Непрямі методи вимірювання тиску крові

Неінвазивний моніторинг параметрів АТ може бути реалізований шляхом використання непрямих методів вимірювання параметрів тиску крові за допомогою оклюзивної манжетки. Найбільше поширення в клінічній практиці одержало вимір АТ в плечовій артерії, при якому оклюзивна манжетка охоплює відповідну ділянку правої чи лівої руки пацієнта. Збільшення тиску повітря в манжетці (компресія) приводить до зміни артеріального кровотоку під манжеткою, а також у дистальній ділянці кінцівки. Якщо тиск повітря в манжетці перевищить значення діастолічн тиску крові, артеріальний кровоток у руці дистальніше манжетки змінює свої параметри. Оцінка цих змін і зіставлення їх з тиском повітря в манжетці дозволяє визначити параметри АТ за результатами виміру тиску повітря в манжетці.

Розходження використовуваних на практиці окклюзийних методів визначення АТ полягає в способах оцінки відповідності обмірюваних значень тиску повітря в манжетці і параметрів тиску в артерії при різних режимах компресії (декомпресії) повітря.

Аускультативний метод виміру АТ або метод Н.С. Короткова заснований на аналізі характерних звуків, так званих тонів Н.С. Короткова (далі тонів), які реєструються у найпростішому випадку за допомогою фонендоскопа, у дистальному відрізку артерії, безпосередньо біля нижнього краю оклюзійної манжетки при визначеній величині тиску повітря в манжетці.

По методу Н.С. Короткова, спочатку при вимірі АТ тиск у манжетці, що охоплює судина, збільшують до повного припинення кровотоку (артеріального пульсу) у дистальній частині руки. Потім включають плавну декомпресію (підбурення повітря з манжетки). У момент відкриття артерії кровотоку, починають прослухуватися перші тони. У цей момент тиск крові на вершині артеріальної пульсації стає ледве більше тиску повітря в манжетці й артерія на короткий час “відкривається”, породжуючи звукові коливання. Тиск у манжетці, що відповідає появі перших тонів, приймається в методі Н.С. Короткова за значення систолічного АТ. Походження регистрируемых тонів може пояснити турбулентним рухом крові по стиснутій судині, а також хитливим поводженням стінок після “відкриття” стиснутої артерії, що приводить до звукових коливань характерного спектрального складу.

При подальшій плавній декомпресії (близько 3 мм рт. ст. на один удар пульсу) характер звукових тонів змінюється, вони стають глуше (їхній частотний спектр зрушується убік більш низьких частот) і потім вони зникають. Вважається, що момент чи приглушення зникнення тонів відповідає рівності тиску повітря в манжетці мінімальному динамічному тиску крові, тобто діастолічн величині АТ. Критерій приглушення тонів для відліку діастолічн значення АТ визнається більшістю авторів / 40 /.

У ряді випадків, при патології судинної стінки зникнення тонів відбувається при дуже малих значеннях тиску в манжетці. У випадку кардиогенного чи шоку застосування препаратів з вазопрессорным ефектом відбувається затримка в появі тонів, що приводить до заниження АТ за результатами аускультативных вимірювань. Навпроти, низька еластичність судинних тканин, розташованих під манжеткою, наприклад, при септичному шоку, може привести до завищення результатів визначення АТ.

Слід зазначити, що спектр тонів розташований у більш високочастотній області, чим звукові коливання, регистрируемые при аналізі артеріальних пульсацій тиску. Тому виділення тонів можна здійснити автоматично шляхом частотної фільтрації сигналів мікрофонного датчика, розташованого під манжеткою.

Метод Н.С. Короткова одержав широке поширення в клінічній практиці і використовується при побудові моніторів АТ. Вважається, що цей метод дає погрішність не більш 2-3 мм рт.ст. / 38 /. Вимір тиску в манжетці здійснюється за допомогою тензометричного чи ємнісного датчика тиску. Для виявлення тонів Н.С. Короткова використовуються мініатюрні пєзомікрофони, що працюють у смузі частот 10...80 Гц / 43 /. Спільний запис сигналів двох датчиків, що реєструють тиск повітря в манжетці і тони, показана на рис.14.

Для зниження похибок вимірювань, обумовлених близькістю спектрів тонів і звуків артеріальних пульсацій, що попадають у мікрофон, а також для ослаблення артефактів руху в моніторах АТ використовується диференціальний метод виділення тонів. У нижній частині оклюзійної манжетки встановлюється мікрофон, що складається з двох чутливих елементів А и Б (Рис.15).

При зниженні тиску в манжетці до систолічного значення реєструються пульсації тиску і тони. Акустичні характеристики манжетки такі, що вона погано передає високочастотні тони, тому сигнали, які реєструються мікрофоном по каналах А и Б, будуть розрізнятися. По каналу А реєструється весь спектр коливань, у який входять пульсації тиску, тони, артефакти руху. По каналі Б реєструються сигнали в діапазоні 0,5...5 Гц, у який попадають тільки пульсації тиску й артефакти руху.

Таким чином, при вирахуванні сигналів каналів А и Б можна одержати точне виділення тонів (рис.16), що істотно знижує похибки вимірювання АТ.

Пальпаторний метод виміру параметрів АТ є одним із самих старих методів оцінки параметрів гемодинаміки, застосовуваних анестезіологами дотепер. Метод заснований на використанні оклюзійної манжетки, що накладається на плече, створенні в ній тиску повітря, що стискає артерію, і визначенні значення тиску в характерні моменти зміни пульсу, контрольованого на дистальній ділянці артерії (у найпростішому випадку шляхом пальпації) при плавній компресії (декомпресії) повітря в манжетці.

Виявлення пульсацій тиску крові на дистальній ділянці артерії може вироблятися сфігмографічними чи плетизмографічними методами. Ці методи засновані на реєстрації руху артеріальної стінки або зміни обсягу тканин (наприклад, пальця руки або ноги) при пульсації тиску крові. Найчастіше використовуються три способи виміру артеріальної пульсації:

реографічний, заснований на вимірі змін електричного опору змінному струму ділянки тканин, що містить артеріальну судину; механічний, реалізований за допомогою мікрофона або датчика тиску, що накладається на пульсуючу ділянку шкіри, наприклад, у ліктьовій ямці;

Рис.15 - Диференціальний датчик тонів Короткова.

Рис.16 - Виділення тонів при вирахуванні сигналів диференціального датчика

Значення тиску повітря в манжетці, при якому з'являється пульс, приймається за систолічний АТ (Рис.17). Визначення мінімального тиску даним способом сполучено зі значними похибками. За критерій рівності тиску повітря в манжетці мінімальному тиску може бути прийняте зменшення амплітуди пульсацій при декомпресії повітря / 38 /. Однак цей критерій не є досить точним і однозначний для автоматичного визначення параметрів АТ. Тільки при реографічному записі і ручній розшифровці даних можуть бути отримані задовільні результати / 44 /.

А – тиск повітря в манжетці

Б – пульсові коливання променевої артерії

Рис. 17 - Вимір АТ пальпаторним методом

Осцилометричний метод виміру параметрів АТ зв'язаний з аналізом пульсацій тиску (осциляцій), що виникають в оклюзійній манжетці, що стискає артерію, у режимі компресії (декомпресії) повітря. Для реєстрації осциляцій у повітряну магістраль манжетки вводять датчик тиску з необхідними динамічними характеристиками (аналогічно датчику прямих інвазивних вимірювань).

Визначення параметрів АТ здійснюється за результатами виміру тиску повітря в манжетці, що відповідають характерним змінам осциляцій повітря при плавній компресії (декомпресії). Визначені зміни осциляцій відбуваються при рівності тиску повітря в манжетці значенням параметрів АТ крові. Для виявлення змін осциляцій, що відповідають значенням систолічного, середнього, діастолічного тиску крові аналізують амплітуду і форму осциляцій. Існують різні методики аналізу, які використовують при побудові автоматичних моніторів тиску.

Аналізуючи амплітуди осциляцій під час компресії (декомпресії), можна виділити області характерних змін амплітуд, при яких тиск у манжетці відповідає шуканим параметрам АТ. Так, середній динамічний тиск визначається як

мінімальний тиск у манжетці, що відповідає максимальній амплітуді осциляцій (Рис.18).

Систолічне значення тиску можна визначити за критерієм припинення пульсацій дистального відрізка артерії кінцівки пальпаторним методом або по зникненню осциляцій у дистальній камері манжетки в режимі компресії. В останньому випадку манжетка виконується двокамерною, дистальна її частина звукоізолюється від проксимальної. Це зв'язано з тим, що при відсутності артеріальної пульсації в дистальній частині кінцівки осциляції в проксимальній частині манжетки зберігаються через удари пульсової хвилі тиску об проксимальну частину манжетки. Тому осциляції, які реєструються датчиком тиску повітря в манжетці, не падають до нуля, а лише зменшуються (Рис.18). Різке зменшення амплітуди осциляцій може бути прийняте за критерій визначення систолічного тиску / 38 /. При зниженні тиску в манжетці нижче мінімального (діастолічного) також можна зафіксувати зниження амплітуди осциляцій, що дозволяє фіксувати величину діастолічного тиску.

Однак багато дослідників відзначають, що зміна амплітуди осциляцій може мати монотонний характер в області систолічного і діастолічного значень АТ, що вносить значні помилки у виміри. Досить просто (після фільтрації артефактів і дихальних хвиль) визначається максимальна амплітуда осциляцій, що відповідає середньому динамічному тиску.

Вимір цієї величини дозволяє реалізувати відносно простий алгоритм аналізу осциляцій для визначення параметрів АТ, заснований на оцінці відносної амплітуди осциляцій у порівнянні зі значенням максимуму. Зниження амплітуди до рівня 0,4 максимуми при компресії використовується для відліку систолічного тиску, а зменшення до рівня 0,6 при декомпресії - діастолічного тиску. Однак, коефіцієнти зменшення залежать від значення ЧСС і мають потребу в корекції при тахікардії і брадикардії / 45 /.

Значення амплітуд осциляцій, що відповідають параметрам АТ, можна обчислити по регресійній моделі, що зв'язує шукані значення й амплітуду фонових осциляцій, які реєструються у манжетці при значеннях тиску повітря в манжетці, що перевищує систолічн на 20...40 мм рт.ст.. Регресійна модель являє собою статечний поліном, коефіцієнти якого розраховуються шляхом обробки великого масиву вимірювань АТ / 46 /. Аналіз першої похідної осциляцій - тахоосциляцій, зроблений Н.Н. Савицьким / 38 /, дозволяє досить точно визначити діастолічний АТ. Тахоосцилограма має позитивну частину, що відноситься до систолічної частини осциляцій, і негативну, що характеризує швидкість спорожнювання стисненої артерії (Рис.19). Негативна частина тахоосциляцій змінює свої параметри в тісній залежності від величини тиску, що робиться манжеткою на артерію / 47 /. За точку відліку діастолічного тиску приймається початок росту негативної частини тахоосцилограми при плавній компресії повітря в манжетці. При подальшій компресії повітря спостерігається збільшення амплітуди і досягнення максимуму. По Н.Н.Савицькому / 38 /, це критерій рівноваги величини тиску в манжетці і значення бічного систолічного тиску крові.

Величина систолічного тиску може бути визначена по початковій ділянці росту тахоосциляцій при плавній декомпресії повітря в манжетці.

Для визначення параметрів АТ може бути використаний аналіз другої похідної осциляцій. У цьому випадку значення систолічного АТ приймається рівним величині тиску в манжетці, що відповідає максимуму огинаючій осциляцій “негативної” ділянки кривої (Рис.20). Значення діастолічного АТ дорівнює тиску в манжетці, що відповідає максимальної швидкості убування “позитивної” ділянки.

Розглянуті методи визначення параметрів АТ реалізуються в умовах режиму плавної декомпресії (компресії) повітря в оклюзивній манжетці. Вибір швидкості і лінійність декомпресії впливають на точність вимірюваних параметрів. Швидкість декомпресії для мінімізації похибки підтримують на рівні 2 мм рт. ст. на один межпульсовой інтервал.

Рис. 19 - Тахоосцилограма плечової артерії

Для підтримки лінійності декомпресії використовуються спеціальні клапани - лінеаризатори повітряного потоку / 49/ чи схеми автоматичної підтримки швидкості декомпресії з електромеханічним зворотним зв'язком. У найпростішому варіанті використовується набір клапанів з різним повітряним опором, що підключаються автоматично до повітряної магістралі декомпресії в залежності від тиску в манжетці.

Вимір параметрів АТ в розглянутих методах здійснюється циклічно. Частота циклів вимірювань обмежена умовою підтримки нормального кровотоку в дистальній частині кінцівки, тому що частий стиск артерії і порушення кровотоку при компресії повітря в манжетці, а також венозний застій у кінцівці можуть привести до несприятливих наслідків. Крім того, маються спостереження про коливання АТ при дуже частих процедурах подібних вимірювань.

Моніторинг у критичних станах вимагає безупинного спостереження за параметрами АТ, тому що важливі зміни тиску можуть відбуватися досить швидко. Безупинний неінвазивний моніторинг може бути реалізований по методу спостереження за пульсовими коливаннями артерії, розробленому J.Penaz / 50/ і даючому мінімальний стиск судинної стінки артерії.

просвіту артерії тиску повітря - зменшується, при зменшенні - збільшується, тобто тиск повітря в манжетці відслідковує артеріальну пульсацію в пальці, не викликаючи сильного стиску артеріальної стінки.

Зареєстрована датчиком пульсація тиску використовується для осцилометричної обробки з метою обчислення параметрів АТ. Крива пульсації тиску виводиться на дисплей для спостереження за артеріальним кровотоком. Періодичні калібрування, що уточнюють параметри АТ, проводяться також по осцилометричній методиці.

Вивчення кровотока дистальної частини пальця показує м'яку гипоксемию після 10 хвилин вимірювань, однак зменшення PО₂ стабілізується на прийнятному рівні, що дозволяє зробити висновок про можливість використання методу J.Penez при тривалих операціях / 42 /. Метод добре погодиться з прямими вимірами АТ і рекомендується при тривалих дослідженнях АТ / 51 /.

Непрямі методи виміру венозного тиску (ВТ) крові не виправдали себе через велику розбіжність отриманих даних з фактичною величиною тиску. Разом з тим, ряд методів виміру ВТ непрямим способом може бути використаний у лікарській практиці.

По методу Гертнера спостерігають за тильною поверхнею руки при її повільному піднятті і фіксують момент спадения вен. Відстань від максимальної крапки піднятої руки до передсердя відповідає величині венозного тиску. Метод неточний, однак підкуповує своєю простотою і приступністю.

Більш точний гідростатичний метод виміру ЦВТ, що полягає в переміщенні обстежуваного за допомогою поворотного столу з горизонтального положення у вертикальне і спостереженні за зміною характеру пульсацій у манжеті, накладеної навколо шиї. Величина падіння гідростатичного тиску відповідає величині ЦВТ і близька до даних прямих вимірювань.

F. Вurstin / 37/ запропонував використовувати флебограму яремної вени (югулярну флебограму) для оцінки систолічного тиску в легеневій артерії. Запис центрального венозного тиску виробляється за допомогою ємнісного датчика, розташованого в області вени. Паралельно реєструється ЕКГ, ФКГ і сфигмограма сонної артерії, необхідні для точної ідентифікації зубців флебограми. По номограмі, що враховує ЧСС і тривалість фази ізометричного розслаблення, обумовленої по флебограмі і ФКГ, розраховується рівень тиску в легеневій артерії. Кореляція з прямим методом виміру складає r = 0,94.