Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ПОМОЩЬЮ ГИДРОМАНЖЕТНОГО ТОНОМЕТРА

Родина О.П. 1 Моисеева И.Я. 1 Геращенко С.И. 1 Геращенко М.С. 1 Водопьянова О.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет»
В статье обозначена значимость состояния сосудистого русла при артериальной гипертензии и других сердечно-сосудистых заболеваниях. Особо отмечено значение артериальной ригидности и способа ее изучения с помощью измерения скорости пульсовой волны. Приведены методы измерения данного показателя, обозначены проблемы, существующие при использовании современных методик. В качестве способа решения данных проблем рассмотрена новая отечественная разработка, совмещающая в себе возможность измерения уровня артериального давления и скорости пульсовой волны. Гидроманжетный тонометр, обладающий большей чувствительностью по сравнению с пневмоманжетой, позволит локально и технически просто измерить скорость пульсовой волны на периферических артериях в амбулаторных и стационарных условиях. Данный тонометр может быть использован для диагностики и контроля за уровнем артериального давления и скоростью пульсовой волны при оценке эффективности антигипертензивной терапии.
артериальная гипертензия
артериальное давление
артериальная ригидность
скорость пульсовой волны
гидроманжетный тонометр
1. Абирова Э.С. Использование комплексного осциллометрического мониторирования артериального давления и показателей артериальной ригидности для оценки эффекта антигипертензивной терапии: автореф. дис. ... канд. мед. наук. – М., 2011. – 26 с.
2. АПКО-8-РИЦ. Анализатор параметров сердечного выброса и артериального давления осциллометрический: метод. рекомендации. – ВЕЦИТ, 2006. – 35 с.
3. Геращенко М.С. Тонометр Геращенко // Патент на полезную модель № :104437. – 2011. [Электронный ресурс]. URL: http://bankpatentov.ru/node/78436 (дата обращения 7.05.2014).
4. Гурфинкель Ю.И. Исследование скорости распространения пульсовой волны и эндотелиальной функции у здоровых и пациентов с сердечно-сосудистой патологией // Российский кардиологический журнал. – 2009. – № 2. [Электронный ресурс]. URL: http://www.ckb-rzd.ru/php/content.php?id=1636 (дата обращения 17.08.2014).
5. Диагностика и лечение артериальной гипертензии (Рекомендации Российского медицинского общества по артериальной гипертонии и Всероссийского научного общества кардиологов) // Кардиология. – 2010. – № 3. – С. 5–26;
6. Крюков Н.Н., Николаевский Е.Н., Поляков В.П.. Ишемическая болезнь сердца (современные аспекты клиники, диагностики, лечения, профилактики, медицинской реабилитации, экспертизы): монография. – 2010. – 651 с.
7. Манвелов Л.С. Артериальное давление измеряйте правильно // Наука и жизнь. – 2007. – № 10. [Электронный ресурс]. URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/11810/ (дата обращения 17.08.2014).
8. Матросова И.Б., Борисочева Н.В., Олейников В.Э. Сердечно-лодыжечный сосудистый индекс (CAVI) – новый неинвазивный параметр оценки сосудистой ригидности // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. – 2009. – № 2. – С. 90–101.
9. Матросова И.Б., Елисеева И.В., Борисова Н.А., Гусаковская Л.И., Олейников В.Э. Механизмы сосудистого ремоделирования при гипертонии и метаболическом синдроме // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. – 2008. – № 1. – С. 45–54.
10. Мельникова Л.В. Структурно-функциональные свойства артериймышечного типа при артериальной гипертензии // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. – 2011. – № 2. – С. 3–10.
11. Писарев А.П. Моделирование взаимодействия объекта и средства измерения для совершенствования тонометров и термометров: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Пенза: Пензенский гос. ун-т, 2004. – 23 с.
12. Рекомендации по лечению артериальной гипертонии. ESH/ESC 2013 // Российский кардиологический журнал. – 2014. – № 1 (105). – С. 5–92.
13. Фролов А.В. Прямая и отраженная пульсовые волны: методы исследования // Кардиология в Беларуси. – 2009. – № 5 (06). – С. 99–108.
14. Яровова Е.С., Кастанаян А.А., Иванов И.В. Влияние сосудистого ремоделирования на прогрессирование хронической сердечной недостаточности ишемического генеза // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 7. – С. 431–436.

В последние годы у пациентов с артериальной гипертензией (АГ) при оценке степени сердечно-сосудистого риска (ССР) наряду с традиционным контролем уровня артериального давления (АД) широко используются показатели, отражающие состояние магистральных сосудов. При данном заболевании эндотелиальный дисбаланс инициирует процесс ремоделирования сосудов, приводит к увеличению жесткости сосудистой стенки и ухудшает ее демпфирующие свойства. С этим ассоциируется риск повреждения эндотелиальной выстилки артерий, что в свою очередь провоцирует запуск механизмов развития атеросклероза [9, 13].

К показателям, характеризующим свойства сосудистой системы в целом и отдельных сосудов в частности, относятся:

  • периферическое сопротивление току крови;
  • скорость пульсовой волны (СПВ);
  • податливость сосуда;
  • диаметр артерии в систолу и диастолу [2].

С практической точки зрения наиболее востребованным критерием оказалась СПВ, отражающая степень артериальной ригидности (АР). Скорость каротидно-феморальной пульсовой волны – это «золотой стандарт» измерения аортальной жесткости. Результаты многочисленных исследований продемонстрировали тесную зависимость между частотой развития сердечно-сосудистых осложнений и состоянием магистральных сосудов у больных АГ [5, 8, 10]. Имеются сведения о том, что АР является более сильным прогностическим фактором риска у пациентов с АГ, чем каждый из «классических» факторов риска. АР рассматривается как целесообразный тест для оценки ССР, в первую очередь для пациентов, у которых поражение органов-мишеней не выявлено при обычных исследованиях, что отражено в Рекомендациях Европейского Общества по изучению АГ [1].

Установлено, что феномен жесткости крупных артерий и отражения пульсовой волны являются самыми важными патофизиологическими детерминантами изолированной систолической АГ и возрастания пульсового давления при старении. По результатам измерения жесткости артерий значительная часть больных из группы среднего риска может быть реклассифицирована в группы более высокого или более низкого ССР [12].

По-видимому, важное значение может иметь анализ динамики показателей АР у здоровых людей как фактора риска АГ в будущем и на фоне АГТ у страдающих данным заболеванием как критерий эффективности лечения [1].

Область использования СПВ намного шире, ведь ее повышение можно рассматривать как фактор риска при хронической сердечной недостаточности (ХСН), создающий неблагоприятные условия для реализации систолической функции сердца [14]. Ряд авторов рассматривает увеличение данного показателя как признак субклинического коронарного атеросклероза и считает обоснованным использовать этот признак (биомаркер) как независимый фактор риска ИБС, обнаружение которого особенно важно для пациентов, у которых заболевание протекает бессимптомно [4].

Методы оценки СПВ и эндотелиальной функции базируются на ультразвуковых и пульсовых методиках. Отметим, что ультразвуковые методики основаны на измерении толщины и относительного приращения диаметра артерии на локальном участке, которое составляет всего несколько процентов от исходного, что налагает ограничения и ухудшает точность и воспроизводимость данной методики. Участие врача в процессе обследования и стоимость аппаратуры обуславливают к тому же высокую себестоимость технологии. Поэтому оценка эластичности сосудов на основе пульсовых методик по ряду методических и экономических особенностей более предпочтительна [13].

Однако и данный способ не лишен недостатков, и ряд вопросов требует решения. В частности, при сопоставлении результатов измерения СПВ в одной и той же группе пациентов известными приборами Complior, Arteriograph, Spygmocor разбежка результатов измерения достигает 24,7 % [13]. По мнению некоторых авторов, на это влияет субъективная ошибка, сопряженная с распознаванием размытой точки на кривой, принимаемой за «начало волны». Кроме того, все исследователи косвенно измеряют длину артериального сосуда по поверхности тела [13]. Это создает определенные трудности и привносит ошибку в расчеты. Так, например, в недавно вышедшем согласительном заявлении пороговое значение СПВ было скорректировано до 10 м/с, с учетом непосредственного расстояния от сонных до бедренных артерий и принимая во внимание на 20 % более короткое истинное анатомическое расстояние, которое проходит волна давления (т.e., 0,8×12 м/с или 10 м/с) [12].

Как известно, в современной практике самыми распространенными приборами для измерения АД являются осциллометрические тонометры. Анализ осциллометрической кривой, наряду с определением показателей АД, позволяет получить ценную дополнительную информацию в отношении жесткости сосудистой стенки. Не менее важным является возможность объединения в одном приборе двух методик, что облегчает диагностический процесс и оценку эффекта терапии у пациентов с АГ [1].

Вышеперечисленным требованиям соответствует новая отечественная разработка, представляющая собой электронный осциллометрический тонометр, содержащий компрессионную манжету, датчик давления, блоки регистрации и индикации, источник давления пульса, блок управления источника давления, дифференциальный усилитель, отличающийся тем, что в него введены второй датчик давления, второй блок управления источника давления. В приборе компрессионная манжета выполнена двухкамерной, а в качестве рабочего тела введена жидкость, причем датчики давления входами связаны с первой и второй камерами компрессионной манжеты и выходами блоков управления источника давления соответственно, а выходами – с дифференциальным усилителем, выход которого соединен со входом блока регистрации, который в свою очередь связан с блоком индикации, при этом источник давления пульса содержит резервуар с заданным объемом жидкости и грушу для подачи давления [3].

Еще в 1880 г. немецкий физиолог Иоганн Догиль использовал аппарат, заполненный водой, изучая влияние музыки на кровяное давление [7]. Преимущество конструкции состоит в том, что для увеличения уровня сигнала пульсовых колебаний (и, как следствие, повышения точности измерения АД) пульсовые колебания артерии воспринимаются датчиком через полость, заполненную жидкостью. В отличие от пневматических манжет жидкость в данной манжете является несжимаемой средой и лучшим проводником осцилляций. Особенности конструкции обуславливают более высокий уровень выходного сигнала датчика пульсаций давления.

Нахождение значения скорости пульсовой волны с помощью гидроманжеты основано на определении разности времени формирования пиков осцилляций в камерах манжеты. На рисунке показано совмещение кривых давления в верхней и нижней камерах гидроманжеты при прохождении пульсовой волны. В верхней камере пик амплитуды наступает в момент времени t1, в нижней в момент t2. Наличие временной задержки t2 – t1 позволяет находить значение скорости пульсовой волны при известном межцентровом расстоянии камер манжеты.

pic_7.tif

Совмещение кривых давления в верхней и нижней камерах гидроманжеты при прохождении пульсовой волны

Учитывая наиболее частую локализацию атеросклеротических поражений, особое диагностическое значение имеет измерение АД и СПВ на нижних конечностях. Обнаружение разницы в величине пульсовых волн на правой и левой ногах является неспецифическим признаком поражения аорты и ее ветвей, в частности бедренной артерии [6].

Таким образом, несмотря на определенный прогресс в развитии рассматриваемой медицинской аппаратуры, существует острая потребность в ее дальнейшем совершенствовании в направлении повышения быстродействия, снижения стоимости, улучшения других метрологических характеристик и прежде всего – снижения погрешности от искажения естественных процессов в организме в результате воздействия на него средства измерения. Существование большого числа методов и устройств, предназначенных для измерения АД (как показывает анализ патентной литературы, каждый год к ним добавляются в среднем около 30 новых технических решений), означает, что в настоящее время в мире не существует не только идеального неинвазивного автоматического измерителя АД, но даже просто хорошего универсального прибора, применимого в широком клиническом диапазоне [11].

В качестве перспективной универсальной отечественной разработки можно рассматривать тонометр с гидроманжетой, позволяющий контролировать не только АД в амбулаторных и стационарных условиях, но и СПВ. К преимуществам данного тонометра относятся: высокая чувствительность гидроманжеты, отсутствие необходимости определения длины пути прохождения пульсовой волны при расчете СПВ, удобство и доступность устройства. Данный тонометр может быть использован для диагностики и контроля за уровнем АД и СПВ при оценке эффективности антигипертензивной терапии.

Рецензенты:

Иванов А.И., д.т.н., профессор, начальник лаборатории биометрических и нейросетевых технологий, ОАО «Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт», г. Пенза;

Инчина В.И., д.м.н., профессор, зав. кафедрой фармакологии с курсом фармацевтической технологии, ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва», г. Саранск.

Работа поступила в редакцию 10.10.2014.


Библиографическая ссылка

Родина О.П., Моисеева И.Я., Геращенко С.И., Геращенко М.С., Водопьянова О.А. ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ПОМОЩЬЮ ГИДРОМАНЖЕТНОГО ТОНОМЕТРА // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 10-4. – С. 720-723;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35611 (дата обращения: 21.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252