1. технологическая часть. Технологическая часть
 Скачать 108.27 Kb.
|
Сердечно-сосудистая система выполняет важную транспортную функцию в организме, необходимую для его нормальной жизнедеятельности. В медицине критических состояний диагностика функционирования этой системы занимает одно из главных мест, так как деятельность сердечно-сосудистой системы во многом определяет эффективность протекания процессов метаболизма, переноса кислорода и углекислого газа, терморегуляции. Наиболее простым методом оценки параметров сердечного ритма является определение частоты сердечных сокращений. Этот показатель позволяет объективно судить об уровне функционирования сердечно-сосудистой системы пациента. Оценка ЧСС в простейшем случае может производиться путем пальпации колебаний артериальной сосудистой стенки. Мониторные приборы, используемые в анестезиологической практике осуществляют непрерывное измерение и цифровую индикацию ЧСС. Эти данные определяются по результатам оценки временных параметров физиологических процессов, происходящих в сердечно-сосудистой системе. В пульсоксиметрах определение ЧСС основано на анализе фотоплетизмограммы участка тканей с артериальным пульсом, чаще всего для всего для этой цели используется кончик пальца руки или мочка уха[3]. 1.1 Диагностика с использованием ЭКГ Для определения ЧСС часто используется электрокардиографический канал мониторов, в котором выделяются QRS-комплексы ЭКГ и обрабатываются значения длительностей R-R интервалов. Определение ЧСС основано на измерении длительности периодов следования пульсовых колебаний (в случае регистрации ЭКГ – QRS-комплексов), представляющих собой межпульсовые (R-R временные интервалы) – кардиоинтервалы (КИ). После усреднения определенного количества (выборки) полученных значений длительности КИ, ЧСС определяют по формуле: ЧСС [ уд/мин] = 60 / Tср, где Tср = ( T1ки+T2ки+...Tnки) / n; Tiки [ сек ] - значение i-того КИ; n - количество КИ в выборке. Процедуры усреднения и вычисления значений ЧСС осуществляются в устройстве обработки прибора, построенного, чаще всего, на однокристальной ЭВМ. Используется “быстрое” усреднение периодов пульсовых колебаний (например, определяется среднее по 8 КИ, т.е. обьем выборки n = 8). Это дает возможность отслеживать кратковременные эпизоды изменения ЧСС, возникающие, например, при интубации трахеи, и быстро реагировать на эти измерения. Индикация показаний ЧСС осуществляется методом “скользящей” выборки, т.е. после усреднения КИ, находящихся в выборке, вычисления ЧСС и индикации полученного значения ”окно” выборки сдвигается на один КИ, затем вновь происходит усреднение, вычисление и индикация и т. д.. Таким образом, цифровой индикатор ЧСС может изменять свои показания с каждым ударом сердца, реагируя на изменения длительности КИ, находящихся в “окне” выборки. ЭКГ дает информацию о сокращениях сердечной мышцы даже тогда, когда уровень пульсации сосуда снижается ниже порога регистрации и падает артериальное давление, что делает информацию о ЧСС, полученную по R-R интервалам, особенно ценной. В то же время, при использовании ЭКГ для определения ЧСС необходимо контролировать форму электрокардиосигнала, так как при высокой Т-волне возможно ошибочное удвоение значений ЧСС. Это требование нетрудно выполнить, так как ЭКГ канал мониторов имеет графический дисплей для слежения за формой ЭКГ в реальном масштабе времени.  Рисунок 1.1 – Определение длительности КИ по электрокардиограмме Статистический анализ значений длительностей КИ позволяет наглядно представить закон распределения случайного процесса, которым является ритм сердца, в виде ступенчатой функции – гистограммы. Для статистической оценки выбирается определенное число значений следующих друг за другом КИ, образующих выборку. Объем выборки N обычно устанавливается в диапазоне 50...250. Однако, как показывают исследования, при выборе N < 100 падает статистическая достоверность результатов оценки [2]. Построение гистограммы производится путем сортировки выборки КИ по их длительности. Для этого весь диапазон длительностей КИ разбивается на временные поддиапазоны одинаковой величины tп. По мере регистрации ЭКГ и измерения длительности КИ подсчитываются количества КИ, попадающие в каждый поддиапазон. Для построения гистограммы в виде ступенчатой функции по горизонтальной оси откладывается длительность КИ, по вертикальной - их количество в соответствующем поддиапазоне). Для здоровых людей в состоянии покоя регистрируется нормальная гистограмма, близкая по виду к симметричной кривой Гаусса (рисунок 1.2).  Рисунок 1.2 – Гистограмма распределения КИ Ассиметричная форма гистограммы указывает на нарушение стационарности процесса регуляции ритма сердца и наблюдается при переходных состояниях. Многовершинная (многомодовая) гистограмма может быть обусловлена наличием несинусового ритма (мерцательная аритмия, экстрасистолия), а также артфактами, возникающими при регистрации ЭКГ.    Рисунок 1.3 – Типы распределения длительностей КИ В мониторных приборах для слежения за текущим состоянием пациента используется автоматизированная обработка данных по методу скользящей выборки. В первом такте анализа распределения КИ для построения гистограммы, вычисления статистических оценок и диагностических показателей берется выборка КИ, установленного объема, начиная с 1-го по N-ый В результате математического анализа ритма сердца методом вариационной пульсометрии вычисляются приведенные выше статистические оценки распределения КИ, с помощью которых затем формируются диагностические показатели, характеризующие активность звеньев вегетативной регуляции. 1.2 Аппаратура автоматизированного анализа ритма сердца Аппаратура для следящего контроля параметров ритма сердца выполняется в виде отдельных приборов - кардиомониторов или в виде модулей мониторных систем контроля состояния больных. В кардиомониторах оценка параметров сердечного ритма ведется по результатам регистрации ЭКГ или периферического пульса. Среди отечественных разработок 80-х годов можно привести несколько кардиомониторов различного функционального назначения. Ритмокардиометр РКМ-01 предназначен для оценки ЧСС по результатам регистрации ЭКГ и измерениям R-R-интервалов, прибор обеспечивает световую и звуковую тревожную сигнализацию при выходе значений измеряемых параметров за установленные границы. Электрокардиоскоп ЭКСП-03 позволяет вести визуальный контроль электрокардиосигнала; обеспечивает регистрацию ЭКГ во всех отведениях; защищен от импульсов дефибрилятора; имеет фильтр для ослабления мышечных помех. Ритмокардиовазометр РКВ-01, входит в состав кардиореанимационного комплекса КРК-01, дает возможность синхронного отображение на экране электронно-лучевой трубки ЭКГ и кривой периферического пульса, регистрируемой с помощью отражательного фотоэлектрического датчика, располагаемого на коже в проекции исследуемого сосуда ; измерения ЧСС по периферическому пульсу, а также слежения за величиной дефицита пульса. Современным отечественным микропроцессорным прибором для анализа ритма сердца является ритмокардиоскоп РКС-02. Прибор позволяет вести наблюдение ЭКГ, автоматизированную диагностику характера ритма сердца со сменой информации через каждые 1,5 минуты. Диагностика ритма включает классификацию фоновых аритмий, нарушений проводимости и катастрофических аритмий. Одновременно с диагнозом аритмии индицируется ЧСС, частота поджелудочковых и желудочковых экстрасистол и отображается ЭКГ, что дает достаточно полное представление о сердечном ритме. РКС-02 имеет режимы наблюдение за динамикой ритма сердца путем контроля скаттерограммы, ритмограммы и гистограммы распределения R-R-интервалов. Это позволяет использовать прибор для слежения за состоянием больных в кардиологических палатах, в кабинетах функциональной диагностики, для контроля реабилитации и в профилактических осмотрах . В настоящее время ряд отечественных производителей ведет выпуск кардиомониторов. Фирма “Монитор” (Ростов-на-Дону) разработала кардиомонитор МЦ – 01, позволяющий проводить анализ аритмий по одному отведению ЭКГ у 4 пациентов, “Оптим” (овгород) предложила фотоплетизмографический анализатор сердечного ритма Оптим-510. Кардиомонитор на базе IBM PC выпускается фирмой “Геолинк” ( Москва) [2]. Особенностью ритмокардиомониторов, используемых для контроля текущего состояния пациентов в медицине критических состояний является применение алгоритмов оценки вариабельности сердечного ритма. Представителем данного класса приборов является ритмокардиомонитор “ЭЛОН – 001” ( “Новые приборы”, г. Самара) . Ритмокардиомонитор “ЭЛОН - 001” предназначен для оперативного контроля состояния пациента во время анестезии и критических состояний путем наблюдения ЭКГ, слежения за текущими значениями частоты сердечных сокращений и показателями, получаемыми в результате анализа ритма сердца по методике вариационной пульсометрии, которые позволяют в реальном масштабе времени оценить активность симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Прибор обеспечивает непрерывную регистрацию ЭКГ в одном стандартном отведении и анализ сердечного ритма в реальном масштабе времени с вычислением диагностических показателей, тревожную сигнализацию при выходе значения ЧСС за установленные пределы. Прибор имеет три режима отображения информации:
Прибор позволяет подключать принтер для печати трендов ЧСС, СИМ и ПАР (в режиме ТР) или гистограммы распределения КИ (в режиме СР). Структурная схема прибора приведена на рисунке 1.4.  Рисунок 1.4 – Структурная схема прибора “ЭЛОН - 001” Математический анализ ритма сердца производится в реальном масштабе времени с индикацией значений ИНБ, СИМ и ПАР. На экран дисплея выводится гистограмма распределения КИ, позволяющая визуально в реальном масштабе времени оценить вид и тенденции ее изменения. На экране также выведены значения статистических параметров распределения КИ. Статистическая обработка ряда КИ осуществляется методом скользящей выборки. В зависимости от выбора режима отображения информации на дисплей прибора выводятся различные данные, что позволяет использовать различные методики оценки состояния. Для работы с прибором можно использовать любой матричный принтер, имеющий команды печати в графическом режиме, совместимые с командами 9 игольчатых принтеров EPSON (система команд ESC/P). Возможно использование также некоторых струйных принтеров, удовлетворяющих этому условию.
Мониторы сердечного ритма являются устройствами, которые считывают, а затем отображают частоту сердечных сокращений человека. Часто пульсометры используются людьми, регулирующие интенсивность своей работы: ускоряют ее, если частота сердечных сокращений слишком низкая. Низкая частота сердечных сокращений означает, что сердце находится в покое. С другой стороны, если сердце бьется слишком быстро (слишком много ударов в минуту), тренажер или спортсмен замедляет темп тренировки. Зная частоту сердечных сокращений, можно адаптировать тренировки и продолжать тренироваться в устойчивом темпе, не напрягаясь или наоборот не расслабляясь. Как пульсометр работает. Мониторы сердечного ритма должны вступать в непосредственный контакт с кожей для того, чтобы давать высокую точность показаний. Такие типы устройств носят на груди и крепятся с помощью ремня. Монитор лежит чуть ниже груди и содержит датчик, который может считывать информацию об активности сердца. Устройство также содержит передатчик. После того, как датчик считывает частоту сердечных сокращений, передатчик посылает эту информацию на дисплей, который можно носить на запястье как часы. На дисплее отображается частота вашего пульса. Некоторые мониторы сердечного ритма работают с наушниками, которые используются вместо дисплея на запястье. Монитор вместо визуальной индикации «говорит» ваши показания. Таким образом, вы не замедляете движение и не останавливаетесь для чтения. Особенности монитора сердечного ритма. Основные модели отображают только частоту сердечных сокращений, хотя некоторые из них могут в виде опции показывать, как много времени длится тренировка. Некоторые модели, однако, оснащены весьма широким спектром дополнительных возможностей. Правда, чем больше функций устройство поддерживает, тем больше оно будет и стоить. Полезные функции включают в себя:
Современные пульсометры различаются по способу передачи данных: на проводные и беспроводные. В проводных пульсометрах передача осуществляется через провод, но он не является удобным и практичным, однако при этом, аппарат устойчиво работает при высокой степени радиопомех. В последнее время большую известность среди пользователей получает беспроводной пульсометр. Данные от датчика передаются по радиоканалу как в аналоговом так и цифровом виде. Недостатком является необходимость смены элементов питания, а также нарушение передачи данных в условиях сильных радиопомех [1]. Расмотрим пульсометр на базе пьезолектрического датчика давления. Применение пьезолектрического датчика давления обеспечивает значительное уменьшение габаритов устройства и энергопотребления, повышает надежность изделия. Рассмотрим компоновочную схему устройства, предназначенный для регистрации давления пульсовой волны. На рисунке 1.5 представлена компоновочная схема.  Рисунок 1.5 – Компоновочная схем пульсометра Пульсометр содержит корпус – 5, пьезоэлемент – 3, индикатор – 2, 4 и 1 – интерфейс. Пьезоэлемент выполнен в виде радиально поляризованного цилиндра и жестко соединен с корпусом клеевой прослойкой, толщиной не более 20 мкм. Клеевый шов обеспечивает непрерывность смещений между корпусом и пьезоэлементом. Внешнее давление действует на торец и боковые поверхности корпуса, деформация которого передается на пьезоэлемент, генерирующий заряд, пропорциональный давлению. Информационный сигнал через кабель поступает в систему обработки. Принцип действия пульсометра заключается в передаче электронных сигналов работы сердца, которые возникают благодаря его сокращениям или ударам, от датчика к принимающему устройству, который и обрабатывает их. В результате на дисплее появляется значение частоты сердечных сокращений. Данная функциональная схема демонстрирует измерение частоты сердечных сокращений по пульсации крови в артерии.  Рисунок 1.6 – Функциональная схема цифрового пульсометра Рассмотрим пульсометр Mio Alpha Технические характеристики:
 Рисунок 1. – Пульсометры Mio Alpha В основе Mio Alpha лежит технология оптических пульсометров, известная уже много-много лет. Как правило, пульсометры на ее базе выглядят как «наперстки-переростки» с дисплеями. Их обычно используют в госпиталях или поликлиниках в качестве мобильных (или бюджетных) вариантов наблюдения за пульсом больного. |