рт.ст.

П р и м е р 3. Больной Л. 55 лет. Диагноз: гипертоническая болезнь 2-й степени, вертебро-базиллярная недостаточность, вегетососудистая дистония. Измерение проводилось по предлагаемому способу до и после приема клофелина в дозе 0,000075 сублингвально. Первое измерение до приема клофелина 159/105 мм рт.ст. Второе измерение через 5 мин после приема клофелина 160/101 мм рт.ст. Третье измерение через 20 мин после приема клофелина 147/91 мм рт.ст. Четвертое измерение через 50 мин после приема клофелина 130/84 мм рт.ст. Пятое измерение на следующий день после приема клофелина 164/101 мм рт.ст.

П р и м е р 4. Больной А. 36 лет. Диагноз: недостаточность полулунных клапанов.

При измерении артериального давления методом Короткова-Рива-Роччи максимальное давление 160 мм рт.ст. минимальное давление определить не удалось из-за феномена "бесконечного тона".

При измерении предлагаемым способом максимальное давление 155 мм рт.ст. минимальное 40 мм рт.ст.

Таким образом, с помощью предлагаемого способа и устройства можно полностью исключить субъективизм при оценке кровяного давления, повысить точность измерения давления вплоть до указания кардиоцикла, в котором следует проводить измерение давления и проводить измерение давления у тех больных, у которых обычные способы измерения не дают результатов.

Выше рассмотрены примеры, в которых измерение давления осуществляется при декомпрессии и для формирования кривой пульсовой волны используется метод реографии. Однако предлагаемый способ может быть использован для оценки давления и при компрессии. Существенным достоинством метода является то, что не имеет принципиального значения каким образом получают кривую пульсовой волны или ее производную. Благодаря независимости от метода формирования последовательности пульсовых волн способ может быть использован при артериальной осциллографии, тахоосциллографии, ангиотензиографии, плетизмографии и других физических реализациях. Достоинством способа является также возможность определения прочих показателей артериального давления, а именно: среднего, бокового, нахождения волны открытия, закрытия сосуда.

Формула изобретения

1. Способ неинвазивного измерения кровяного давления, включающий изменение давления в окклюзионной манжете при компрессии и декомпрессии и регистрации пульсовых волн, отличающийся тем, что регистрируют реограмму конечности, определяют коэффициенты взаимной корреляции пульсовой волны предыдущего кардиоцикла со всеми пульсовыми волнами последующих кардиоциклов, формируют зависимость изменения максимальных значений коэффициентов корреляции во времени, строят график второй производной этой зависимости, причем систолическое диастолическое давление определяют соответственно по первому и последнему значимым локальным максимумам на последней кривой.

2. Устройство для неинвазивного измерения кровяного давления, содержащее окклюзионную манжету, соединенную с блоком компрессии и с блоком измерения давления в манжете, а также одноканальный реограф, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки и измерения, соединенный с блоком отображения, отличающееся тем, что одноканальный реограф включен между окклюзионной манжетой и первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с выходом блока измерения давления в манжете, первый и второй выходы с первым и вторым входами блока обработки и измерения, соответственно, который включает в себя блок накопления сигналов давления в манжете и последовательно соединенные блок накопления сигналов пульсовой волны, блок определения границ пульсовых волн, блок определения коэффициентов корреляции пульсовых волн, дифференциатор, блок определения экстремумов и блок определения кровяного давления, вход которого через блок накопления сигналов давления в манжете соединен со вторым входом блока обработки и измерения, первый вход которого подключен ко входу блока накопления сигналов пульсовой волны, а выход к выходу блока определения кровяного давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1