Министерство здравоохранения Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверская государственная медицинская академия министерства здравоохранения Российской Федерации»

КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ИНФОРМАТИКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ГЕМОДИНАМИКИ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕКА

Методические указания и задания для лабораторной работы № 18

Тверь 2005

Методические указания и задания составлены кафедрой физики ТГМА и предназначены для помощи студентам при подготовке и выполнении лабораторной работы.

Методические указания составил:

доцент Корпусов О. М.

Лабораторная работа N18

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ ГЕМОДИНАМИКИ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Изучить физические основы косвенных методов измерения кровеносного давления.

2. Освоить различные приборы для изменения артериального давления.

3. Получить практические навыки измерения артериального давления различными методами.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: цифровой измеритель артериального давления и частоты пульса UA-704, ручной измеритель артериального давления с фонендоскопом

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

При взаимодействии двух или нескольких тел, когда тела непосредственно соприкасаются друг с другом эффект взаимодействия зависит не только от силы взаимодействия, но и от величины площади, на которую действует эта сила. Например, движение по снегу человека с надетыми лыжами и с лыжами на плече. При равномерном распределении сил давления по всей поверхности

S площадки давлением на неё называют отношение силы давления F к величине площади S.

В системе СИ единицей измерения давления является паскаль (1 Па

). Для многих практических измерений Паскаль является относительно малой величиной, поэтому достаточно часто используются традиционные внесистемные единицы измерения давления. В клинической практике и для измерения атмосферного давления используют внесистемную единицу -миллиметр ртутного столба. (1 мм рт. ст. ≈ 133 Па)

При действии на жидкость (газ) внешних сил внутри среды создаётся давление, обусловленное её сжатием. В силу подвижности молекул среды (т.е. её текучести) внешнее давление передаётся во всех направлениях и устанавливается одинаковым во всех точках среды. (Закон Паскаля). Такое давление носит название

статического, даже если оно меняется с течением времени.

Жидкости практически не сжимаемы, т.е. их можно рассматривать как тела с большим значением коэффициента жёсткости. В результате сжатия под действием внешних сил или собственного веса жидкость как любое упруго деформированное тело приобретает потенциальную энергию, величина которой определяется объёмом V и давлением p внутри жидкости.

E_p=pV

При движении жидкости по разветвлённой системе труб потенциальная энергия и связанное с ней статическое давление измененяются вследствие повышения или уменьшения общего просвета труб, а также за счёт пристеночного и внутреннего трения (вязкость).

Артериальное давление. При сокращении левого желудочка в аорту, уже заполненную кровью поступает дополнительный ударный объём крови (60-70 мл). Поступивший дополнительный объём крови повышает давление в аорте и вызывает растяжение эластичных стенок аорты, порождая при этом механическую волну, распространяющуюся по стенкам сосудов (см. ниже). Создаваемое при этом повышенное давление носит название систолического р_сист (рис. 1). В период диастолы стенки аорты сокращаются, проталкивая полученный от левого желудочка объём крови в крупные артерии. Растяжение стенок уменьшается, и давление постепенно спадает до следующей систолы. Наименьшее давление, достигаемое при этом, носит название диастолического р

диаст (рис. 1) Значение величины артериального давления 120/80 означает, что величина систолического (верхнего) давления равна 120 мм рт. ст., а величина диастолического (нижнего) артериального давления равна 80 мм рт. ст.

Эластичность стенок сосудов, вязкость крови и пристеночное трение способствуют тому, что по мере удаления от сердца колебания давления в кровеносной системе практически затухают в зоне артериол (рис. 1 б). Крометого, наличие сил трения приводит к тому, что давление внутри кровеносной системы падает по мере продвижения крови. Наибольшее падение давления около 50 % от начального происходит в артериолах (рис. 1 б), т.к. при значительном увеличении числа сосудов (в сотни раз) общий просвет меняется не так значительно. Падение давление в капиллярах не столь существенно как в артериолах, вследствие их незначительной длины. В венозных сосудах, длина которых примерно равна длине соответствующих артериальных, падение давления не так существенно, т.к. общая площадь сечения у них в среднем в два раза больше. Однако давление спадает до таких малых величин, что большое значение для продвижения крови начинает приобретать вклад в увеличение давления, создаваемый за счёт сокращения окружающих мышечных тканей. Отсюда заболевание варикозом (расширением) вен из-за застоя крови вследствие гипокинезии или дефектов венозных клапанов. Кроме того, давление в конечностях может зависеть от их положения за счёт

гидростатического давления, создаваемого собственным весом жидкости. Из-за этого давление в приподнятых конечностях меньше.

р, мм рт. ст.

а

б

в

г

д

Рис.1 Изменение давления при продвижении крови по сосудам в зонах: а) крупных артерий, б) артериол, в) капилляров, г) вен, д) полой вены.

Пульсовой волной называют распространяющуюся по стенкам аорты и артериям волну повышенного давления, вызванную выбросом крови из левого желудочка в период систолы. Скорость распространения пульсовой волны более 5 м/с. Следовательно, за время систолы (0,3 сек) пульсовая волна достигнет конечностей до того как начнётся спад давления в аорте, т.е. процесс спада давления в аорте не влияет на величину максимального давления на стенках артерий.

Измерение артериального давления. Для измерения артериального давления в настоящее время широко используются 2 метода:

Источники ошибок при измерении артериального давления в кабинете врача

Введение

Распространенность артериальной гипертензии увеличивается как в Соединенных Штатах Америки, так и во всем мире, вызывая значительное бремя болезни. [1] Артериальная гипертензия в два раза повышает риск развития ишемической болезни сердца, хронической сердечной недостаточности, инсульта, хронической болезни почек и заболеваний периферических артерий. Среди всех факторов риска артериальная гипертензия занимает первое место в мире по годам жизни, скорректированным по нетрудоспособности [2,3]. Диагноз артериальной гипертензии основан на косвенных измерениях артериального давления (АД) в кабинете врача, с использованием амбулаторных или домашних устройств для измерения АД. Измерение АД в кабинете врача не идеально, но оно чаще всего используется для диагностики и мониторинга эффективности терапии у пациентов. Большинство опубликованных исследований с рекомендациями по лечению основаны на измерениях АД в кабинете врача. [4,5]

При измерениях АД возможны ошибки, например, ошибка последней цифры — предпочтение наблюдателя последней цифре, обычно нулю, и тенденция округлять результаты измерения АД до этой цифры в большую или меньшую сторону. [7,8] Другим источником ошибки является неправильное позиционирование пациента (например, если пациент сидит на диагностическом столе, а не на удобном стуле). Наблюдательное исследование [9] показало, что рекомендуемое положение пациента на стуле применялось только в 10 из 25 кабинетов первичной медицинской помощи, а в остальных пациенты сидели на диагностическом столе. Пятиминутный период отдыха до измерения АД соблюдался только в 10 из 25 кабинетов, а автоматическое устройство использовалось только в 2 из 25 офисов.

В предыдущем исследовании с использованием ручного (анероидного) устройства мы показали, что такое неправильное положение приводило к ошибочной классификации предгипертонии и артериальной гипертензии у 7,4% и 5,9% пациентов соответственно [9]. Автоматическое устройство является предпочтительным методом измерения АД, но в медицинских кабинетах продолжают использоваться ручные анероидные устройства. [8–12] Точное измерение АД в кабинете врача с помощью ручных или автоматических устройств имеет важное значение для правильной диагностики и лечения артериальной гипертензии.

Правильное положение пациента подчеркивается в медицинской литературе, но мы не смогли найти данные о влиянии неправильного положения пациента на ошибочню классификацию предгипертонии и артериальной гипертензии. В статье рассматриваются два наиболее часто упускаемых из вида источника ошибок при измерении АД в кабинете врача — влияние неправильного положения пациента и частота ошибки последней цифры. Точность и надежность таких измерений имеет первостепенное значение для оказания надлежащей помощи пациенту.

Ошибка последней цифры

Наблюдательное исследование. Значения АД, зарегистрированные тремя медсестрами с использованием ручных и автоматических устройств, были проанализированы в отношении ошибки последней цифры. Измерения АД с помощью ручных и автоматических устройств были взяты из карт пациентов и классифицированы в зависимости от наблюдателя и типа используемого устройства. Ручным устройством в этом исследовании был анероидный сфигмоманометр Welch AllynCE0297. Автоматическим устройством был Omron Digital BP Monitor, модель HEM-907 XL, который был сертифицирован и использовался в нескольких крупных исследованиях при артериальной гипертензии. [12] В целом, было оценено 3000 наблюдений последней цифры АД. Каждая из трех медсестер выполнила 250 измерений систолического АД и 250 измерений диастолического АД с использованием ручных и автоматических устройств. Частота последних цифр была рассчитана для обоих наборов данных.

Статистический анализ. Результаты ручных измерений АД с последними цифрами 0, 2, 4, 6 и 8 были проанализированы с использованием критерия χ2 для независимости с 4 степенями свободы. Результаты автоматических измерений АД с конечными цифрами от 0 до 9 были проанализированы с использованием критерия χ2 для независимости с 9 степенями свободы. Критерия χ2 были рассчитаны в Microsoft Excel для каждой медсестры со значением P <0,01, считающимся статистически значимым.

Влияние положения пациента на результаты измерения артериального давления

Рандомизированное контролируемое исследование. Первоначально было проведено рандомизированное контролируемое исследование (идентификатор ClinicalTrials.gov: NCT03460249), чтобы оценить влияние последовательности положения пациента на результаты измерения АД, то есть последовательность «измерение АД сначала на столе, затем — на стуле» по сравнению с последовательностью «измерение АД сначала на стуле, затем — на столе». Были рандомизированы тридцать пациентов, и результаты были проанализированы с помощью критерия χ2. Различий между последовательностями не обнаружено. В результате для исследования была принята последовательность «измерение АД сначала на столе, затем — на стуле».

Оценка стандартного отклонения. Чтобы оценить стандартное отклонение для автоматического устройства и наблюдателя, АД у здорового человека без артериальной гипертензии повторно в стандартном положении сидя. Сто двадцать результатов измерений АД были получены одним и тем же наблюдателем в течение 2 дней, чтобы минимизировать утомляемость пациента и лица, измерявшего АД. Для положений пациента на стуле и на столе стандартные отклонения систолического АД составили 4,20 мм рт. ст. и 4,33 мм рт. ст., а стандартные отклонения диастолического АД составили 3,62 мм рт.ст. и 4,26 мм рт.ст. соответственно.

Пациенты. Исследуемая популяция состояла из пациентов, которые последовательно приходили в учебный центр семейной медицины на запланированные визиты. Взрослые пациенты в возрасте 18 лет и старше были проинформированы об исследовании и приглашены участвовать в нем. Критериями исключения были пациенты, которые по какой-либо причине отказались от участия, пациенты, испытывавшие сильную боль или стресс, которые могли быть не в состоянии выполнить требования протокола, и пациенты с ограниченной подвижностью, которым могло быть сложно разместиться на диагностическом столе. Исследование было одобрено региональным экспертным советом организации по исследованиям у пациентов, и у пациентов было получено информированное согласие. Всего было проведено 1176 измерений АД у 294 пациентов. Из 294 участников 188 (63,9%) были женщинами, 58 (19,7%) страдали сахарным диабетом, 141 (48,0%) имел артериальную гипертензию, 106 (36,1%) имели гиперлипидемию, 36 (12,2%) имели сердечно-сосудистые заболевания, и 158 (53,7%) были курильщиками или бывшими курильщиками. Медиана возраста составляла 50,5 лет, самый младший пациент был в возрасте 18 лет, самый старший пациент был в возрасте 90 лет.

Сбор информации. Для каждого пациента были получены четыре результата измерения АД с использованием автоматического устройства, 2 результата в положении на столе, а затем 2 результата в положении сидя на стуле. У большинства пациентов АД измеряли с помощью автоматического устройства. В целом 294 человека согласились принять участие и прошли обследование. Ручное устройство использовалось у пациентов со значительной аритмией, такой как фибрилляция предсердий и тахикардия, или если с помощью автоматического устройства измерение не могло быть выполнено. [13] Были соблюдены рекомендации Американской кардиологической ассоциации (American Heart Association, AHA) по положению пациентов и методике измерения АД. [14] Перед началом исследования медсестрам, которые получали данные, были даны подробные инструкции относительно правильной методики измерения АД. У всех пациентов были проанализированы истории болезни и получены клинические данные, включая возраст, пол, курение и наличие сахарного диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, артериальной гипертензии и гиперлипидемии. За исключением возраста, все собранные данные были бинарными, классифицировались как наличие или отсутствие.

Классификация Артериальной гипертензии. 

В соответствии с обычно используемыми определениями в рекомендациях Седьмого доклада Объединенного национального комитета по профилактике, выявлению, оценке и лечению высокого артериального давления (Seventh Report of the Joint National Committee on Prevention, Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Pressure, JNC-7) 

• нормальное АД составляет ниже 120/80 мм рт.ст.
• предгипертония — АД от 120 до 139 и от 80 до 89 мм рт. ст.
• артериальная гипертензии — это АД, равное или превышающее 140/90 мм рт. ст. [4]

Средние значения систолического и диастолического АД в двух положениях были рассчитаны для результатов измерений у каждого пациента, и пациент был классифицирован как имеющий нормальное АД, предгипертонию или артериальную гипертензии. Классификация была повторена с использованием другого руководства, опубликованного Американской коллегией кардиологов (American College of Cardiology, ACC) / AHA в 2017 году, в котором нормальное АД определяется как АД ниже 120/80 мм рт.ст., повышенное АД составляет от 120 до 129 и ниже 80 мм рт.ст., а артериальная гипертензия — как АД 130/80 мм рт. ст. или выше. [12] Пациенты, у которых АД характеризовалось значительным снижением между средними результатами измерения на столе и на стуле, что привело к изменению классификации с предгипертонии (повышенного АД) на нормальное АД или с артериальной гипертензии на предгипертонию или нормальное АД, считались ошибочно классифицированными. Например, пациент со средним результатом измерения в положении на столе 128/87 мм рт.ст. и средним результатом измерения в положении на стуле 118/78 мм рт.ст. был бы ошибочно классифицирован как имеющий предгипертонию в соответствии с рекомендацией JNC-7.

Статистический анализ. Была рассчитана разница между средними значениями АД в положении на столе и в положении на стуле для результатов измерения систолического и диастолического АД у каждого пациента, и для анализа данных был проведен непарный t-тест. Была определена стандартная ошибка среднего значения для этих различий, и верхняя граница двустороннего 95% доверительного интервала для стандартной ошибки разности (СОр) была основана на верхней границе нормального распределения 1,96 × СОр. При использовании предположения о нормальном распределении это дает верхние границы 8,36 мм рт.ст. для систолического АД и 7,74 мм рт.ст. для диастолического АД. Наблюдаемые у пациентов различия сравнивали с верхней границей доверительного интервала для выявления значительных изменений систолического и диастолического АД вследствие различного положения пациента. Например, рассмотрим пациента с двумя результатами автоматического измерения систолического АД в положении на столе, в среднем составляющими 129 мм рт.ст., и двумя результатами автоматического измерения систолического АД в положении на стуле, в среднем составляющими 119 мм рт.ст. Предполагая, что СОр составляет 4,26 мм рт.ст., и верхняя граница составляет 8,36 мм рт.ст., наблюдаемая разница в 10 мм рт.ст. в среднем значении систолического АД считается значимой, поскольку не ожидается, что степень случайного отклонения для устройства и наблюдателя превысит 8,36 мм рт.ст. для систолического АД.

Данные наблюдательного исследования были обработаны с использованием функции бинарной логистической и пробит-регрессии со значимым снижением АД в качестве зависимой переменной. Клинические факторы, определенные в наборе данных, использовались в качестве независимых переменных. Логистическая регрессия была рассчитана с использованием программного обеспечения Excel Add-in Real Statistics Resource Pack (версия 4.3, www.real-statistics.com), чтобы определить, может ли какой-либо из этих клинических факторов предсказать значимое снижение АД из-за изменения положения пациента. Мы также оценили ошибочную классификацию гипертонической болезни в соответствии с подгруппами клинических данных.

В Таблице 1 представлено распределение последних цифр для 1 медсестры, выполнявшей измерения с помощью ручного устройства. При отсутствии ошибки последней цифры прогнозируемая распространенность каждой последней цифры составляет 150 и ожидается, что она будет равномерно распределена. В этом примере 350 измерений завершились нулем, что указывает на весьма статистически значимую систематическую ошибку для этой цифры (P <0,01). При измерении АД с помощью ручного устройства у каждой из 3 медсестер было обнаружено предпочтение нуля в качестве последней цифры, Таблица 2. Степень ошибки последней цифры различалась между медсестрами, но была высоко статистически значимой для каждой (P <.01). Таких ошибок последней цифры не было обнаружено ни у одной из медсестер при измерении АД с помощью автоматического устройства.

Таблица 1. Пример распределения последних цифр для одной медсестры, выполнявшей измерения с помощью ручного устройства
Последняя цифра	Фактическое значение	Ожидаемое значение*
0	350	150
2	130	150
4	73	150
6	92	150
8	105	150
Всего	750	750

P < 0,01.
*Ожидаемое количество при отсутствии ошибки последней цифры.

Таблица 2. Значения P для критерия χ2 равенства пропорций последних цифр артериального давления
	Ручное измерение систолического АД	Ручное измерение диастолического АД	Автоматическое измерение систолического АД	Автоматическое измерение диастолического АД
Медсестра 1	Статистически значимо	Статистически значимо	Статистически не значимо	Статистически не значимо
Медсестра 2	Статистически значимо	Статистически значимо	Статистически не значимо	Статистически не значимо
Медсестра 3	Статистически значимо	Статистически значимо	Статистически не значимо	Статистически не значимо

Статистически значимо, P < .01.
Статистически не значимо, P ≥ .1.

Влияние положения пациента на результаты измерения АД

Результаты рандомизированного контролируемого исследования показали, что последовательность положения пациента («измерение АД сначала на столе, затем — на стуле» по сравнению с последовательностью «измерение АД сначала на стуле, затем — на столе») не влияет на различия в АД. Результаты критерия χ2 для независимости с 1 степенью свободы составили 0,37 для систолического АД и 1,00 для диастолического АД. Эти данные были статистически не значимы для эффекта положения при критическом значении 3,84, что составляет 95% вероятности отсутствия различий. В результате для остального исследования была принята последовательность «измерение АД сначала на столе, затем — на стуле».

Результаты измерений АД при сравнении положения на столе и на стуле, описаны в Таблице 3. У 128 человек (43,5%) АД было статистически значимо ниже в положении на стуле по сравнению с положением на столе. По сравнению с результатами измерения АД в положении на столе 46 пациентов (15,6%) были бы ошибочно классифицированы как лица с предгипертонией, а 48 пациентов (16,3%) были бы ошибочно классифицированы как лица с артериальной гипертензией, согласно определению JNC-7.

Таблица 3. Статистически значимые различия в результатах измерения артериального давления и ошибочная классификация гипертонической болезни с использованием рекомендаций JNC-7 и ACC/ AHA 2017
Определение артериальной гипертензии из рекомендаций JNC-7
N = 294	Статистически значимое снижение АД	Ошибочная классификация, предгипертония	Ошибочная классификация, артериальная гипертензия
Пациенты, n (%)	128 (43,5%)	46 (15,6%)	48 (16,3%)
Результаты измерения систолического АД	101 (34,3%)	24 (8,2%)	28 (9,5%)
Результаты измерения диастолического АД	75 (25,2%)	27 (9,2%)	24 (8,2%)
Определение артериальной гипертензии из рекомендаций ACC/AHA 2017
N = 294	Статистически значимое снижение АД	Ошибочная классификация, предгипертония	Ошибочная классификация, артериальная гипертензия
Пациенты, n (%)	128 (43,5%)	14 (4,8%)	59 (20,1%)
Результаты измерения систолического АД	101 (34,3%)	14 (4,8%)	27 (9,2%)
Результаты измерения диастолического АД	75 (25,2%)	0 (0,0%)	41 (16,9%)

ACC — Американская коллегия кардиологов; AHA — Американская кардиологическая ассоциация; JNC-7 — Седьмой доклад Объединенного национального комитета по профилактике, выявлению, оценке и лечению высокого артериального давления.

На основании рекомендаций ACC/ AHA, 4,8% пациентов были бы ошибочно классифицированы как лица с повышенным АД, а 20,1% пациентов были бы ошибочно классифицированы как лица с артериальной гипертензии (Таблица 3). Логистический регрессионный анализ возраста, пола, наличия сахарного диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, артериальной гипертензии, гиперлипидемии и курения показал, что эти независимые факторы статистически значимо не предсказывают снижение диастолического АД при изменении положения пациента (Таблица 4). Интересно, что сердечно-сосудистые заболевания были связаны с более выраженным снижением систолического АД, в то время как гиперлипидемия была связана с менее выраженным снижением систолического АД.

Таблица 4. Логистическая регрессия клинических факторов, влияющих на статистически значимую разницу в результата измерения артериального давления
Клинический фактор	Значение Р для систолического АД	Значение Р для диастолического АД
Возраст	0,78	0,29
Пол	0,93	0,90
Артериальная гипертензия	0,17	0,67
Сахарный диабет	0,11	0,15
Гиперлипидемия	0,0046*	0,33
Курение	0,93	0,59
Сердечно-сосудистое заболевание	0,0054†	0,63

* У пациентов с гиперлипидемией риск ошибочной классификации был статистически значимо меньше.
^† У пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями риск ошибочной классификации был статистически значимо больше.

Обсуждение

Точное и надежное измерение АД имеет важное значение для диагностики и лечения артериальной гипертензии. Семейный врач идеально подходит для выявления раннего повышения АД у бессимптомных людей и может оказать значительное влияние на снижение частоты осложнений, связанных с артериальной гипертензией. Для достижения этой цели необходимо уделять большое внимание технике и инструментам для измерения АД. Источники ошибки могут быть связаны с используемым оборудованием или с индивидуальным измерением АД. В этом исследовании мы рассмотрели два таких источника ошибок, с которыми могут столкнуться семейные врачи. Важность минимизации ошибок подтверждается в большом мета-анализе, показывающем, что снижение систолического АД на 10 мм рт. ст. приводит к статистически значимому снижению риска ишемической болезни сердца, инсульта и сердечной недостаточности. [5] Другое крупное исследование, проведенное Greiver [6], показало, что ошибки последней цифры уменьшились с 26,6% до 15,4% с момента приобретения автоматических устройств, и у пациентов в центрах с высоким уровнем ошибок последней цифры наблюдалась более высокая частота инсультов, острого инфаркта миокарда и стенокардии. Это подчеркивает актуальность ошибок последней цифры и клиническую важность их минимизации или устранения. Это исследование подтверждает и расширяет ранее описанные результаты, касающиеся характера и ограничений измерения АД. [12] Сначала, мы обнаружили статистически значимеы ошибки последней цифры у всех 3 медсестер, выполнявших измерения АД с помощью ручного устройства. Была зарегистрирована систематическая ошибка для цифры ноль в качестве последней цифры. Такой систематической ошибки не было выявлено ни у одной из тех же 3 медсестер при использовании автоматического устройства. Эта ошибка последней цифры была ранее описана во многих других исследованиях [19,21–29], большинство из которых показывают, что ошибки последней цифры уменьшаются, но не полностью устраняются с помощью введения в практику автоматических устройств для измерения АД. Myers и Campbell[11] обнаружили признаки ошибок последней цифры в 14% результатов измерений при использовании автоматического устройства BpTRU, когда ожидаемая доля нулевой последней цифры 10%. В другом исследовании не было обнаружено ошибок последней цифры при измерении АД с помощью устройства BpTRU, хотя фактические данные не показаны. [31] Важно отметить, что не все автоматические устройства обязательно одинаковы, поскольку АД измеряется не напрямую, а рассчитывается на основе собственного алгоритма, который различается у каждого производителя. Одно исследование, проведенное Mengden [30], показало, что использование автоматических устройств сводило к минимуму ошибки последней цифры, но при регистрации данных отмечалась другая систематическая ошибка, поскольку значения АД были сгруппированы вокруг терапевтических пороговых уровней. В нашем исследовании не было выявлено ошибок последней цифры при измерении АД с помощью автоматического устройства OMRON.

Ранее мы сообщали, что результаты измерения АД у пациента, сидящего на диагностическом столе, а не на стуле, часто завышены, что может привести к ошибочной классификации артериальной гипертензии. Была высказана обеспокоенность по поводу выбранной последовательности, сначала на столе, затем на стуле, и того, оказывала ли бы противоположная последовательность такой же эффект. Необходимость рандомизации порядка измерений АД также обсуждалась в недавнем обзоре различных методов измерения АД. [10] Здесь мы обнаружили, что последовательность измерений АД не влияет на разницу АД между двумя положениями пациента. Ни в одном из предыдущих исследований не оценивалось различие в АД между положениями на диагностическом столе и на стуле и влияние такого неправильного положения пациента на ошибочную классификацию предгипертонии и артериальной гипертензии, когда АД измеряют с помощью автоматического устройства. Lacruz et al [17] обнаружили статистически значимое увеличение АД в положении сидя по сравнению с положением лежа.

Ранее мы обнаружили, что положение пациента на стуле приводило к статистически значимому снижению АД по сравнению с положением на столе у 30,4% пациентов при использовании ручного устройства. [9] В этом исследовании мы также обнаружили, что положение на стуле приводило к статистически значимому и даже большему снижению АД по сравнению с положением на столе у 42,7% пациентов при использовании автоматического устройства. Кроме того, мы обнаружили более выраженную ошибочную классификацию предгипертонии и артериальной гипертензии при использовании рекомендаций JNC-7 или ACC/ AHA, когда АД преимущественно измеряется с помощью автоматического устройства по сравнению с ручным методом. Причины этих различий между устройствами не известны, но могут быть следствием другого типа систематической ошибки наблюдателя. При использовании ручного устройства знание наблюдателем АД, первоначально измеренного в положении пациента на столе, может повлиять на результаты оценки АД при последующих измерениях. Это пример эффекта привязки, [16] который не ожидается при использовании автоматического устройства. Необходимы дальнейшие исследования с использованием исключительно автоматических устройств, чтобы подтвердить отсутствие эффекта привязки. Кроме того, были идентифицированы высоко статистически значимые ошибки последней цифры при использовании ручного устройства, но не при использовании автоматического устройства.

Ограничения

Слабая сторона нашего исследования заключается в том, что АД измеряли только дважды в каждом положении. В других исследованиях было получено 3 или более результатов измерений для обеспечения стабильного и надежного уровня АД. [13,17] Однако в недавнем исследовании результатов измерений АД и смертности были выполнены только 2 измерения, и было рассчитано среднее значение. [18] Аналогичным образом мы решили получить только два показания АД, чтобы лучше воссоздать реальные условия, которые скорее всего будут в практике занятых работников первичной медицинской помощи.

Выводы

Разработаны многочисленные национальные и международные рекомендации для пороговых значений АД при диагностике артериальной гипертензии, но независимо от используемых определений, важно получать точные и воспроизводимые результаты измерения АД. Общепринятым методом для измерения АД является амбулаторный 24-часовой мониторинг. [14,15] Однако он используется в основном в исследованиях, и его применение для общей популяции остается сложной проблемой из-за стоимости оборудования и других трудностей. Измерения АД в кабинете врача остаются наиболее распространенным методом и часто дополняются мониторингом АД в домашних условиях. [19] Эти результаты подтверждают важность правильного положения пациента на удобном стуле при измерении АД. Кроме того, ошибки последней цифры возникают при измерении АД вручную, но не с помощью используемого нами автоматического устройства, что подтверждает потенциальное преимущество автоматических устройств для получения точного и надежного результата измерения АД в кабинете врача. [19] Три повторных ручных измерениях АД также возможен эффект привязки, что повышает сомнительность таких измерений.

Физические основы клинического метода измерения давления крови.

Физический параметр — давление крови, играет большую роль в диагностике многих заболеваний.

Для измерения систолического и диастолического давления крови в медицине широко используется метод, предложенный Н.С. Коротковым.

В основе метода лежит определение систолического давления по возникновению характерных тонов и шумов, в момент начала прохождения крови по сосудам при достижении давления в сдавливающей манжете равного максимальному значению давления в сосуде. Тоны и шумы возникают в связи с турбулентным течением крови.

Диастолическое давление определяют по моменту исчезновения характерных тонов и шумов, в связи с переходом течения крови в сосуде из турбулентного в ламинарное.

Принцип этого метода показан на рисунке. Вначале производится накачивание манжетки сфнгмоманометра, что приводит к остановке артериального кровотока. Затем воздух из манжетки медленно выпускается, и, когда давление в манжетке становится ниже систолического, кровь начинает проходить через частично открытые просветы артерий. При этом течение крови будет турбулентным, поэтому движение крови сопровождается звуками Короткова, слышимыми в стетоскоп. Когда давление в манжетке падает ниже диастолического, тоны перестают прослушиваться, поскольку ток крови становится ламинарным.

37. Пульсовые волны. Скорость распространения пульсовой волны.

Пульсовая волна – это волна повышенного давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в период систолы, распространяющаяся по аорте и артериям.

Пульсовая волна распространяется со скоростью 5 – 10 м/с, поэтому за время систолы (около 0,3 с) она распространяется на расстояние 1,5 – 3 м, что больше расстояния от сердца к конечностям.

Скорость пульсовой волны в крупных сосудах зависит от их параметров и определяется по формуле:

V = (Eh)/ (d)

Где E – модуль упругости h – толщина стенки сосуда  — плотность крови d – диаметр сосуда.

37. Механические и электрические модели кровообращения.

Для изучения свойств и поведения органов кровообращения в различных условиях функционирования создаются модели, призванные раскрыть некоторые особенности физиологических механизмов их деятельности. Одна из них – механическая (см. схему).

Компрессионная камера

З

В (клапан)

L (кинетическая энергия)

R (резистивное сопротивление)

U(насос)

С (эластичность

артерий)

десь источникU, дающий несинусоидальное переменное электрическое напряжение, служит аналогом сердца. Выпрямитель В служит аналогом сердечного клапана. Конденсатор С в течение полупериода накапливает заряд, а затем разряжается на резистор R, таким образом происходит сглаживание силы тока, протекающий через резистор. Действие конденсатора аналогично действию упругого резервуара (аорты, артерии), который сглаживает колебания давления крови в артериолах и капиллярах. Резистор является ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ АНАЛОГОМ периферической сосудистой системы.

37. Работа и мощность сердца. ( Ремизов А.Н. стр.210-211)

Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил давления и сообщение крови КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

Во время систолы левым желудочком в аорту выбрасывается ОБЪЕМ крови, который называется УДАРНЫМ (Vу ). Можно считать, что этот объем сердца продавливает по аорте сечением S на расстояние L при среднем давлении Р. Тогда работа состоит состоит из 2-х частей и расходуется:

1. на преодоление сил давления и равна: А₁= Fl = PSl = PV_у

2. на сообщение кинетической энергии этому объему крови: A₂=mv²/2

= V_у v²/2; где, - плотность крови; v— скорость крови в аорте;

Работа левого желудочка Ал=А₁+А₂. Работа правого желудочка равняется 0,2 от работы левого. Поэтому работа сердца при одном сокращении: А=А_л+А_пр=А_л+0,2А_л=1,2А_л=1,2 V_у(P+v²/2)

Если среднее давление P=13кПа, V_у =60мл,  =1051,03кг/м3, v =0,5м/с то за одно сокращение A=1Дж.

37. Основные положения гемодинамики.

1. Движение крови по сосудам обусловлено разностью давления в начальном и конечном участках кровяного русла.

2. Объёмная скорость кровотока (объём крови протекающий через поперечное сечение сосудистого русла в единицу времени) вычисляется по формуле:

Q = (p2 — p1)/X, где X — периферическое сопротивление сосудистого русла, (p2 — p1) — разность давления в начале и в конце русла.

2. Линейная скорость кровотока вычисляется по формуле: V=Q/S Периферическое сопротивление сосуда — X = 8 l  /(R⁴), где l —

длина сосуда, R — его радиус,  — коэффициент вязкости. Выводится на основании аналогий законов Ома и Пуазейля (движение электричества и жидкости описываются общими соотношениями. Гидравлическое сопротивление в значительной степени зависит от радиуса сосудов. Отношение радиусов для различных участков сосудистого русла: Rаорт:Rар:Rкап =3000:500:1.

37. Незатухающие колебания. Уравнения незатухающих колебаний. ( Ремезов. С.130 – 131).

Колебаниями называются повторяющиеся движения или изменения состояния.

Периодические изменения физической величины в зависимости от времени, происходящие по закону синуса или косинуса, называются гармоническими колебаниями.

Х = А соs (₀t +₀), где Х – значение физической величины в момент времени t А – амплитуда колебаний (максимальное отклонение от положения равновесия) t — время ₀ – круговая частота колебаний (₀t +₀) =  — фаза колебаний ₀ – начальная фаза колебаний.

Гармонические колебания при отсутствии сил трения являются незатухающими.

Правила измерения артериального давления

Описание

Измерение артериального давления (сфигмоманометрия) – основной метод диагностики артериальной гипертензии.

Артериальное давление может спонтанно меняться в широких пределах в течение дня, недели, месяцев.

Артериальная гипертензия диагностируется на основании повторных измерений артериального давления. Если артериальное давление повышено незначительно, то повторные измерения необходимо продолжить в течение нескольких месяцев, чтобы как можно точнее определить «обычное, привычное» артериальное давление. С другой стороны, если имеется значительное повышение артериального давления, поражение органов мишеней или высокий сердечно-сосудистый риск, то повторные измерения артериального давления проводят в течение нескольких недель или дней. Как правило, диагноз артериальной гипертензии может быть установлен на основании двукратного измерения артериального давления при, по крайней мере, 2-х или 3-х визитах, хотя в особенно тяжелых случаях она может быть диагностирована уже при первом визите.

• Условия измерения артериального давления (АД)
  • Измерение должно проводиться в спокойной комфортной обстановке при комнатной температуре.
  • За 30-60 минут до измерения необходимо исключить употребление исключить курение, прием тонизирующих напитков, кофеина, алкоголя, а также физическую нагрузку.
  • АД измеряется после отдыха пациента в течение более 5 минут. Если процедуре предшествовала значительная физическая или эмоциональная нагрузка, период отдыха следует увеличить до 15-30 минут.
  • АД измеряется в разное время дня.
  • Ноги должны находится на полу, а руки быть разогнутыми и лежать свободно на уровне сердца.
   

Измерение артериального давления.

• Методика измерения артериального давления (АД)
  • Определяется АД на плечевой артерии в положении пациента лежа на спине или сидя в удобной позе.
  • Манжета накладывается на плечо на уровне сердца, нижний край ее на 2 см выше локтевого сгиба.
  • Манжета должна быть такого размера, чтобы покрывать 2/3 бицепса. Пузырь манжеты считается достаточно длинным, если он окружает более 80% руки, а ширина пузыря равна, по меньшей мере 40% от окружности руки. Следовательно, если измерение АД проводят у пациента страдающего ожирением, то необходимо использовать манжету большего размера.
  • После одевания манжеты, в ней нагнетают давление до значений выше ожидаемого систолического давления.
  • Затем давление постепенно снижают (со скоростью 2 мм.рт.ст./сек), и с помощью фонэндоскопа выслушивают тоны сердца над плечевой артерией той же руки.
  • Не следует сильно сдавливать артерию мембраной фонендоскопа.
  • То давление, при котором будет выслушан первый тон сердца, является систолическим АД.
  • Давление, при котором тоны сердца больше не выслушиваются, называют диастолическим АД.
  • Теми же принципами руководствуются при измерении АД на предплечье (тоны выслушивают на лучевой артерии) и бедре (тоны выслушивают на подколенной артерии).
  • Измерение АД производится трижды, с интервалом 1–3 мин., на обеих руках.
  • Если первые два измерения АД различаются между собой не более чем на 5 мм рт. ст., измерения следует прекратить и за уровень артериального давления принимается среднее значение этих величин.
  • Если имеется различие более 5 мм рт. ст., проводится третье измерение, которое сравнивается со вторым, а затем (при необходимости) выполняется и четвертое измерение.
  • Если тоны очень слабы, следует поднять руку и выполнить несколько сжимающих движений кистью, затем измерение повторяют.
  • У больных старше 65 лет, при наличии сахарного дмабета и у получающих антигипертензивную терапию следует измерить также АД через 2 минуты пребывания в положении стоя.
  • Больным с сосудистой патологией (например, при атеросклерозе артерий нижних конечностей) показано определение АД на обеих верхних и нижних конечностях. Для этого АД измеряется не только на плечевых, но и на бедренных артериях в положении пациента на животе (артерия выслушивается в подколенных ямках).
  • Сфигмоманометры, содержащие ртуть, более точны, автоматические аппараты для измерения АД в большинстве случаев менее точные.
  • Механические устройства должны периодически калиброваться.
   

• Наиболее частые ошибки, приводящие к неправильному измерению артериального давления
  • Неправильное положение руки пациента.
  • Использование манжеты, не соответствующей охвату плеча при полноте рук (резиновая раздуваемая часть манжеты должна охватывать не менее 80% окружности руки).
  • Малое время адаптации пациента к условиям врачебного кабинета.
  • Высокая скорость снижения давления в манжете.
  • Отсутствие контроля асимметрии артериального давления.
   

• Самоконтроль пациентом артериального давления

  Важнейшую информацию предоставляет врачу самоконтроль пациентом артериального давления в амбулаторных условиях.

  Самоконтроль позволяет:

  • Получить дополнительные сведения о снижении (подъемах) артериального давления в конце интервала дозирования антигипертензивных средств.
  • Повысить приверженность пациента лечению.
  • Получить усредненный показатель за несколько дней, который, по данным исследований, имеет большую воспроизводимость и прогностическое значение по сравнению с «офисным» артериальным давлением.

  Режим и продолжительность самоконтроля, тип используемого прибора подбираются индивидуально.

  Следует отметить, что немногие из существующих устройств, предполагающих измерение артериального давления на запястье, прошли адекватную валидизацию.

  Не стоит рекомендовать домашнее измерение артериального давления, если оно вызывает у пациента тревогу или ведет к самостоятельному изменению схемы лечения.

  Необходимо информировать больного, что нормальные значения артериального давления, измеренного в различных условиях, несколько отличаются друг от друга.

  Целевые «нормальные» цифры артериального давления.

  Условия измерения	Систолическое АД	Диастолическое АД
  Офисное, или клиническое	140	90
  Среднесуточное	125-135	80
  Дневное	130-135	85
  Ночное	120	70
  Домашнее	130-135	85

   

 

Погрешности измерения АД.

Рассмотрим погрешности одного из самых распространённых методов измерения АД — метода Короткова.

а) При измерении АД манжеточными методами в конце диастолы происходит мгновенное перекрытие сосуда, что порождает так называемый гидравлический удар. Гидравлический (гемодинамический) удар возникает при внезапном перекрытии потока жидкости (крови), текущей по трубе, либо при мгновенном устранении перекрытия и устранении потока. Увеличение давления при гемодинамическом ударе ≈ 5-20 мм рт. ст..

б) Силовое поле, создаваемое давлением в манжете, зависит от анатомических и физиологических особенностей руки, в результате чего погрешность в передаче давления от манжеты к артерии может иметь значения 4-12 мм рт. ст. Поэтому у значительной части обследуемых АД на правой руке превосходит АД на левой руке.

в) Из тех же соображений правильной передачи давления от манжеты через ткань к артерии ширина манжеты должна ≈ 20% диаметр конечности. Если пациент вынужден придерживать липучку манжеты свободной рукой (вследствие ожирения, у спортсменов и т. п.), значит, эта манжета ему не подходит.

г) При быстром стравливании давления в манжете данный метод имеет тенденцию занижать систолическое и завышать диастолическое давление (см. рис. 9). Прямой линией показано изменение давления в манжете на фоне волны изменения АД. Вторая, более «крутая» прямая (рис 9,б) соответствует большей скорости декомпрессии. Систолическое («верхнее») и диастолическое («нижнее») давления, отмеченные по показаниям манометра, показаны жирными точками. Из рисунка видно, что при быстрой декомпрессии погрешности растут. В любом случае, необходимо быстро поднимать давление до уровня, превышающего систолическое, а затем производить медленную линейную декомпрессию (если декомпрессия идёт, например, по экспоненте, то из-за резкого замедления падения давления трудно определить момент прекращения слышимости тонов Короткова).

д) Положение манжеты относительно уровня сердца влияет на показания манометра: если середина манжеты расположена выше уровня правого предсердия на h метров, то величина АД уменьшается на величину гидростатического давления ρgh, где ρ – плотность крови. Если же манжета ниже уровня сердца на h метров (например, находится на бедре), то давление увеличится на величину ρgh. Поэтому, например, в приборах с манжетой на запястье манжета должна быть на уровне сердца (см. рис. 10).

Приборная погрешность.

Для контроля за точностью измерителей АД существуют национальные и международные стандарты, наиболее признаны: протокол BHS (Британское общество гипертензии, 1993 г.), и протокол AAMI/ANSI (Американская ассоциация за совершенствование медицинской аппаратуры, 1992 г.). Эксперты ВОЗ рекомендуют использовать только аппараты, прошедшие тестирование по данным протоколам в ведущих медицинских учреждениях. В соответствии с требованиями этих протоколов клинические испытания проводят два независимых опытных эксперта на специально отобранной группе пациентов разных возрастов с разным уровнем АД. Для каждого пациента методом Короткова с использованием сертифицированных ртутных (рис. 11) сфигмоманометров («золотой стандарт») выполняется серия последовательных контрольных измерений и измерений тестируемым прибором. Чтобы оценить точность тестируемых приборов, результаты измерений сравнивают с контрольными результатами. По протоколу AAMI среднее значение отличий величин АД для тестируемого прибора и эксперта не должно превышать 5 мм рт. ст., а стандартное отклонение не превышать S=8 мм рт. ст.. Критерием соответствия протоколу BHS является присваиваемый класс точности (не менее В/В — соответственно для САД и ДАД). Согласно таблице наблюдаемых отличий между испытуемым прибором и экспертным (протокол ВНS)

Класс точности	Процент соответствия измерений на испытуемом приборе по отношению к измерениям на эталонном приборе (ртутный стандарт, %)
5 мм рт. ст.	10 мм рт. ст.	15 мм рт. ст.
A
B
C
D	< 40	< 65	< 85

аппарату присваивается класс точности от А (отличная) до D (неудовлетворительная). Например, наивысший класс точности А/A означает, что не менее, чем в 60% всех измерений его показания отличаются от показаний эталонного прибора менее, чем на 5 мм рт. ст. (или, что то же самое, не менее, чем в 85% измерений показания прибора отличаются от показаний эталонного прибора менее, чем на 10 мм рт. ст., в 95% — на 15 мм рт. ст.).

Для получения данных, соответствующих истинному АД по методу Короткова, необходимо соблюдать следующие условия и правила.

1) Условия измерения. За 1 час до измерения АД не рекомендуется приём пищи (в т. ч. чай, кофе), активная физическая и эмоциональная нагрузка, курение.

2) Положение пациента (рис. 12): в положении сидя, спина опирается на спинку стула, рука расположена свободно на столе (у пожилых, диабетиков, измерения производят также и в положении лёжа и стоя).

3) Выбор руки пациента. При первом посещении врача измерение АД следует производить на обеих руках. В норме разница АД на левой и правой руке составляет 5-10 мм рт. ст. Более высокая разница может быть обусловлена анатомическими особенностями или патологией самой плечевой артерии правой или левой руки. При наличии разницы АД на руках более 10/5 мм рт. ст. (САД/ДАД) измерения производят на руке с более высокими показателями АД, а при отсутствии указанной разницы АД измеряется на нерабочей руке.

4) Положение манжеты. Середина манжеты должна находиться на уровне сердца (IV-го межреберья в положении сидя). Если манжета расположена ниже уровня сердца – АД завышается, если выше – занижается. Нижний край манжеты должен быть на 2-2,5 см выше локтевой ямки, между манжетой и поверхностью плеча должен проходить палец. Манжета накладывается на обнажённую руку, т. к. пр измерении через одежду показания завышаются.

Таблица 5
Тип манжеты	Размер, см
Малая	12х18
Стандартная	12х26
Большая	12х40

5) Размер манжеты. Манжета должна охватывать не менее 80% окружности плеча (если окружность плеча больше 32 см, необходимо использовать манжету увеличенных размеров). Обычно стандартная манжета имеет внутреннюю камеру шириной 12-15 см. Для слишком узкой манжеты результаты измерения завышаются, для слишком широкой – занижаются. Рекомендуемые размеры манжет указаны в таблице 5 (BHS,1997).

6) Скорость нагнетания и выпускания воздуха из манжеты. Нагнетание воздуха в манжету должно быть быстрым (30 мм рт. ст./c), а выпускание – медленным – 2-3 мм рт. ст./c.

7) Положение фонендоскопа. Вначале необходимо пальпаторно обнаружить место максимальной пульсации плечевой артерии, а затем установить стетоскоп без сдавливания в этом месте.

8) Определение САД и ДАД. Момент появления первого из по крайней мере двух последовательных тонов определяется как систолическое АД. Исчезновение последнего отчётливого тона (V фаза) соответствует диастолическому АД. При некоторых заболеваниях возможно отсутствие V фазы (феномен бесконечного тона), в этой ситуации за ДАД принимают начало IV фазы (резкое приглушение тонов).

9) Количество измерений и интервалы между ними. Уровень АД колеблется от минуты к минуте, поэтому рекомендуется находить среднее значение 2-3 измерений с интервалом 2 мин. Запись значений АД производите с точностью 2 мм рт. ст.. В таблице 6 приведены некоторые факторы, влияющие на уровень САД и ДАД (Evidence-based Hypertension, BMJ Books, 2001) .

Таблица 6

Факторы	Артериальное давление, мм рт. ст.
Систолическое	Диастолическое
Отсутствие упора для руки, на которой измеряется АД↑	↑ 2	↑ 2
Отсутствие поддержки для спины	↑ 8	↑ 6-10
Перекрещенные ноги	↑	↑
Маленькая манжета	↓ 8	↑ 8
Манжета поверх одежды	↑ 50	↑ 50
Быстрое выпускание воздуха из манжеты	↓	↑
Повторное нагнетание воздуха в манжету	↑ 30-↓14	↑ 20- ↓ 10
Окружающий шум	↓	↑
Холод в помещении	↑ 11	↑ 8
Курение	↑ 10	↑ 5
Разговор пациента	↑ 17	↑ 13
Разговор по телефону	↑ 10	↑ 7
Переполнение кишечника или мочевого пузыря	↑ 27	↑ 22
В течение 2 часов после употребления кофе	↑ 10	↑ 8

При измерении АД, кроме САД и ДАД, находят следующие показатели:

1. Среднее давление – это такое давление, выражающее энергию непрерывного движения крови, которое даёт тот же гемодинамический эффект, какой наблюдается при естественном колеблющемся давлении крови. Одна из формул определения среднего давления: Р_m = 0,42 Р_с + 0,58 Р_д.

2. Систолическое (максимальное) АД выражает весь запас потенциальной и кинетической энергии массы крови на данном участке. Систолическое давление складывается из, так называемого, бокового систолического давления и ударного (гемодинамический удар). Боковое систолическое давление – это и есть давление, фактически действующее в период систолы на боковую стенку артерии. Гемодинамический удар (ГУ) создаётся при внезапном появлении препятствия перед движущимся в сосуде потоком крови, при этом кинетическая энергия на короткий момент переходит в давление (гемодинамический удар). ГУ является результатом действия инерционных сил, определяемых как прирост давления, когда сосуд сжат. Величина ГУ у здорового человека равна 10-20 мм рт. ст. Истинное пульсовое давление – это разница между боковым и ДАД. Поскольку величина ГУ заранее неизвестна, то чаще находят пульсовое давление, то есть разницу между САД и ДАД.

 

Выполнение работы

Задание 1

Пальпаторным методом измерьте 3 раза САД и ДАД (если возможно), дайте интервальную оценку данных САД. У того же обследуемого измерьте 3 раза САД и ДАД методом Короткова и осциллометрическим методом с помощью автоматического прибора в соответствии со стандартом и дайте интервальную оценку. Рассчитайте среднее и пульсовое давление. Сравните результаты, сделайте вывод, данные поместите в таблицу (см. таб. 7).

 

Задание 2

По данным пункта 1 рассчитайте САД на уровне головы (h=0,5 м) и бедра (h=1 м).

Задание 3(по указанию преподавателя)

1) Измерьте САД и ДАД у 6 студентов на левой и правой руках.

2)С помощью критерия Шапиро-Уилка проверьте выборки на нормальность.

3)Сравните средние значения САД на руках по критерию Стьюдента в случае нормальных выборок или с помощью критерия Манна-Уитни, если хотя бы одна из выборок не подчиняется нормальному закону распределения.

Вопросы к работе

1) Каковы причины непрерывного движения крови по сосудистой

системе?

2) Сформулируйте условие неразрывности струи, запишите и поясните уравнение Бернулли, уравнение Пуазейля. От каких физических факторов зависит давление в любой точке сосудистой системы?

3) В чём достоинства и недостатки прямого способа измерения АД?

4) Биофизические основы метода Короткова и Рива-Роччи. Каковы основные правила и условия корректного измерения АД по методу Короткова?

5) Кратко охарактеризуйте косвенные методы измерения АД.

6) Охарактеризуйте погрешности манжеточных методов измерения АД.

7) Что означает класс точности В/В прибора по измерению АД?

8) Что характеризует среднее и пульсовое давление?

9) Что такое гемодинамический удар и как он влияет на измерение АД?

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

3. Артериальное давление, методика его измерения. Артериальное давление в норме и при патологии

Артериальное давление определяется объемом крови, поступающим в кровяное русло во время систолы, и общим периферическим сопротивлением сосудов.

Методика измерения артериального давления

Для измерения давления используют ртутный манометр, т. е. аппарат Рива-Роччи. Для измерения артериального давления на плечевой артерии на предплечье накладывают манжету от аппарата таким образом, чтобы встроенная трубочка находилась по центру локтевой ямки, а сама манжета – на 2 см выше локтевого сгиба. Манжету надевают достаточно плотно, но оставляют промежуток между манжетой и рукой, равный примерно 1 см. После этого закрывают вентиль и начинают нагнетать воздух вманжету, повышая в ней давление. Рука должна располагаться спокойно и расслабленно на удобной поверхности. Фонендоскоп прикладывают к локтевому сгибу в область пульсации лучевой артерии. До тех пор пока давление в манжете не превысит давление в плечевой артерии, сердцебиение продолжает выслушиваться. В момент, когда давление в манжете сравнивается и начинает превышать давление в кровеносной системе, продолжают нагнетать воздух до 30–40 мм рт. ст. После этого немного открывают вентиль и постепенно, аккуратно и медленно спускают воздух из манжеты, отмечая появление сердцебиения. Как только уровень давления в манжете, определяемый на шкале манометра, сравняется с уровнем артериального давления в плечевой артерии, начнут выслушиваться сердечные тоны. Эта величина соответствует систолическому артериальному давлению. Последний выслушиваемый удар сердца и соответствующие ему показатели на шкале манометра соответствуют диастолическому давлению.

Для измерения давления необходимо соблюдать ряд условий: исследуемый должен находиться в спокойном состоянии; если измерению предшествовала физическая нагрузка, вначале необходимо успокоиться. Обязательно необходимо измерять артериальное давление трижды, учитывая наименьшую цифру.

Нормальным считается систолическое давление 120 мм рт. ст. и диастолическое – 80 мм рт. ст. Повышение артериального давления выше этих значений носит название артериальной гипертензии, понижение ниже их – артериальной гипотензии.

Различают физиологическую, эссенциальную исимптоматическую гипертензию. Физиологическое повышение давления возникает при физической нагрузке, переедании, волнении, курении, употреблении крепкого чая, кофе. Эссенциальная гипертензия представляет собой самостоятельное заболевание, возникающее в результате нарушения системы регуляции артериального давления. Симптоматические гипертензии являются симптомом основного заболевания (эндокринной, почечной, сердечно-сосудистой или центральной нервной систем).

Понижение артериального давления может возникать при отравлениях, кровопотерях, шоковых состояниях, хронических инфекциях, туберкулезе. У молодых лиц астенического телосложения после приема ряда лекарственных препаратов может возникать понижение артериального давления, при переходе из горизонтального положения в вертикальное – ортостатическая гипотензия.

Лабораторная работа № 1.9 физические основы измерения артериального давления крови. Знакомство с аппаратом для измерения давления крови

83

Мотивационная характеристика темы. Одним из важных параметров гемодинамики — раздела биомеханики, изучающего движение крови, является артериальное давление. В связи с чем методы его измерения являются актуальными для медицинского работника

Цель лабораторной работы.

Изучить физические основы клинического метода измерения давления крови. Познакомиться с аппаратом для измерения давления крови — ИАД-1. Научиться косвенно измерять систолическое и диастолическое артериальное давление крови по методу Короткова.

Знать	Уметь
1.Чем определяется давление в текущей жидкости ? 2.Формулировку и запись уравнения Бернули и его следствий. 3.Как определяются статическое, гидростатическое и динамическое давления. 4.Какое давление определяется в методе Короткова.	1.Пользоваться аппаратом для измерения артериального давления крови ИАД-1. 2.Объяснить физический смысл шумов Короткова. 3.Объяснить физический смысл систолического и диастолического давлений.

Литература:

1.А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М., 1999, Гл. 11.

1.А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М., 1987, Гл.11.

2.А.Н.Ремизов. Курс физики, электроники и кибернетики. М., 1982, Гл.8.

Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний

1. Как объясняется явление внутреннего трения (вязкость) жидкости? Ньютоновские и неньютоновские жидкости.

2. От чего зависит характер течения жидкости? Число Рейнольдса.

3. Запишите и проанализируйте уравнение Бернули.

4. Как распределяется давление при течении реальной жидкости по трубам постоянного, переменного сечения и разветвленным?

5. Проанализируйте механические и электрические модели кровообращения, в чем их особенности? Ударный объем крови.

6. Объясните физические основы клинического метода измерения давления крови.

Краткая теория

Уравнение Бернулли. Давление в потоке жидкости. В стационарном потоке идеальной несжимаемой жидкости вырежем отсек тонкой трубки тока (рис.1) между сечениями S₁ и S₂ . Во входном сечении S₁ давление p₁, скорость u₁ и высота сечения над произвольным уровнем h₁; в выходном сечении S₂ соответственно p₂, u₂, h₂. За промежуток времени Dt масса входящей в отсек жидкости равна массе жидкости, выходящей из отсека.

Рис.1 К выводу уравнения Бернулли

Масса жидкости, протекающей за время Dt через сечение S₁, имеет кинетическую энергию, равную и обладает потенциальной энергией mgh₁. В результате действия сил давления на сечения S₁ и S₂ со стороны слоев жидкости, находящихся слева от S₁ и справа от S₂, производится работа

A = p₁S₁l₁ — p₂S₂l₂

где путь l₁ за время Dt равен l₁= uDt, а путь l₂= u₂Dt. Следовательно, работа А, совершаемая потоком, равна

A = p₁S₁u₁Dt — p₂S₂u₂Dt

Полная энергия потока, протекающего за время Dt через входное сечение S₁, будет ,

а через сечение S₂

Между сечениями S₁ и S₂ аккумуляции энергии нет. Изменение полной энергии жидкости равно работе, совершенной внешними силами, т.е.

+ mgh₁— — mgh₂= p₂S₂u₂Dt — p₁S₁u₁Dt (1)

Согласно уравнению неразрывности объемы, входящие в S₁ за время Dt и выходящие через S₂, одинаковы, поэтому можно записать

S₁u₁Dt = S₂u₂Dt = V

Разделив левую и правую части уравнения (1) на V и используя формулу плотности

r =

получаем уравнение Бернулли для двух различных сечений трубки тока

r+ rgh₁ + p₁= r+rgh₂+ p₂ (2)

Если весь поток разбить на тонкие трубки тока, то для каждого сечения будет справедлива такая запись уравнения Бернулли:

r +rgh + p = const, (3)

где слагаемое р называется статическим давлением; член, содержащий скорость и имеющий размерность давления, т.е. r , называется динамическим давлением.

Это уравнение лежит в основе решения многих задач гидродинамики. Оно применимо для таких маловязких жидкостей, как вода, и во многих случаях для воздуха.

В качестве следствий из уравнения Бернулли рассмотрим два случая: горизонтальное течение жидкости и истечение жидкости из отверстия.

1. При горизонтальном течении жидкости (например, в горизонтальной трубе) h = const, поэтому в уравнении (3) выпадают члены, содержащие h, и оно принимает вид:

, (4)

т.е. при горизонтальном течении жидкости сумма динамического и статистического давлений не меняется при отсутствии трения.

Рис.2. Манометры

Статистическое давление измеряется с помощью манометра, нижний срез которого параллелен направлению потока (рис.2). Если же измерительная трубка имеет изгиб и отверстие трубки направлено навстречу потоку, то частицы жидкости, входя в отверстие, будут тормозиться, т.е. возникает сила торможения, и трубка покажет большое давление. Манометр называется трубкой Пито, он измеряет полное давление — сумму статистического и динамического (скоростного) давлений. Разность уровней в трубках 2 и 1 определяет динамическое давление. На этом основано изменение скорости потока или скорости тел, движущихся в жидкостях или газе, например, скорости макетов самолетов в аэродинамических трубах.

2. При истечении жидкости из отверстия (рис.3) будем считать, что внешнее давление р (например, атмосферное) неизменно и выходное отверстие по сечению мало в сравнении с площадью поверхности жидкости в сосуде.

Рис.3. Истечение жидкости из отверстия

Скорости v частиц жидкости в сечении выходного отверстия считаем одинаковыми. Одинаковыми будут и скорости движения частиц поверхности, так как поверхность остается горизонтальной. Напишем уравнение Бернулли для любой трубки тока, одно сечение которой лежит на выходном отверстии, другое на поверхности жидкости в сосуде:

или перепишем его в виде

Так как h₁— h = H и скорость u >> u, то членом uможно пренебречь, и мы получим

откуда

(5)

Следовательно, скорость истечения будет такой же, как и в том случае, если бы частицы жидкости падали свободно с высоты Н.

Формула (5) справедлива как для боковых, так и для донных отверстий и не зависит от угла наклона выходного отверстия.

Физические основы клинического метода измерения давления крови. Физический параметр — давление крови — играет большую роль в диагностике многих заболеваний.

Систолическое и диастолическое давления в какой-либо артерии могут быть измерены непосредственно с помощью иглы, соединенной с манометром. Однако, в медицине широко используется бескровный метод, предложенный Н.С. Коротковым. Рассмотрим физические основы этого метода на примере измерения давления в плечевой артерии.

Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжету. Сечения манжеты М, части руки Р, плечевой кости П и плечевой артерии А показаны на рис.4а — 6а. При накачивании воздуха через шланг В в манжету рука сжимается. Затем через этот же шланг воздух выпускают и с помощью манометра Б измеряют давление воздуха в манжете. На поз. Б тех же рисунков изображены продольные сечения плечевой артерии, соответствующие каждому случаю. Сначала избыточное над артериальным давление воздуха в манжете равно нулю (рис.4), манжета не сжимает руку и артерию. По мере накачивания воздуха в манжету последняя сдавливает плечевую артерию и прекращает ток крови (рис.5). Если мускулатура расслаблена, то давление воздуха внутри манжеты, состоящей из эластичных стенок, приблизительно равно давлению в мягких тканях, соприкасающихся с манжетой. В этом заключается основная физическая идея бескровного метода измерения давления.

Рис.4 — 6. Физические основы метода Н.С.Короткова

Выпуская воздух, уменьшают давление в манжете и мягких тканях, с которыми она соприкасается. Когда давление станет равным систолическому, кровь будет способна пробиться через сдавленную артерию — возникает турбулентное течение (рис. 6).

Характерные тоны и шумы, сопровождающие этот процесс, прослушивает врач при измерении давления, располагая фонендоскоп на артерии ниже манжеты, Продолжая уменьшать давление в манжете, можно восстановить ламинарное течение крови, что заметно по резкому ослаблению прослушиваемых тонов. Давление в манжете, соответствующее восстановлению ламинарного течения в артерии , регистрируют как диастолическое.

Рис.7. Аппараты для измерения артериального давления

Для измерения артериального давления применяют приборы, показанные на рис.7: а — сфигмоманометр с ртутным манометром, б — сфигмотонометр с металлическим мембранным манометром; здесь — М — манжета, Г — груша для накачивания воздуха, Р — манометр.

Аппарат для измерения артериального давления ИАД-1. Измеритель артериального давления ИАД-1 ( далее измеритель) является электронным прибором, предназначенным для косвенного измерения систолического (верхнего) и диастолического (нижнего) артериального давления крови по методу Короткова.

При использовании данного измерителя для измерения артериального давления крови отпадает необходимость применения стетофонендоскопа.

Высокочувствительный датчик, встроенный в манжету, позволяет производить измерения артериального давления крови, не оголяя плеча, т.е. через рубашку или другую легкую одежду.

Основные технические характеристики:

1. Пределы измерения , мм.рт.ст. от 20 до 300

2. Предел допускаемой основной погрешности м.рт.ст. +4

3. Температура окружающей среды, при которой измеритель сохраняет правильность показаний, ^оС от + 10 до + 35

Устройство измерителя. Внешний вид измерителя изображен на Рис. 8. Измерительный блок 1 имеет встроенный манометр 2, световой индикатор 3 разряда батарей, световой индикатор 4 регистрации тонов Короткова, гнездо 11 для подключения датчика — «ДТК», гнездо 12 для подключения манжеты — «Воздух», перфорацию 14 на лицевой панели для выхода звукового сигнала..

Рис.8

1 — измерительный блок; 2 — манометр; 3 — световой индикатор разряда батарей; 4 — световой индикатор регистрации тонов Короткова; 5 — компрессионная манжета; 6 — метка расположения датчика ДТК-1М; 7 — резиновая трубка; 8- тройник пневматического нагнетателя; 9 — пневматический нагнетатель; 10 — конусная муфта; 11 — гнездо подключения конусной муфты; 13 — штекер датчика; 14 — перфорация; 15 — вентиль тройника . (Рис.8.)

Компрессионная манжета 5 представляет собой резиновый мешок, помещенный в чехол. От нее6 отходит резиновая трубка 7 и шнур датчика. Шнур датчика заканчивается штекером 13. Через тройник 8 пневматического нагнетателя 9 резиновая трубка при помощи конусной муфты 10 подключается к измерительному блоку. Тройник пневматического нагнетателя снабжен вентилем, с помощью которого осуществляется плавное или ускоренное снабжение давления в манжете.

Рис.9 1 — металлическая скоба; 2 — пилот датчика; 3 — датчик ДТК — 1М; 4 — шнур датчика; 5 — карман для установки датчика; 6 — метка расположения датчика ДТК — 1М; 7 — резиновая трубка; 8 — текстильная застежка.

На Рис.9 показано, как устанавливается датчик 3 в карман % манжеты. На месте расположения датчика нанесена специальная метка 6 Пилот 2 датчика должен быть обращен к поверхности манжеты, которая прикладывается к плечу. На чехле манжеты имеется текстильная застежка 8, состоящая из петельной или крючковой ленты, с помощью которой осуществляется фиксация манжеты на плече (Рис.10).

На одном конце манжеты имеется металлическая скоба 1, на другом — резиновая трубка, вшитая в чехол.

Датчик устанавливается пилотом к поверхности манжеты, которая прикладывается к плечу.

Рис.10

Принцип работы измерителя. Принцип работы измерителя заключается в выделении и преобразовании тонов Короткова в звуковую и световую индикации с одновременным визуальным наблюдением за величиной артериального давления крови на стрелочном манометре.

По окончании измерения для быстрого стравливания воздуха нужно разъединить конусную муфту 10 от гнезда 12 при давлении в системе не более 100 мм.рт.ст.