Пульсовые волны графики колебания давления вблизи сердца и в артериолах

Тренинг БОС по параметрам кровообращения. Что это такое?

Пульсовые волны графики колебания давления вблизи сердца и в артериолах

Сердечно-сосудистая система (ССС) играет важнейшую роль в поддержании жизнедеятельности организма. Она обеспечивает снабжение всех тканей тела кислородом и питательными веществами, удаление продуктов метаболизма, поддержание гомеостаза.

Физиология системы кровообращения хорошо изучена, однако до сих пор в мировой статистике смертности первое место занимают болезни ССС. В настоящее время в кардиологии сложилась концепция единого сердечно-сосудистого континуума, под которой понимают непрерывное развитие сердечно-сосудистых заболеваний от факторов риска до развития хронической сердечно-сосудистой недостаточности.

Необходимыми составляющими континуума являются дисфункция эндотелиальной системы и процессы сердечно-сосудистого ремоделирования. Под дисфункцией эндотелия понимают дисбаланс эндотелиальных факторов, регулирующих процессы гемостаза, пролиферации и сосудистый тонус.

Процессы сердечно-сосудистого ремоделирования включают в себя пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов, в результате чего изменяется соотношение толщины стенки к просвету сосуда, с повышением периферического сопротивления, увеличение жесткости аорты и крупных эластических сосудов, с повышением скорости распространения пульсовой волны, что является прогностическим фактором развития сердечно-сосудистых осложнений и независимым фактором смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Процессы сосудистого ремоделирования увеличивают постнагрузку левого желудочка, с развитием его гипертрофии и процессами адаптивного и дезадаптивного ремоделирования.

В связи с вышесказанным становится очевидной высокая актуальность профилактики нарушений ССС на стадии функциональных изменений. Эффективным для этой цели методом является технология адаптивного биоуправления.

Тренинги биологической обратной связи позволяют восстановить нарушенные процессы регуляции сердечной деятельности и сосудистого тонуса, которые лежат в основе функциональных нарушений ССС, и предотвратить дальнейшее развитие заболевания.

Сердечно-сосудистая система, помимо своей основной функции, отражает функциональное состояние организма. Будучи чувствительной к нервно-гуморальным влияниям, ССС мгновенно реагирует на изменения активности вегетативной нервной системы, для того, чтобы обеспечить оптимальный уровень метаболизма в тканях при изменении условий функционирования (физические, эмоциональные нагрузки).

Не вдаваясь подробно в особенности патогенеза функциональных нарушений ССС, можно отметить, что в их основе лежит нарушение регуляции параметров кровообращения и закрепление их на новом, патологическом уровне. Тренинг биологической обратной связи, являясь по сути обучением произвольной регуляции функционального состояния организма, позволяет восстановить нарушенные механизмы регуляции функционирования ССС.

Тренинг биологической обратной связи по параметрам кровообращения

При проведении тренинга биологической обратной связи по параметрам кровообращения регистрируются следующие сигналы:

Длительность кардиоинтервалов (RR-интервалы)

Рассчитывается как время (в мсек.) между зубцами R электрокардиограммы, т.е. этот показатель обратно пропорционален частоте пульса. Таким образом, при симпатической активации длительность RR уменьшается. Этот показатель отражает, в первую очередь, общий уровень активации нервной системы, проявления эмоционального напряжения.

Для расчета длительности RR используется сырой сигнал ЭКГ, регистрируемый с помощью соответствующих датчиков по каналу ЭКГ. Электроды накладываются в соответствие с принципами регистрации ЭКГ, т.е. два активных электрода и сердце должны образовывать треугольник.

В силу того, что основной задачей является выделение комплекса QRS, а именно – зубца R, нет необходимости строго придерживаться стандартных отведений ЭКГ. Как правило, датчики накладываются в месте проекции крупных сосудов, например, в надключичных ямках, на запястьях.

Диапазон значений длительности RR в норме составляет 800-1200 мсек.

Амплитуда систолической волны фотоплетизмография ФПГ (АСВ)

В фотоплетизмографии участок тканей, в котором исследуется кровоток, например, палец руки, располагают на пути луча света между источником излучения и фотоприемником.

Поскольку поглощение света в тканях пропорционально объему крови, проходящему через освещаемый участок, то усиливая сигнал фотоприемника, можно зарегистрировать изменения его амплитуды, обусловленные артериальной пульсацией сосуда.

Таким образом, амплитуда систолической волны (АСВ) отражает объемный кровоток в месте регистрации и, соответственно, состояние периферических сосудов.

При активации симпатоадреналовой системы происходит спазм периферических сосудов, что вызывает уменьшение амплитуды систолической волны(АСВ). В состоянии релаксации происходит вазодилатация, и амплитуда систолической волны увеличивается.

Эти же механизмы обеспечивают регуляцию артериального давления за счет изменения периферического сопротивления (при изменении тонуса сосудов).

В тренинге биологической обратной связи человек обучается произвольно снижать тонус периферических сосудов, и тем самым контролировать уровень АД.

Контур объемной пульсовой волны формируется в результате взаимодействия между левым желудочком и сосудами большого круга кровообращения. Пальцевая фотоплетизмограмма отражает слияние двух объемных пульсовых волн (пиков).

Первый пик образуется за счет систолической, прямой волны, имеющей амплитуду А1, формируемой объемом крови в систолу, передающимся напрямую от левого желудочка к пальцам верхних конечностей (А1 = АСВ).

Второй пик, с амплитудой А2, образуется за счет отраженной волны. Волна возникает из-за отражения объема крови, передающегося по аорте и крупным магистральным артериям к нижним конечностям, и направляющегося обратно в восходящий отдел аорты и далее к пальцам верхних конечностей.

Результаты исследований (O’Rourke М.F., 1993) показывают, что интенсивность отражения определяется тонусом мелких мышечных артерий в основных местах отражения (преимущественно дистальнее бедренной артерии).

Для оценки выраженности отраженной волны используется показатель – индекс отражения (ИО), представляющий собой отношение амплитуды отраженной волны А2, к амплитуде прямой волны А1, выраженное в процентах: ИО = (А2 / А1)100%.

Отраженная волна отстоит от прямой систолической на время отражения Т, которое определяется прохождением пульсовой волны вниз и возвратом ее обратно. Время отражения зависит от скорости распространения пульсовой волны и расстояния, которое она должна пройти.

Расстояние в значительной степени определяется ростом обследуемого.

Поэтому для характеристики распространения пульсовой волны определяется специальный показатель – индекс жесткости (ИЖ) как отношение роста обследуемого L (в метрах) ко времени отражения пульсовой волны Т, (в сек.): ИЖ = L / T.

Индекс жесткости(ИЖ) определяется скоростью распространения пульсовой волны: чем больше скорость распространения, тем меньше время отражения и тем раньше, по отношению к систоле, возвращается отраженная волна. Чем более ригиден сосуд, тем меньше время отражения, тем больше ИЖ.

Время распространения пульсовой волны (ВРПВ)

Этот показатель отражает скорость распространения пульсовой волны от сердца к периферии. Ритмические сокращения миокарда образуют ритмические расширения сосудистой стенки (пульс), которые под действием распространения волн давления от начальной части аорты к артериолам и капиллярам вызывают распространение пульсовых волн.

Скорость распространения пульсовой волны по сосудам не зависит от скорости течения крови, а определяется эластичностью сосуда, толщиной его стенки, диаметром просвета сосуда, а также вязкостью крови.

Повышение тонуса гладкой мускулатуры магистральных сосудов в результате симпатической активации ведет к уменьшению просвета сосудов и сопровождается уменьшением времени распространения пульсовой волны (ВРПВ).

Стойкое повышение тонуса сосудов, в конечном счете, приводит к формированию морфологических изменений (пролиферация гладкой мускулатуры сосудов, склеротизации его стенок), способствующих формированию гипертонической болезни.

Тренинг на увеличение времени распространения пульсовой волны (ВРПВ) направлен, в первую очередь, на восстановление тонуса сосудов. Следует помнить, что это более сложный вариант тренинга, т.к.

время распростоанения пульсовой волны (ВРПВ) изменяется в значительно меньших пределах, чем амплитуда систолической волны (АСВ).

Источник: http://boslab.ru

Источник: https://mederia.ru/trening-bos-po-parametram-krovoobrashheniya-chto-eto-takoe/

Артериальный пульс

Пульсовые волны графики колебания давления вблизи сердца и в артериолах

Артериальный пульс в медицинской практике характеризует состояние здоровья человека, так при каких-либо нарушениях в системе кровообращения происходит изменение ритма и наполненности в периферических артериях. Благодаря знанию характеристик пульса, можно контролировать сердечный ритм самостоятельно. Как же правильно определить количество сердечных сокращений и нормальные параметры пульса для разных возрастных групп?

Общая характеристика

Артериальный пульс – это ритмичные сокращения артериальной стенки, обусловленные выбросом крови в период сокращения сердечной мышцы. Пульсовые волны формируются в устье аортального клапана в период выброса крови левым желудочком.

Ударный объем крови возникает в момент увеличения систолического давления, когда происходит расширение диаметра сосудов, а в период диастолы размеры сосудистых стенок восстанавливаются до изначальных параметров.

Следовательно, в период циклических сокращений миокарда происходит ритмическое колебание стенок аорты, что вызывает механическую пульсовую волну, которая распространяется на большие, а затем на более мелкие артерии, достигая капилляров.

Механизм формирования пульсовой волны в сосудах

Чем дальше расположены сосуды и артерии от сердца, тем ниже становится артериальное и пульсовое давление. В капиллярах пульсовые колебания снижаются до нуля, что делает невозможным прощупать пульс на уровне артериол. В сосудах такого диаметра кровь течет плавно и равномерно.

Параметры определения ритмических сокращений

Регистрация сердечных сокращений имеет большое значение для определения состояния сердечно-сосудистой системы. Определив пульс, можно узнать силу, частоту и ритм сокращений миокарда.

Различают следующие свойства пульса:

  • Частота. Количество сокращений, которое делает сердце за 60 секунд. У взрослого человека в состоянии покоя нормой считается 60-80 сокращений сердца за 1 минуту.
  • Ритм. Регулярная повторяемость пульсовых колебаний и частота сокращений сердечной мышцы. В состоянии здоровья пульсовые удары следуют один за другим через равные промежутки времени.
  • Наполнение. Характеристика зависит от величин давления, количества циркулирующей крови и эластичности артериальных стенок. В зависимости от представленных параметров выделяют хороший, нормальный, удовлетворительный и пульс недостаточной наполненности.
  • Напряжение. Его можно определить по силе, которую необходимо применить для прекращения распространения пульсовой волны по артерии на месте прижатия. При высоких показателях артериального давления пульс становится напряженный и твердый. При низких показателях давления пульс можно оценить как мягкий.
  • Скорость. Определяется на пике подъема давления, когда стенка артерии достигает максимума пульсовых колебаний. Скорость зависит от нарастания давления во время систолы в артериальной системе.

Возрастные изменения пульса

Как правило, частота сердечных сокращений с возрастом изменяется всилу дегенеративных нарушений в системе кровообращения. У лиц преклонного возраста пульс становится реже, что свидетельствует о растяжении стенок сосудов и уменьшении их кровенаполнения.

В начале жизни частота сердечных сокращений неустойчива и очень часто неритмична, но к семилетнему возрасту параметры пульса становятся стабильными. Данная особенность связана с функциональным несовершенством нейрогуморальной деятельности миокарда.

В эмоциональном и физическом покое у детей 7-12 лет сердечные сокращения не имеют склонности к урежению. Кроме того, в пубертатном периоде частота пульса возрастает.

И лишь с 13-14-летнего возраста активируются процессы, которые способствуют замедлению сердечных сокращений.

В детском возрасте частота сокращений сердца чаще, чем у взрослых, что связано с быстрым обменом веществ и высоким тонусом парасимпатической нервной системы. Ускоренный пульс играет главную роль в обеспечении минутного объема крови, что гарантирует необходимый приток крови к тканям и органам.

Способы определения

Исследование артериального пульса проводится на магистральных (сонная) и периферических (лучезапястная) артериях. Основной точкой определения сердечных сокращений является запястье, на котором находится лучевая артерия.

Для точного исследования необходимо пальпировать обе руки, поскольку возможны ситуации, когда просвет одного из сосудов может быть сдавлен тромбом. После сравнительного анализа обеих рук выбирается та, на которой лучше пальпируется пульс.

Во время исследования пульсовых толчков важно разместить пальцы таким образом, чтобы на артерии находилось одновременно 4 пальца, за исключением большого.

Определение пульсовых колебаний на лучевой артерии

Другие способы определения пульса:

  • Область бедра. Исследование пульсовых толчков на бедренной артерии проводят в горизонтальном положении. Для этого необходимо разместить указательный и средний палец в области лобка, там, где расположены паховые складки.
  • Шейная область. Исследование сонной артерии проводится при помощи двух-трёх пальцев. Их нужно расположить с левой или с правой стороны шеи, отступив на 2-3 см от нижней челюсти. Пальпацию рекомендовано проводить с внутренней стороны шеи в области щитовидного хряща.

Определение пульса на лучевой артерии может быть затруднительным в случае слабой сердечной деятельности, поэтому измерение сердечных сокращений рекомендовано проводить на магистральной артерии.

Пределы нормы

Нормальная частота пульсовых колебаний у человека в состоянии здоровья составляет 60-80 ударов в минуту. Отклонение этих норм в меньшую сторону носит название брадикардия, а в большую – тахикардия.

Данные отклонения свидетельствуют о развитии патологических изменений в организме и выступают в качестве признаков различных заболеваний.

Однако существуют случаи, когда возникают ситуации, вызывающие физиологическое ускорение пульсовых толчков.

Частота пульсовых колебаний у женщин несколько высшее, чем у мужчин, что связано с нестабильностью нервной системы

Состояния, вызывающие физиологическое изменение сердечных сокращений:

Похожая статья:Сердечный пульс и его норма у женщин

  • Сон (в таком состоянии замедляются все обменные процессы, сердце не испытывает дополнительных нагрузок, поэтому частота его сокращений становится реже).
  • Дневные колебания (в ночное время суток темп сердца замедляется, а после обеда ускоряется).
  • Физические нагрузки (тяжелый физический труд провоцирует увеличение частоты деятельности сердца, усиливая в основном работу левого желудочка).
  • Эмоциональное и психическое напряжение (тревожные состояния и периоды радости вызывают учащение пульсовых колебаний, которые проходят самостоятельно после восстановления нормального эмоционального фона).
  • Лихорадка (с каждым градусом повышения температуры сокращения сердца ускоряются на 10 ударов в минуту).
  • Напитки (спиртное и кофеин ускоряют работу сердца).
  • Медикаменты (прием средств, усиливающих либидо, и антидепрессанты могут вызывать частые пульсовые толчки).
  • Гормональный дисбаланс (у женщин в климактерический период наблюдается тахикардия, вызванная изменением гормонального фона).
  • Спортсмены (сердечно-сосудистая система данной категории тренирована, поэтому не поддается резким изменениям, для них характерен редкий пульс).

Методы диагностики

Исследование частоты сердечных сокращений позволяет оценить состояние сердечно-сосудистой системы и выявить возможные отклонения от нормы.

По общепринятым характеристикам пульса можно узнать о состоянии миокарда, сердечных клапанов и эластичности сосудистых стенок.

Пульсовые толчки регистрируют при помощи графических методов исследования, а также методом пальпации сосудов, которые расположены на поверхности тела.

Основным методом исследования пульса является пальпация, которая позволяет оценить его свойства

Различают два основных метода, позволяющих определить пульсовые колебания:

  • Сфигмография. Метод, позволяющий графически отобразить артериальный пульс. При помощи специальных датчиков происходит регистрация пульсовой волны.
  • Пальпация. Во время осмотра проводится определение пульса на лучевой артерии. С помощью пальцев определятся частота пульсовых толчков.

Определение артериального пульса играет важную диагностическую роль в оценке состояния здоровья пациента. Знания о свойствах пульсовых колебаний позволяют выявить возможные гемодинамические нарушения и патологические изменения в работе сердца.

Источник: https://icvtormet.ru/spravochnaya-informaciya/arterialnyy-puls

Механизм зарождения пульсовых волн

Пульсовые волны графики колебания давления вблизи сердца и в артериолах

! уменьшается

! остается неизменным

!+ возрастает

! становится равным атмосферному давлению

? Каков механизм зарождения пульсовых волн?

! колебания клапанов вызывает колебания сосудистых стенок, распространяющиеся по сосудам

!+ волна повышенного давления крови в аорте вызывает колебания сосудистых стенок, распространяющиеся по сосудам

! пульсовая волна вызывает пульсовые колебания сердца

! пульсовые волны вызваны колебаниями частиц крови, находящимися в области повышенного давления

? Падение давления крови на различных участках сосудистой системы зависит от

! толщины стенок сосудов

! химического состава материала сосудов

!+ общего просвета и числа сосудов в разветвлении г. всех перечисленных параметров

? В каком участке сосудистой системы происходит наибольшее падение давления крови?

! в артериях

! в капиллярах

! в аорте

!+ в артериолах

? На сколько процентов падает давление крови в артериолах от начального давления?

!+ примерно 50 %

! примерно 30 %

! 10 %

! 80 %

? Благодаря какому явлению происходят в основном потери давления крови в артериолах?

! внутреннему трению

! малой скорости крови

! градиенту скорости

!+ пристеночному трению

? В какой части сосудистой системы давление крови падает ниже атмосферного?

! в капиллярах

! в артериях

!+ в крупных венах вблизи сердца

! в сети венозных сосудов

? Благодаря какому типу давления в основном возникает кровотечение в случае повреждения сосудов конечности?

! статистическому

!+ гидростатистическому

! динамическому

! атмосферному

? Что необходимо сделать для ослабления кровотечения из пораженного сосуда конечностей?

!+ конечности придать возвышенное положение

! конечности придать горизонтальное положение

! конечность сохранить в вертикальном (естественном) положении

! конечность согнуть в колени

? Кинематическая вязкость жидкости

! отношение вязкости жидкости к ее удельному весу

!+ отношение вязкости жидкости к ее плотности

! отношение вязкости жидкости к ее скорости течения

! произведение вязкости жидкости на ее плотность

? Единицы измерения кинематической вязкости жидкости в системе СИ

! м/с

! н×с

! н/с

!+ м2/с

? К чему приводит турбулентное течение крови?

!+ к дополнительной затрате энергии сердцем

! к добавочной работе сердца не приводит

! к увеличению объемной скорости течения крови

! к увеличению скорости течения крови

? Характер течения воздуха в носовой полости

! в норме турбулентное

! при воспалении ламинарное

!+ в норме ламинарное, при воспалении может стать турбулентным

! не зависит от состояния дыхательных путей

? Шум, возникающий при турбулентном течении крови используется

! для лечения

! в исследованиях физико-химических особенностей сосудов

! не представляет практическое значение

!+ в диагностических целях

? Причина сердечных шумов

! ламинарный характер течения крови вблизи клапанов

!+ турбулентность движения крови вблизи клапанов

! кровь вблизи клапанов ведет себя как идеальная жидкость

! вязкость крови вблизи клапанов резко уменьшается

? Единицы измерения объемной скорости кровотока

!+ м3/c

! м2/c

! м/с

! н/кг

? Определение гемодинамики

! раздел биомеханики, изучающие законы движения различных жидкостей в организме

! раздел механики, изучающий законы движения воды по трубам

!+ раздел биомеханики, изучающий законы движения крови по кровеносным сосудам

! раздел биомеханики, изучающий свойства крови

? Почему объемная скорость кровотока в любом сечении сосудистой системы постоянна?

!+ количество циркулирующей крови в организме постоянно

! плотность крови в любом сечении сосудистой системы постоянна

! вязкость крови в любом сечении сосудистой системы не претерпевает изменение

! давление крови в любом сечении сосудистой системы одинакова

? Определение гемореологии

! раздел биомеханики, изучающий особенности жидкостей в организме

! раздел механики, изучающий особенности жидкостей

! раздел биомеханики, изучающий законы движения крови по кровеносным сосудам

!+ раздел биомеханики, изучающий особенности крови как вязкой жидкости

? Полярные головки молекул фосфолипидов

!+ гидрофильны

! гидрофобны

! химически неустойчивы

! положительные и отрицательные электрические заряды в системе головки не разделены

? Неполярные (жирные) хвосты фосфолипидных молекул

! гидрофильны

!+ гидрофобны

! химически неустойчивы

! положительные и отрицательные электрические заряды в системе хвоста разделены

? Латеральная диффузия в мембранах

! тепловое хаотическое движение молекул липидов и белков поперек мембран

!+ тепловые хаотические движения молекул липидов и белков в плоскости мембран

! диффузия липидов и белков с помощью переносчиков

! диффузия липидов и белков по эстафетному механизму

? Что происходит при латеральной диффузии с молекулами фосфолипидов?

!+ скачком меняются местами

! молекулы переносятся эстафетным способом

! молекулы постепенно «протискиваются» через «строй» остальных молекул

! молекулы мембран переносятся переносчиками

? Примерное время перескоков молекул в условиях латеральной диффузии

! 103 с

! 1 с

! 10-3 с

!+ 10-7 с

? Что за диффузия флип-флоп?

! диффузия молекул эстафетным путем в плоскости мембраны

! простая диффузия молекул в плоскости мембран

!+ диффузия молекул фосфолипидов поперек мембран

! диффузия молекул фосфолипидов в плоскости мембраны

? Примерное время перескоков молекул из одного слоя мембран в другой (флип-флоп)

!+ 1 час

! 1 мин

! 1 с

! 10-3 с

? Для чего в основном используются модельные липидные мембраны — липосомы, плоские бислойные липидные мембраны?

! для изучения тепловых свойств мембран

! для изучения магнитных свойств мембран

! для изучения оптических свойств мембран

!+ для изучения электрических свойств мембран, их проницаемости

? Какой параметр мембран обуславливает пассивную диффузию вещества через липидный слой

! градиент температуры

! градиент электрического потенциала

!+ градиент концентрации вещества

! градиент диэлектрической проницаемости

? От чего зависит коэффициент проницаемости мембран?

!+ от свойств мембран и переносимых веществ

! от состояния цитоплазмы

! от состояния межклеточной жидкости

! от плотности мембранных белков

? Размерность коэффициента проницаемости мембран

! м/с2

! Па×с

!+ м/c

! Дж/с

? В каком направлении происходит облегченная диффузия вещества в мембранах?

! из мест с меньшей концентрацией в места с большей концентрацией

!+ из мест с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией

! из мест с большим потенциалом электрического поля в места с меньшим потенциалом электрического поля

! из мест с большой температурой в места с меньшей температурой

? В чем суть эстафетного механизма переноса молекул

! молекулы переносимого вещества перемещаются благодаря тепловому хаотическому движению

! молекулы переносимого вещества диффундируют по причине градиента их концентрации

! молекулы переносимого вещества диффундируют по причине градиента температуры

!+ молекула переносимого вещества передаются от одной молекулы фиксированного переносчика к другой

? Определение простой диффузии

!+ самопроизвольное перемещение вещества из мест с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией вещества вследствие теплового движения молекул

! перемещение веществ из мест с большей температурой в область с меньшей температурой по причине теплового движения

! перемещение вещества из мест с большей скоростью движения частиц в места с меньшей скоростью движения частиц

! направленное движение частиц из области с меньшей концентрацией в область с большей концентрацией

? Отличительная особенность облегченной диффузии

!+ быстрота и способность насыщаться

1 способность протекать из мест с меньшей концентрацией частиц в места с большей концентрацией частиц

! способность протекать из области с меньшим потенциалом электрического поля в область с большим потенциалом этого поля

! отсутствие зависимости скорости диффузии вещества от природы переносчика

? Активный транспорт через мембраны протекает

! самопроизвольно

!+ с затратой энергии

! с затратой заряда

! с затратой массы

? За счет активного транспорта в организме

! устраняются градиенты потенциалов, концентрации и др.

!+ создаются градиенты концентрации, градиенты потенциалов и др.

! происходит линейный рост градиента концентрации с течением времени

! все ответы правильные

? Благодаря активному транспорту

!+ организм удерживается в неравновесном состоянии, поддерживается жизнь

! наступает равновесное состояние

! ослабляются жизненные процессы

! в организме развиваются патологические процессы

NEW SUBJECT

ДИСЦИПЛИНА НЕ УКАЗАНА

Биоэлектрогенез. Электрические и магнитные свойства тканей

? На какой энергии работают мембранные ионные насосы?

! на энергии гидролиза молекул АДФ

!+ на энергии гидролиза молекул АТФ

! на энергии мембранного электрического поля

! на тепловой энергии

? Сколько ионов К+ переносятся в клетку при гидролизе одной молекулы АТФ?

Источник: http://fiziku5.ru/uchebnye-materialy-po-fizike/mexanizm-zarozhdeniya-pulsovyx-voln

Зачем нужен фотоплетизмограф, и что такое контурный анализ пульсовой волны?

Пульсовые волны графики колебания давления вблизи сердца и в артериолах

В данной заметке мы расскажем, зачем компьютерный фотоплетизмограф нужен врачу, ученому-исследователю или простому обывателю. В отличии от кардиографии, фотоплетизмография – область относительно малоизвестная, но от того не менее интересная.

Давайте разберем, где и как можно применить компьютерный пульсограф, и что нам даст знание параметров пульсовой волны. Вы также узнаете, как формируется характерный “двугорбый” вид пульсовой волны, и о чем говорит форма сигнала фотоплетизмограммы.

Фотоплетизмограф – это прибор, который позволяет регистрировать пульсовые волны (распространяющиеся по сосудам волны повышенного давления) за счет изменения светопропускания (светоотражения) тканей в зависимости от кровенаполнения крупных сосудов (артерий и артериол) в течение сердечного цикла. Во время выброса крови сердцем (систола) пульсовая волна распространяется от аорты к капиллярам, увеличивая кровоток в тканях и вызывая расширение сосудов, как результат – ткани сильнее поглощают свет.  Изменение поглощения светового излучения тканями отражает форма пульсовой волны.

Поэтому для регистрации изменения поглощения в пульсометрах обычно установлен светодиод, излучающий в красном и/или ИК диапазоне и фотоприемник.

В пульсоксиметрах устанавливают два светодиода (один в красном, второй в ИК диапазоне) для того, чтобы фиксировать не только изменение поглощения света тканями, но и регистрировать разницу в поглощении света красного и ИК источника.

Знание этой разницы позволяет вычислить процент сатурации (насыщение крови кислородом), поскольку известно, что оксигенированный гемоглобин (НbО2) больше абсорбирует инфракрасный свет, деоксигенированный гемоглобин (Нb) – красный свет.

Фотоплетизмограф / пульсограф / пульсометр – по сути, слова синонимы. За исключением того, что пульсометры, обычно, регистрируют только мгновенную ЧСС и форму пульсовой волны не отображают (в отличие от пульсографа, пульсоксиметра и фотоплетизмографа).

Зачем нужен пульсометр (прибор для измерения частоты пульса), полагаю, известно многим.

По ЧСС определяют общее состояние организма и исследуют уровень стресса ученые (используя параметры вариабельности сердечного ритма), дозируют нагрузку спортсмены (или их тренеры), оценивают свой режим труда и отдыха пользователи современных фитнес-браслетов (и надо сказать, достаточно объективно оценивают), диагностируют все болезни в Тибете (сведения из рекламы :-), за правильность постановки диагноза в альтернативных методах диагностики не ручаюсь) и т.д., и т.п.

Коротко – форма пульсовой волны определяется состоянием крупных (преимущественно) и мелких сосудов, поэтому её параметры дают возможность исследовать и объективно оценивать состояние сосудистой системы.

Чтобы дать более развернутый ответ, давайте изучим механизм формирования пульсовой волны. Повторимся, что выброс крови из желудочка во время сокращения сердечной мышцы (систолы) создает волну повышенного давления, которая распространяется по всему телу от аорты (крупнейший сосуд, берет свое начало из левого желудочка) до мельчайших сосудов (капилляров).

Распространяясь по эластичным артериям и артериолам, пульсовая волна вызывает краткосрочное расширение сосудистой стенки, что и фиксируется (обычно в области запястья), как пульсовый толчок при ручном измерении ЧСС – так формируется первый пик на фотоплетизмограмме.

Второй пик пульсовой волны возникает вследствие отражения волны от мест разветвления крупных сосудов (в основном, брюшной части аорты).

Интенсивность этого отражения зависит от тонуса сосудов в местах разветвления, а время отражения напрямую зависит от скорости распространения пульсовой волны, которая является важнейшим показателем эластичности крупных сосудов (чем выше жесткость сосудов, тем быстрее по ним распространяется пульсовая волна).

Следовательно, зная форму пульсовой волны, мы можем оценить функциональное состояние и структурные изменения периферического сосудистого русла. Вот именно поэтому фотоплетизмография и дает нам ценнейшую информацию о состоянии сосудов, которую не может обеспечить любой другой доступный неинвазивный метод (кроме методов той же плетизмографии или совсем “не домашнего” МРТ), прекрасно дополняя данные электрокардиографии (как основного источника информации о состоянии сердца).

Вы могли сталкиваться с мнением, что второй пик пульсовой волны формируется иным образом: первый пик – это артериальный приток, второй пик – венозный отток.

Такое объяснение в корне неверно и безграмотно! Продвигаясь по артериальному руслу пульсовая волна затухает, в капиллярах (и дальше, в венулах и венах) нет практически никаких пульсаций – поток крови постоянный. Еще раз и громко: вены не пульсируют! Ни у кого и никогда, при любом состоянии сосудов.

Вы можете это проверить в любом учебнике по физиологии и на своем собственном теле. Изучать матчасть и теорию отправим всех несогласных, мы же продолжим.

Для оценки состояния сосудов вычисляют множество параметров пульсовой волны (все их можно посмотреть здесь), но мы остановимся на двух самых важных – индекс жесткости и индекс отражения. Индекс отражения вычисляется как соотношение амплитуд отраженного и прямого пика волны и, следовательно, означает интенсивность отраженной волны. В норме этот показатель колеблется от 40 до 70%.

  Его превышение указывает на высокий тонус мелких сосудов и является косвенным признаком атеросклероза (отложение холестерина на стенках артерий). Индекс жесткости – отношение роста пациента в сантиметрах к временной задержке между прямой и отраженной волной.  Норма для индекса жесткости 5 – 9 м/с. Высокая скорость распространения волны говорит о повышенной жесткости крупных сосудов.

Значительный стеноз артерий ведет к сглаживаю пульсовой волны и второй волны на плетизмограмме нет.  Также сглаживание волны может наблюдаться при плохом периферическом кровотоке и передавливании сосудов датчиком-прищепкой. Именно поэтому так важно для корректной диагностики выполнить подготовку рук испытуемого перед регистрацией пульсовой волны (к примеру, погреть руки теплой водой).

Рассмотрим пульсометры / пульсоксиметры различных производителей и их отличия.

Обычно пульсометры выполнены в виде ручных (“умных”) часов, и стоимость их не очень высокая. Некоторые модели на экране показывают на экране форму пульсовой волны и даже оксигенацию.

Сам по себе напрашивается вопрос – почему профессиональные фотоплетизмографы и пульсоксиметры (российская разработка “Ангиоскан 01”, украинский “ЮТАСОКСИ-200”, американский “Nellcor”) представляют собой громоздкие устройства, цены которых начинаются от 30 000 рублей, если китайские часы умеют тоже самое?

Ответ прост – умные часы выполняют только подсчет мгновенной ЧСС, не отражают форму пульсовой волны, и не измеряют сатурацию.

Чаще всего, пульсовая волна на экране монитора – не более, чем картинка с Вашей ЧСС, а сатурация – генератор случайных чисел от 95 до 99%.

Проверить просто – задержите дыхание и посмотрите, снижается ли выводимая прибором сатурация (на 5 – 7%), или же просто снимите прибор с руки и понаблюдайте за его поведением.

Зафиксировать пульс намного проще, чем передать форму пульсовой волны, потому что значительно снижаются требования к АЧХ усилительного тракта, можно “отделаться” простейшими цепями автоматической регулировки и фильтрации.

  Думаю, это достаточно очевидно, что простая фиксация увеличения оптической плотности тканей куда проще, чем качественно передать форму этого изменения во времени.

Именно поэтому модели профессиональных приборов намного сложнее и значительно дороже умных часов и фитнес браслетов (и, конечно, плюс расходы на получение документов, прохождение испытаний и прочее).

Осознав дефицит качественных, но доступных нормальным врачам и исследователям, настоящих фотоплетизмографов, достоверно регистрирующих форму пульсовой волны, мы постарались сделать прибор, по качеству не уступающий профессиональному оборудованию (а еще дополнили его, по просьбам наших первых клиентов, анализом вариабельности сердечного ритма, о котором можно прочитать здесь).

Более подробное описание возможностей компьютерного фотоплетизмографа есть в этой заметке.

Надеюсь, данный материал поможет нашим читателям лучше понять, зачем нужно делать анализ пульсовой волны!

Источник: https://vdd-pro.ru/ru/2018/05/pulse-wave-analysis/

Роль эластичности сосудов в системе кровообращения. Пульсовые волны

Пульсовые волны графики колебания давления вблизи сердца и в артериолах

Рис. 9.17. Деформация сосуда при возникновении пульсовой волны: а — в начальный момент выброса систолического объема крови в аорту; б, в — распространение деформации по длине сосуда

При выбросе крови в аорту во время систолы часть кинетической энергии систолического объема крови переходит в потенциальную энергию упругой деформации стенок аорты (рис. 9.17, а) [37]. Образуется некоторый временный «резервуар», где запасается часть вытолкнутой желудочком крови.

В диастолу проходит обратный процесс: потенциальная энергия деформированной стенки крупного кровеносного сосуда переходит в кинетическую энергию порции крови, создавая дополнительный фактор, способствующий ее движению. В каком-то смысле эластичный сосуд как бы «дорабатывает» усилие сердца.

Таким образом, выброс крови в аорту сопровождается упругими деформациями ее стенок и периодическими изменениями (колебаниями) давления крови на эти стенки. Их источником является периодический выброс крови в аорту при сокращении желудочка сердца.

Распространяющиеся далее по сосудистой системе колебания давления крови, сопровождающиеся деформацией стенок сосудов, называют пульсовой волной. Амплитуда пульсаций уменьшается при распространении волны от аорты к периферии (рис. 9.17, б, в).

Давление Р на стенки кровеносных сосудов в некоторой точке сосудистой системы зависит от ряда параметров: времени t, расстояния от сердца до данной точки х, частоты сердечных сокращений v, скорости распространения пульсовой волны v: Р – f(x, t, со, и, а). Это давление можно представить в виде двух слагаемых:

где Рср — давление, обусловленное постоянным средним уровнем кровенаполнения (постоянная составляющая); P(t) — слагаемое, определяемое пульсовыми колебаниями кровотока.

Рис. 9.18. Зависимость давления крови от времени в плечевой артерии

Колебания давления вызывают и изменения объема кровенаполнения. Считая кровеносный сосуд упругим резервуаром, связь между объемом крови V в данном участке сосуда в любой момент времени и давлением можно записать в виде уравнения

где V0 — объем полости сосуда при среднем давлении Рср; k — коэффициент пропорциональности, характеризующий эластичность сосуда.

Типичная зависимость давления крови от времени в норме в крупном кровеносном сосуде (плечевой артерии) показана на рис. 9.18, где отмечены значения пульсового (1), минимального, или диастолического (2), среднего (3) и максимального, или систолического (4) давления.

Следует подчеркнуть, что среднее давление Рср определяется не средним значением ординаты графика, а более сложным образом:

где Т — период пульсовых колебаний; t — текущее время.

Из рис. 9.18 видно, что пульсовые колебания давления имеют довольно сложную форму и аналитическая запись зависимости Р(х, t, со, и, а) затруднена.

Однако, как и всякий сложный периодический процесс, они могут быть представлены в виде набора гармонических составляющих (разложение в ряд Фурье). Гармонический анализ пульсовых колебаний кровотока является одним из важных методов его изучения.

Тогда для первой гармонической составляющей давления (Рг) пульсовой волны можно записать достаточно простое выражение:

где Р0 — амплитуда пульсовых колебаний.

Подчеркнем, что коэффициент а зависит от свойств кровеносных сосудов и в формуле (9.26) под этой величиной можно понимать некоторое его эффективное значение. Реально эластичность сосуда уменьшается с увеличением расстояния от сердца к периферии.

Морфологически это обусловлено изменением относительного содержания эластина и коллагена в сосудистой ткани. Так, в общей сонной артерии отношение эластина к коллагену 2:1, а в бедренной артерии 1:2.

С удалением от сердца увеличивается доля гладких мышечных волокон, которые в артериолах являются уже основной составляющей сосудистой ткани.

Рассмотрим теперь скорость распространения пульсовой волны. В крупных кровеносных сосудах она определяется по формуле МоенсаКортевега

где Е — модуль упругости стенки сосуда; h — толщина стенки; d — диаметр сосуда. Величину р можно считать плотностью вещества сосуда.

Как видно из формулы (9.27), с увеличением жесткости сосуда и увеличением толщины его стенки скорость пульсовой волны возрастает. Так, в аорте она равна 4-6 м/с, в артериях мышечного типа — 8-12 м/с.

В венах, которые обладают большей эластичностью, скорость пульсовой волны меньше, и, например, в полой вене составляет около 1 м/с.

Из этих данных следует, что скорость распространения пульсовой волны намного больше линейной скорости кровотока, в покое не превышающей даже в аорте значения 0,5 м/с.

С возрастом эластичность сосудов человека снижается (модуль упругости растет), а скорость пульсовой волны возрастает. Она растет и с увеличением давления. При повышенном давлении сосуд несколько растягивается, становится более «напряженным» и для его дальнейшего растяжения требуется большее усилие.

Форма пульсовых колебаний и их характеристики являются отражением работы сердца и состояния сосудистой системы. Поэтому их регистрация в различных участках сосудистой системы и последующий анализ имеют диагностическое значение.

Некоторые методы регистрации этих процессов будут изучаться при рассмотрении механизмов прохождения электрического тока через живую ткань. Здесь отметим только принцип определения скорости распространения пульсовой волны на некотором участке сосудистой системы, который представлен на рис. 9.19.

Верхняя кривая на этом рисунке — электрокардиограмма (ЭКГ), т.е. зависимость биопотенциалов, вызванных работой сердца, от времени. Каждый участок ЭКГ соответствует определенной фазе сокращения сердца.

Нижняя кривая — пульсовые колебания, характеризующие изменение давления (а следовательно, и степень кровенаполнения) со временем в определенном участке сосудистой системы.

Рис. 9.19. Синхронная запись пульсовой волны и ЭКГ

Начало систолы происходит раньше, чем начало увеличения прилива крови к исследуемому участку сосуда.

Для распространения волны давления по сосудистой системе требуется некоторое время Ait, которое может быть определено из сравнения верхней и нижней кривых.

Зная из анатомических соображений расстояние по сосуду от сердца до исследуемого участка L, можно определить среднюю скорость пульсовой волны: v = Ь/At.

При подобных исследованиях регистрируют еще и первую производную от нижней кривой (см. рис. 9.19). Если сама эта кривая отображает изменение объема кровенаполнения в данном участке сосудистой системы, то ее первая производная показывает, как изменяется во времени скорость кровенаполнения.

Источник: https://studref.com/467426/meditsina/rol_elastichnosti_sosudov_sisteme_krovoobrascheniya_pulsovye_volny

КрепкоеЗдоровье
Добавить комментарий