Спосіб вимірювання кров’яного тиску

1 Спосіб вимірювання кров'яного тиску, що включає оклюзію біологічного органа за допомогою компресійної манжети, наступну декомпресію цієї манжети з одночасною реєстрацією з об'єкта двох пульсових сигналів, один з яких є основним і реєструється дистальніше манжети з органа, що підлягає оклюзм, а другий є опорним і реєструється з іншого органа, що не підлягає оклюзм, отримання сигналу кореляції в результаті кореляційної обробки основного та опорного сигналів із різним часом зсуву х між ними, який відрізняється тим, що сигнал кореляції додатково піддають спектральній обробці, систолічний тиск вимірюють в момент, коли рівень сигналу, одержаного в результаті спектральної обробки сигналу кореляції, починає зростати, а діастолічний тиск вимірюють в момент, коли перестає зростати рівень цього сигналу 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що сигнал, одержаний в результаті спектральної обробки сигналу кореляції, аналізують на частотах, кратних частоті пульсу Даний винахід відноситься до галузі медичної діагностичної електроніки і може застосовуватись в пристроях для вимірювання та моніторингу артеріального кров'яного тиску в складі систем діагностичної апаратури або реалізований у вигляді самостійного пристрою Всі ВІДОМІ методи вимірювання кров'яного тиску можна поділити на дві групи - прямі (інвазійні) методи вимірювання артеріального тиску, - непрямі (неінвазійні) методи вимірювання артеріального тиску Прямий метод оснований на введені катетеру у кровоносну судину та вимірювання тиску безпосередньо в ній Цей метод є еталоном вимірювання артеріального тиску, він має вищу точність та завадостійкість порівняно з непрямими методами але через ряд недоліків (пошкодження тканин, біль, загроза зараження інфекцією) придатний для вимірювання тиску лише у КЛІНІЧНИХ умовах [1] Відомий спосіб вимірювання тиску крові, який ґрунтується на реєстрації тонів Короткова під час декомпресії дистальніше місця оклюзм, коли параметри тиску крові реєструють в моменти появи і зникання акустичних сигналів (тонів) Даний спосіб є відносно простий в реалізації, завдяки чому знайшов широке розповсюдження в медичній практиці Але цей спосіб має підвищену чутливість до акустичних шумів, а також не може застосовуватись при деяких фізіологічних особливостях серцево-судинної системи [2] ВІДОМІ осцилометричні способи вимірювання тиску крові, які ґрунтуються на аналізі пульсових сигналів (тахоосцилограми, реограми тощо) під час декомпресії і визначенні параметрів кров'яного тиску за критеріями, обґрунтованими біофізичними моделями процесів у судинах, які підлягають оклюзм [3], або за емпірично знайденими амплітудно-пульсовими критеріями [4] Спільним недоліком всіх існуючих осцилометричних методів є невисока СТІЙКІСТЬ по відношенню до завад і артефактів, оскільки вони використовують амплітуд но-часові критерії визначення систолічного, середнього та діастолічного тисків Ще одним недоліком є недостатнє теоретичне обґрунтування цих критеріїв Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб вимірювання кров'яного тиску, заснований на оклюзм біологічного органу за допомогою компресійної манжети, наступної декомпресії цієї манжети з одночасною реєстрацією з об'єкту двох пульсових сигналів, один з яких є основним і реєструється дистальніше манжети з органу що під 00 00 ю 58228 лягає оклюзм, а другий є опорним і реєструється з іншого органу, що не підлягає оклюзм, отриманні сигналу кореляції в результаті кореляційної обробки основного та опорного сигналів із різним часом зсуву т між ними [5] Даний спосіб має недолік використання лише кореляційної обробки не завжди достатньо для усунення впливу вузькосмугової корельованої завади, якою наприклад є зовнішня електрична наводка Отже спосіб має низьку СТІЙКІСТЬ ДО квазіперюдичних завад, які можуть бути присутні в обох каналах та корельовані між собою В основу винаходу покладено задачу удосконалити спосіб вимірювання кров'яного тиску шляхом введення спектральної обробки, що підвищує завадостійкості до вузькосмугових корельваних завад, за рахунок чого зростає точність та достовірність вимірювань кров'яного тиску Це досягається тим, що в способі вимірювання кров'яного тиску, заснованому на оклюзм біологічного органу за допомогою компресійної манжети, наступної декомпресії цієї манжети з одночасною реєстрацією з об'єкту двох пульсових сигналів, один з яких є основним і реєструється дистальніше манжети з органу що підлягає оклюзм, а другий є опорним і реєструється з іншого органу, що не підлягає оклюзм, отриманні сигналу кореляції в результаті кореляційної обробки основного та опорного сигналів із різним часом зсуву т між ними, в якому новим є те, що сигнал кореляції додатково піддають спектральній обробці, систолічний тиск вимірюють в момент, коли рівень сигналу, одержаного в результаті спектральної обробки сигналу кореляції, починає зростати, а діастолічний тиск вимірюють в момент коли перестає зростати рівень цього сигналу В способі за п 2 задача винаходу досягається тим, що сигнал, одержаний в результаті спектральної обробки сигналу кореляції, аналізують на частотах, кратних частоті пульсу Структурна схема пристрою, який реалізує вищевказаний спосіб, наведена на фіг 1 На фіг 2 зображена часова діаграма сигналу тиску в манжеті P(t) Основний S-i(t) та опорний S2(t) сигнали наведено на фіг 3 та фіг 4 ВІДПОВІДНО Часова діаграма сигналу Si2(t), який формується з миттєвих значень дійсної частини спектру сигналу кореляції, що взяті на частоті пульсу fn зображена на фіг 5 На фіг 6 зображено графік сигналу кореляції ВКФ(т) Пристрій складається з компресійної манжети 1, яка встановлюється на орган біологічного об'єкту До манжети 1 пневматично під'єднаний датчик 2 тиску Вихід датчику 2 тиску з'єднано з першим входом відображаючого пристрою 10 Дистальніше (нижче) манжети встановлений перший (основний) датчик 3 пульсу Другий (опорний) датчик 4 пульсу розміщується на органі, що не підлягає оклюзм Вихід основного датчика 3 пульсу з'єднаний з першим входом корелятора 5 Вихід опорного датчика 4 пульсу з'єднаний з другим входом корелятора 5 Вихід корелятора 5 з'єднаний з входом спектраналізатора 6, вихід якого з'єднаний з входом смугового фільтру 7 Вихід 7 з'єднано з входом блоку 8 Вихід блоку 8 з'єднано з входом порогового пристрою 9, вихід якого з'єднано з другим входом відображаючого пристрою 10 Розглянемо роботу пристрою, що реалізує спосіб вимірювання кров'яного тиску Компресійна манжета 1 встановлюється на орган біологічного об'єкту тиск якого вимірюється На цей самий орган дистальніше встановлюється перший (основний) датчик 3 пульсу На іншому органі, що не підлягає оклюзм встановлюється другий (опорний) датчик 4 пульсу На виході ці два датчики дають сигнали S-i(t) та S2(t) -основний та опорний сигнали ВІДПОВІДНО Після ЦЬОГО В манжету 1 нагнітається повітря, доки тиск у ній не перевищить систолічного та кровоток дистальніше не буде перекрито Потім починається декомпресія Протягом всіх вимірювань за допомогою датчика 2 тиску реєструється сигнал тиску в манжеті P(t) Сигнали S-i(t) та S2(t) сигнали поступають на корелятор 5, на виході якого отримується сигнал кореляції між основним та опорним сигналами ВКФ(т) Далі в спектраналізаторі 6 визначається комплексній спектр сигналу кореляції S^G*») Смуговий фільтр 7 пропускає частоти кратні частоті пульсу fn Далі в 8 виділяється дійсна частина спектру сигналу кореляції, який аналізується в пороговому пристрої 9 На виході 9 отримуємо моменти часу t c та t fl , за якими у відображаючому пристрої 10 визначають значення систолічного та діастолічного кров'яному тиску Рсисг=Р(У(1) Рдіас-Р(їд) Під час декомпресії, коли тиск в манжеті 1 зменшується до значення систолічного тиску крові (ділянка 0-А на фіг 2), і падає далі, в сигналі Si(t), що реєструє основний датчик 3 пульсу, з'являються пульсації, які з подальшим зменшенням тиску в манжеті стають дедалі більш схожими на пульсації сигналу S2(t) з опорного датчика 4 Зі збільшенням схожості між S-i(t) та S2(t) зростає рівень сигналу кореляції ВКФ(т ) (ділянка А-В на фіг 2) На фіг 6 показано сигнал ВКФ(т) Видно, що сигнал кореляції є квазіпереодичним з періодом близьким до періоду пульсу Тп Основний максимум ВКФ(т ) буде досягатися при нульовому зсуві між сигналами S-i(t) та S2(t) , а бічні максимуми - коли зсув буде кратний періоду пульсу Через нестацюнарність біологічних сигналів, до яких відносяться пульсові сигнали, рівень бічних максимумів буде менший порівняно з рівнем основного максимуму Тому ВКФ(т) буде складатися переважно з основної гармоніки з частотою близькою до частоти пульсу та додаткових гармонік на частотах кратних частоті пульсу Отже, з появою пульсацій в основному сигналі S-i(t) та подальшим їх зростанням ВІДПОВІДНО зростає рівень гармонік ВКФ(т ) Саме в цей момент за допомогою порогового пристрою 9 визначають систолічний тиск Рсист-Р(У Коли тиск в манжеті досягає значення діастолічного тиску (точка В), схожість між основним та опорним сигналами стає максимальною, гармоніки ВКФ(т) досягають максимального значення і перестає змінюватись В цей момент також за допомогою порогового пристрою 9 визначають значення діастолічного тиску 58228 Таким чином працюючи в частотній області та розглядаючи на частотах кратних частоті пульсу сигнал отриманий після спектральної обробки сигналу кореляції значно зменшується вплив вузькосмугових корельованих завад оскільки частоти цих завад як правило значно відрізняються від частоти пульсу Список використаних джерел 1 Webster J G Medical instrumentation Application and design John Wiley & Sons me NY 1998 692p 2 Йонаш В Клиническая кардиология Прага Гос изд мед лит ЧССР 1966 922с 3 Руденко М Ю Алексеев В Б Мацюк С А Биофизические явления в системе кровообращения при коственном измерении артериального давления и анализ приборов для его измерения Медицинская техника 1986 №5 с 26-35 4 Лазарашвили Л Т Помехоустойчивость осцилометрических автоматических сфигмоманометров Медицинская техника 1993 №3 с 19-28 5 Патент України UA 35393 А МПК6А61В5/00 Спосіб вимірювання кров'яного тиску / О М Зудов О Б Шарпан -№99105444 Заявл 05 10 1999 Опубл 15 03 2000 Бюл №2 -6с ФІГ.1 58228 Комп'ютерна верстка М Мацело Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна