Ок. Лр 1. ИЗУЧЕНИЕ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ (1). Лабораторная работа 1 изучение гемодинамических показателей цели данной работы
 Скачать 72.1 Kb.
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1ИЗУЧЕНИЕ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ Цели данной работы: 1. Измерение артериального давления по методу Короткова. Измерение уровня насыщения кислородом артериальной крови и частоты сердечных сокращений методом пульсоксиметрии. Измерение артериального давления методом Короткова. Для измерения давления крови в клинике применяется бескровный метод, предложенный в 1905 году сотрудником Военно – медицинской академии Н.С. Коротковым и быстро получивший всемирное признание. В основе метода Короткова - измерение минимального давления, которое необходимо приложить снаружи, чтобы сжать артерию до прекращения в ней кровотока. Это давление близко к давлению крови в артерии. При этом большое значение имеет выслушивание звуков, возникающих при прохождении крови через сжатую манжетой артерию. Прибор для измерения артериального давления по этому методу - тонометр - состоит из манжеты, нагнетателя (груши) и манометра. Для прослушивания звуков используется фонендоскоп. Манжета закрепляется в зоне плечевой артерии пациента, то есть на уровне сердца пациента в его сидячем или лежачем положении. Рука располагается ладонью вверх. Между манжетой и поверхностью тела пациента должно помещаться два пальца (для детей и для взрослых с маленьким объемом руки – один палец). Нижний край манжеты должен располагаться на 2,5 см. выше локтевой впадины. Мембрану фонендоскопа следует поместить над плечевой артерией в области локтевой впадины, слегка прижав к коже, но не прилагая для этого усилия. При закрытом выпускном клапане в манжету нагнетают воздух, ритмически сжимая и отпуская грушу. Давление в манжете контролируется по манометру. В манжете создается давление, на 20-30 мм рт. столба выше того, при котором перестает прослушиваться пульс на плечевой артерии. При полностью сжатой артерии никаких звуков через фонендоскоп не прослушивается. Затем, медленно открывая выпускной клапан, добиваются плавного снижения давления воздуха в манжете. Давление должно уменьшаться со скоростью 2 – 3 мм рт. ст. в секунду; при давлении более 200 мм рт. ст. допускается скорость 4 – 5 мм/с. При некотором давлении в манжете, работающее сердце оказывается в состоянии толчками проталкивать кровь через артерию. Начинают прослушиваться отчетливые тоны, называемые начальными. В этот момент времени показания манометра соответствуют максимальному, или систолическому давлению. Прослушиваемые при этом звуки обусловлены вибрацией стенок артерии при прохождении пульсовой волны. При дальнейшем снижении давления в манжете, начальные тоны дополняются шумами, которые обусловлены турбулентным течением крови в частично сдавленной артерии. По мере распрямления стенок артерии и восстановления ее нормального просвета, турбулентные шумы стихают и в фонендоскопе вновь прослушиваются только тоны, называемые последовательными. Эти тоны быстро ослабевают, и затем звуковые явления полностью прекращаются. В этот момент просвет артерии полностью восстановился, и в ней устанавливается ламинарное движение крови. Показания манометра в момент окончательного исчезновения как турбулентных шумов, так и последовательных тонов, соответствуют минимальному, или диастолическому давлению крови. Точный отсчет показаний манометра, соответствующих систолическому и диастолическому давлению, требует наличия определенных навыков. Навыки требуются для адекватной реакции на одновременно поступающие слуховые и зрительные воздействия. Первичные навыки можно приобрести, выполняя данную работу. 2. Ошибки измерения артериального давления. Наиболее точны результаты измерений артериального давления, если тонометр оснащен ртутным манометром. Во времена Короткова и до недавних пор давление воздуха в манжете измерялось ртутным манометром. Он представляет собой U-образную стеклянную трубку, заполненную ртутью, со шкалой, проградуированной, разумеется, в миллиметрах ртутного столба. Сейчас ртутные манометры применяются только в особо точных медицинских исследованиях. В повседневной практике они запрещены после того, как выяснилась чрезвычайная токсичность паров ртути. На смену ртутным пришли манометры технические. При недостаточных навыках выполнения измерений показания манометра считываются чуть раньше или чуть позже, чем следует. Это приводит к завышению или занижению результатов измерений. Своевременность реакций достигается практикой. Не последнюю роль играет в этом деле индивидуальная острота слуха измеряющего. Прочие «мелочи»: - пациенту рекомендуется от трех до пяти минут побыть перед измерением в состоянии покоя (разумеется, если целью не является измерение давления возбужденного пациента), - измерения должны производиться при полной тишине, - результаты измерений могут значительно зависеть от текущего психического состояния пациента. Например, установлено, что если давление измеряет врач, то оно оказывается несколько выше, чем в случае, когда измерения выполняет медсестра. Проявляется неодинаковость реакций психики пациента на врача и медсестру. 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: Воздух накачивается в манжету компрессором с электроприводом. Это удобно, но главное - не это. 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. 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. Автомат выводит результаты своей работы на дисплей, и показывает не только систолическое и диастолическое давление, но также и частоту пульса. 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. 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. 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.  На рис.1 представлены спектры поглощения гемоглобина в двух его состояниях: - 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. В компактном 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). И делать 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 соответствующее 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: U(t) = Uпост + Uпульс(t) (1) 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) .  Рис. 2. Дифференцирующая цепочка. На правой половине этого рисунка демонстрируются возможности RC-цепочки: 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. Таким образом, электронный блок должен сначала выполнить дополнительное поручение: преобразовать электрические сигналы датчиков, и только потом выполнять основное поручение. Дифференцирующие цепочки не меняют частоты дифференцируемых сигналов. Ну, а подсчет импульсов и определение частоты следования сигналов – дело для электроники привычное. Так что электронный блок показывает на мониторе пульсоксиметра не только уровень сатурации артериальной крови, но и ЧСС. Когда контроль сатурации необходим? Контроль сатурации необходим: - при проведении наркоза; во время хирургических операций; при транспортировке тяжело больных пациентов; недоношенным новорожденным (вследствие гипоксии высок риск повреждения легких и сетчатки глаз); в сосудистой хирургии: во время операции и в послеоперационный период; в терапевтической практике – при любой патологии органов дыхания; при патологиях внутренних органов и системы крови. Повидимому, пульсоксиметр может стать таким же привычным атрибутом врача, как и тонометр. 9. Порядок выполнения работы Вам предлагается: Разбиться на бригады численностью по два студента. Освоить навыки измерения артериального давления. Освоить навыки работы с пульсоксиметром. В частности, учесть, что у пульсоксиметра имеется два торца, но палец влезает только со стороны одного из них... Поочередно произвести измерения артериального давления, уровня сатурации S и частоты сердечных сокращений (ЧСС) в динамике. Рекомендуемая форма протокола представлена ниже, в таблице 1. 5. Выполнить отчет. Каждому члену бригады предстоит: а). Измерить в спокойном состоянии, до физической нагрузки артериальное давление, уровень сатурации и ЧСС. Результаты измерений записать в протокол, в столбец 1, строки 3 – 7. Примечание: среднее артериальное давление в медицинских кругах принято вычислять по формуле: Рср = Р сист + 1/3 ( Рсист - Рдиаст ) (3) б). Не снимая манжеты и пульсоксиметра, совершить 20 приседаний; в). Выполнить все измерения пункта (а). Сразу же после измерений записать показания своих часов (столбец 2, строка 1) и результаты измерений (столбец 2, строки 3 – 7). Примечания: - Функции секретаря выполняет при этом другой член бригады. - Вычисления по формуле (3) выполнять после завершения всех измерений. г). Не теряя времени, повторить все действия предыдущего пункта еще три раза. Результаты измерений занести в столбцы, помеченные №1, №2 и №3. д). Заполнить строку 2, столбцы 3, 4 и 5. Для этого надо из времени окончания каждого из трех последних измерений (строка 1) вычесть время, записанное сразу после приседаний. Таблица 1
Заключительный этап – анализ полученных результатов. Для этого необходимо: а) Построить графики зависимости Рср (t); кривые на графиках проводятся по четырем точкам, абсциссы которых – в строке 2, а ординаты – в строке 5 таблицы. На поле графика пунктирной горизонтальной прямой показать уровень Рср до приседания (столбец1, строка 5). б) С помощью графика определить длительность восстановления в работе сердца после нагрузки. в) Кратко охарактеризовать по данным строк 6 и 7 изменения уровня сатурации и ЧСС, происходившие в ходе выполнения работы. При необходимости можно построить дополнительно графики S(t) и ЧСС(t). г) Сопоставить данные членов бригады. Контрольные вопросы к лабораторной работе № 1 Измерение артериального давления по методу Короткова Происхождение звуков, слышимых при измерении артериального давления. Ошибки измерения артериального давления. Способы их уменьшения. Автоматы для измерения артериального давления. Сатурация крови. Методы контроля уровня сатурации. Принцип работы пульсоксиметра. Функции дифференцирующей цепочки в пульсоксиметре. Закон Бугера-Ламберта. Когда контроль сатурации необходим? Содержание отчета 1. Титульный лист. 2. Цель и задачи исследования. 3. Записать ход работы. 4. Произвести измерения и занести их в таблицу, предоставить необходимые вычисления (пункт 9 «порядок выполнения работы»). 6. Выводы. 7. Записать контрольные вопросы. |