Материал: file000089

Артериальное давление, как очень важный показатель состояния пациента, должно измеряться часто.

3. Автоматы для измерения артериального давления

Автомат для измерения артериального давления выполняет ту же последовательность операций, которая выполняется по методу Короткова вручную, но – со следующими особенностями:

1.Воздух накачивается в манжету компрессором с электроприводом. Это удобно, но главное – не это.

2.Для контроля давления воздуха в манжете вместо манометра используется датчик давления. Датчик реагирует, во-первых, на текущее среднее значение давления воздуха в манжете, и во-вторых, на пульсации этого давления, обусловленные вибрациями стенок манжеты, а они вызваны пульсациями давления крови в артерии, расположенной под манжетой. Реакция датчика на обе компоненты давления воздуха отслеживается электронным блоком, анализирующим электрический сигнал, получаемый на выходе датчика. Именно анализ пульсаций давления воздуха в манжете – замена прослушиванию слабых звуков в районе локтевого сгиба с помощью фонендоскопа.

3.То обстоятельство, что при автоматических измерениях фонендоскоп не нужен, имеет, как минимум, два преимущества. Во-первых, при проведении измерений без фонендоскопа на пациенте можно оставить легкую одежду (если она не будет «глушить» вибрации, передаваемые сквозь стенки манжеты). В нашем климате необязательность полного «разоблачения» пациента может быть ему во благо. Во-вторых, если не нужен фонендоскоп, не нужным становится и требование полной тишины.

4.Автомат выводит результаты своей работы на дисплей, и показывает не только систолическое и диастолическое давление, но также и частоту пульса.

5.Автоматы для измерения артериального давления становятся все более привычным инструментом. Доверие к ним постепенно растет. И все же всегда ли автомат, при его нынешнем уровне совершенства, может заменить человека? Приведем примеры, когда «не всегда».

Пример 1. При мерцательной аритмии автомат может отреагировать на ситуацию, высветив на дисплее ERROR (англ. – ошибка) и прервать измерения, возможно, как раз тогда, когда они особенно необходимы.

Примечание: мерцательная аритмия – фибрилляция предсердий – нарушение ритма сердца, сопровождающееся частым, хаотичным возбуждением и сокращением предсердий или подергиванием (фибрилляцией) отдельных групп мышечных волокон предсердий.

Пример 2. В некоторых случаях при выпускании воздуха из манжеты полное исчезновение звуков не наблюдается, даже если манометр показал понижение давления до нуля. Это может быть в случае, если пациент – спортсмен с большим ударным объемом крови и хорошими, эластичными сосудами. Но это возможно и в случае обычного пациента с высокой температурой.

5

В ситуациях, подобных рассмотренным в этих примерах, врач должен демонстрировать высокий уровень навыков выполнения измерений артериального давления по методу Н.С. Короткова. Вручную. Без автоматики.

4. Контроль насыщения крови кислородом. Сатурация

Уровень насыщения артериальной крови кислородом – жизненно важный показатель. Сатурацией называют количественный показатель этого уровня, в процентах от максимально возможного.

Кислород поставляется в ткани и органы эритроцитами – обладателями гемоглобина. Одна молекула гемоглобина способна связать до четырех молекул кислорода. Если в подконтрольном образце крови все молекулы гемоглобина всех эритроцитов несут по четыре молекулы кислорода, то уровень насыщения кислородом крови составляет 100%. Об этом говорят так: сатурация равна

100%.

Строго говоря, сатурация в медицине – термин, обозначающий процесс насыщения кислородом, но очень часто сатурация, уровень сатурации – термины,

обозначающие показатель эффективности этого процесса. Позволим себе и мы эту двусмысленность.

Итак, максимально возможная сатурация артериальной крови равна 100%, вполне комфортным и для взрослого, и для ребенка является уровень 98–95%.

Однако уход сатурации на уровень 94% – уже серьезный повод для беспокойства: врач должен принимать серьезные меры по борьбе с начинающейся гипоксией.

Критичной считается сатурация 90%, поскольку если ничего не предпринимать, то при таком уровне сатурации начинаются необратимые изменения в тканях и органах.

Наиболее чувствительны к кислородному голоданию головной мозг, миокард, ткани почек и печени.

Тот факт, что рабочий диапазон значений сатурации – лишь верхние 10 % от стоградусной шкалы, не следует считать признаком ограниченной ценности самого этого показателя – «уровень сатурации». Для сравнения: нормальное атмосферное давление – 760 мм рт. ст. – тоже довольно высоко от нуля, а в метеосводках обсуждается диапазон 730–780 мм.

5. Методы контроля сатурации

До недавних пор контроль уровня насыщения крови кислородом осуществлялся только инвазивными методами: забором проб для анализа содержания газов. В настоящее время появился и все шире внедряется новый метод контроля сатурации артериальной крови – пульсоксиметрия.

Термин «пульсоксиметрия» отражает то обстоятельство, что для «оксиметрии», то есть для изменения уровня содержания кислорода, здесь принципиально важна пульсовая волна, точнее – ее слабые отголоски в капиллярах, несущих артериальную кровь.

6

Пульсоксиметрия – метод, имеющий следующие достоинства:

-не инвазивен;

-установка прибора на пациенте занимает считанные секунды;

-обеспечивается получение непрерывно обновляемой информации об уровне сатурации и о частоте сердечных сокращений;

-пульсоксиметр прост в обращении, компактен и не дорог: по цене соизмерим со стипендией.

6. Принцип работы пульсоксиметра

Пульсоксиметр одевается на палец руки и упруго прижимается двумя половинами корпуса к тканям пальца в районе ногтя. В одной половине корпуса находятся источники излучения, в другой – датчики регистрации излучения, прошедшего сквозь ткани пальца.

Источники излучения:

-светодиод красного света; излучает в диапазоне длин волн 600–750 нм;

-инфракрасный светодиод; излучает в диапазоне 850–1000 нм. Неожиданным для большинства оказывается тот факт, что красный свет (а

тем более инфракрасный) способен проходить сквозь такую внешне непрозрачную преграду, как палец (да еще и с ногтем). Но, оказывается, видимый свет способен проходить сквозь не слишком толстые преграды: палец, нос, мочка уха и т. п. Разумеется, он при этом, подчиняясь закону Бугера-Ламберта, многократно ослабляется, но – не до нуля! Имея достаточно чувствительные датчики, удается надежно регистрировать эти слабые световые потоки.

Рис. 1. График зависимости коэффициента поглощения от длины волны.

На рис.1 представлены спектры поглощения гемоглобина в двух его состояниях:

7

-кривая 1 – оксигенированный гемоглобин (насыщенный кислородом) лучше поглощает излучение инфракрасного светодиода 850–1000 нм (кривая 1 проходит здесь несколько выше, чем кривая 2).

-кривая 2 – деоксигенированный гемоглобин (не насыщенный кислородом), наоборот, лучше поглощает свет красного светодиода 600–750 нм; здесь, наоборот, кривая 2 проходит значительно выше, чем кривая 1.

Подчеркнем, что поглощение света происходит обеими формами гемоглобина на обоих рабочих диапазонах длин волн пульсоксиметра. Речь идет о предпочтениях: оксигенированный гемоглобин лучше поглощает инфракрасное излучение, а деоксигенированный – охотнее поглощает красный свет.

7.Поручения электронному блоку пульсоксиметра

Вкомпактном пульсоксиметре найти электронный блок как автономный элемент конструкции вы не сумеете: он "где-то внутри". Но задачи, стоящие перед ним, достаточно серьезные: он должен преобразовать сигналы двух датчиков в показатели уровня сатурации и частоты сердечных сокращений (ЧСС).

Иделать это он должен, непрерывно обновляя свои показания.

Рассмотрим логически обоснованные поручения для электронного блока пульсоксиметра.

7.1. Основное поручение

Исходное положение: пульсоксиметр включен; два датчика, "красный" и "инфракрасный", регистрируют интенсивность излучений, создаваемых двумя светодиодами, расположенными напротив них. При отсутствии пальца в пульсоксиметре, сигналы датчиков соответствуют двум значениям интенсивности I0 излучений, даваемых светодиодами при отсутствии поглощающей преграды. Блок их запомнил.

Следующая экспозиция: в пульсоксиметр помещен палец. Сигналы датчиков уменьшились, стали соответствовать двум значениям интенсивности I. Блок запомнил и это.

Вычислив отношение I/I0 по каждому из двух световых потоков, блок получит ответ на вопрос, каковы коэффициенты ослабления по красному и по инфракрасному излучению в пальце пациента.

По этим данным вычисляется безразмерная величина r, показывающая, во сколько раз поглощение инфракрасного излучения превосходит поглощение красного.

Обозначим уровень сатурации артериальной крови через S. Учитывая сложный характер кривых – спектров поглощения рис 1, и то, что светодиоды светят в достаточно широких диапазонах длин волн, можно предполагать сложный вид зависимости S(r). Она устанавливается с требуемой точностью в специальных калибровочных экспериментах и занесена в память электронного блока. Ему же остается для любого текущего значения r находить в своей памяти со-

8

ответствующее значение сатурации S, и выводить этот результат на монитор пульсоксиметра в режиме онлайн.

7.2. Предварительное поручение

Все, что мы только что обсудили, электронный блок будет выполнять, но предварительно он должен выполнять некоторые преобразования сигналов, получаемых от датчиков. Цель этих преобразований – выделить в электрическом сигнале каждого датчика переменную составляющую и избавиться от постоянной.

Электрический сигнал на выходе каждого из датчиков можно представить в виде следующей функции:

Здесь Uпост – постоянная составляющая сигнала, соответствующая поглощению излучения в постоянной крови, всегда имеющейся в пальце: в уходящей венозной крови, в костных и мышечных тканях пальца;

Uпульс(t) – переменная во времени реакция датчика на пульсации свежей артериальной крови в капиллярах пальца. Эти пульсации мы назвали в предисловиях «отголосками пульсовых волн».

Принято считать, что артериальная пульсовая волна, ослабевая по мере распространения, на входе в капиллярную систему уже не ощутима. Это верно в том смысле, что пульсации давления, создаваемые пульсовой волной на подступах к капиллярам, так слабы, что деформаций стенок сосудов уже не вызывают. Но молекулярный механизм передачи пульсаций давления в жидкостях продолжает действовать. Пульсовая волна в крупных сосудах создает низкочастотную звуковую волну и в капиллярах. Амплитуда пульсаций в этой звуковой волне весьма мала, но велика чувствительность оптических датчиков.

Чтобы избавиться от Uпост в функции (1), достаточно взять от нее производную:

U´(t) = U´пост + U´пульс(t) = U´пульс(t) (2)

(здесь учтено, что производная от постоянной величины равна нулю).

Чтобы произвести преобразования (2) с «живым» электрическим сигналом, получаемым на выходе датчика, его следует пропустить через давно известную в электронике дифференцирующую цепочку –

RC-цепочку, состоящую из резистора R и конденсатора C (рис. 2).

На правой половине этого рисунка демонстрируются возможности RCцепочки: показано, как она преобразует входной сигнал, имеющий вид прямоугольного импульса. На выходе цепочки получены: положительный всплеск потенциала, соответствующий стремительному нарастанию прямоугольного импульса, и отрицательный всплеск – по поводу резкого убывания потенциала в импульсе, на стадии, когда импульс заканчивает свое существование. На участках постоянства входного сигнала, выходной сигнал практически равен нулю.

9