Ренистратор кардиосигналов

       Реография — неинвазивный метод исследования кровоснабжения органов, в основе которого лежит принцип регистрации изменений электрического сопротивления тканей в связи с меняющимся кровенаполнением. Чем больше приток крови к тканям, тем меньше их сопротивление. Для получения реограммы через тело пациента пропускают переменный ток частотой 50-100кГц, малой силы (не более 10 мкА), создаваемый специальным генератором.

       Принципиальная  разработка реографической методики принадлежит  Н. Манн (1937). Детальная разработка и  внедрение в клиническую практику метода реографии связано с именами  австрийских исследователей W. Holzer, К. Polzer и A. Marko. Им же принадлежит по существу первая монография (Rheokardiographie, Wien, 1946), в которой авторы не только осветили технические стороны метода (электрические схемы аппарата, варианты генератора переменного тока и др. ), но и представили результаты клинического использования реографии при различных заболеваниях сердечно сосудистой системы. Существенный вклад в разработку метода реографии внес Ю.Т. Пушкарь, создавший отечественную конструкцию аппарата и изменивший методику регистрации реограммы (прекардильная реокардиография). В настоящее время доказано клиническое значение применения метода реографии.

       В зависимости от конкретной клинической  задачи меняется зона исследования, и  соответственно место наложения  электродов. Поэтому различают реографию легких, сосудов мозга (реоэнцефалография), сосудов конечностей (реовазография) и др.

       Принципиальной  основой метода реографии является зависимость изменений сопротивления  от изменений кровенаполнения в  изучаемом участке тела человека. Другими словами, изучаются пульсовые колебания электрического сопротивления.

       Более полное представление о пульсовых  колебаниях электрического сопротивления  получают при учете (соотношении) базового сопротивления исследуемого участка (т. е. суммарного сопротивления тела зондирующему току с частотой 50—100 кГц). Полный импеданс (сопротивление) состоит из двух величин, постоянный или базовый импеданс, обусловленный общим кровенаполнением тканей и их сопротивлением, и переменный или пульсовой импеданс, вызванный колебаниями кровенаполнения во время сердечного цикла. Величина пульсового импеданса ничтожно мала и составляет не более 0,5 % общего импеданса. Тем не менее пульсовой импеданс составляет объект изучения для реографии.

       Регистрация реограмм осуществляется с помощью реографов. Последние состоят из следующих элементов генератора высокой частоты, преобразователя «импеданс-напряжение», детектора, усилителя, калибровочного устройства, дифференцирующей цепочки.

       При биполярной методике накладывают 2 электрода, каждый из которых одновременно является токовым и измерительным, электроды фиксируют на соответствующем участке тела. Для снижения контактного сопротивления между электродом и кожей используются те же приемы, что и при записи ЭКГ. При использовании тетраполярной методики участок исследования ограничивают парой измерительных электродов, а возникшее в них напряжение снимают с помощью другой пары электродов, расположенных кнаружи по отношению к первой (токовые). Тетраполярная методика более точна, ибо резко (до минимума) снижается влияние контактного сопротивления (нет необходимости накладывать прокладки, смоченные растворами солей или щелочей, а также пользоваться электродной пастой) и электродной поляризации. Это позволяет с высокой степенью точности измерить импеданс глубинных тканей. Реограмма - это кривая, отражающая пульсовые колебания электрического сопротивления. При увеличении кровенаполнения имеет место возрастание амплитуды кривой и наоборот, другими словами, регистрируется динамика импеданса в обратной полярности. На реограмме (рисунок 9) различают систолическую и диастолическую части. Первая обусловлена притоком крови, вторая связана с венозным оттоком.

Рисунок 10. Синхронная запись ЭКГ, основной РЕО, дифференциальной РЕО и ФКГ.

       Качественная  и количественная оценка реограмм сводится к измерению и описанию амплитудных и временных отрезков кривой, которые отражают состояние тонуса сосудов, их эластичность, величину ударного объема. Кроме того, вычисляются специальные реографические показатели. 

       При качественном анализе учитывается форма кривой, характер анакроты и катакроты, рельеф вершины (закругленная, заостренная, платообразная, седловидная и др.), выраженность и количество дополнительных волн, их расположение на нисходящем колене кривой, наличие или отсутствие пресистолической волны. 

       Количественный  анализ предусматривает определение следующих показателей:

• Амплитуда систолической волны в мм измеряется от основания систолической волны до высшей точки реограммы. 
• Амплитуда диастолической волны в мм измеряется от основания диастолической волны до высшей ее точки. 
• Реографический индекс (систолический — РСИ и диастолический—РДИ)— отношение систолической (диастолической) волны к стандартному калибровочному сигналу (0,1 Ом =10 мм), выражается в относительных единицах. Этот показатель характеризует величину и скорость притока (оттока) крови в исследуемой зоне. Амплитуда кривой измеряется от изолинии до высшей точки волны.

Рисунок 11. Реографическая кривая с обозначением основных точек отсчета. Сверху вниз: ЭКГ, основная РЕО, дифференциальная РЕО; А₁ – максимальная крутизна восходящего колена систолической волны; А₂ – максимальная амплитуда систолической волны; А₃ – нижняя точка инцизуры; А₄ - максимальная амплитуда диастолической волны; К – калибровочный сигнал; Q_a – время распространения реографической волны на участке «сердце – исследуемый орган»; α – время максимального систолического наполнения сосудов; α₁ – ВН_быстр; α₂ – ВН_медл; β – длительность нисходящей части реограммы.

• Интервал Q_а или время распространения пульсовой волны (ВРПВ) на участке «сердце - исследуемый орган» в секундах - соответствует периоду напряжения при фазовом анализе систолы желудочков. Измеряется от начала зубца Q ЭКГ до начала волны реограммы, связанной с данным сердечным циклом. Интервал Q_а уменьшается при повышении тонуса или склерозе магистральных сосудов.
• Период или время быстрого наполнения (ВН_быстр ) - от начала подъема систолической волны реограммы до точки максимальной крутизны на ее восходящем колене (соответствует проекции вершины основного зубца дифференциальной реограммы на восходящее колено объемной реограммы). Этот показатель отражает величину ударного объема и функциональное состояние крупных сосудов.
• Период или время медленного наполнения (ВН_медл) —от точки максимальной крутизны на восходящем колене реограммы до ее вершины. Этот показатель определяется также как разность между ВН_макс и ВН_быстр и отражает функциональное со стояние сосудов среднего и мелкого калибра. 
• ВН_быстр и ВН_медл составляют период максимального наполнения — ВН_макс, который измеряется от начала восходящей части кривой до ее вершины.
• Амплитудно-частотный показатель (АЧП) — отношение реографического индекса (РИ) к длительности сердечного цикла R - R. РИ/R - R характеризует величину объемного кровотока в исследуемой области в единицу времени.
• Отношение амплитуд систолической и диастолической волн (Ас/Ад) отражает степень преобладания артериального притока во время систолы над венозным оттоком во время диастолы. 
• Время общего наполнения (ВН_общ ) — интервал от начала подъема реограммы отражает общее время систолического притока крови в данную сосудистую область.
• Продолжительность катакроты в секундах (от высшей точки кривой реограммы до точки пересечения с изолинией).
• Отношение времени восходящей части к времени нисходящей (%) в процентах.
• Коэффициенты, отражающие отношение времени быстрого наполнения и времени медленного наполнения к общей длительности наполнения (ВН_быстр) /(ВН_общ), (ВН_медл)/(ВН_общ).

       Следует заметить, что в реографии, как ни в одном из методов инструментальной диагностики сердечно-сосудистой системы нет единой методики количественных расчетов и нет единой терминологии. В каждом конкретном случае врач должен определить объем анализируемых показателей, который позволил бы при минимальных расчетах получить оптимальную информацию. [ссылка 4]

       1.3.2 Фотоплетизмография

       1.3.2.1 Общие сведения

       Движение  крови в сосудах обусловлено  работой сердца. Ритмические сокращения миокарда образуют ритмическое расширение сосудистой стенки (пульс), которые под действием распространения волн давления от начальной части аорты к артериолам и капиллярам приводят к появлению пульсовых волн. Скорость распространения пульсовой волны не зависит от скорости течения крови, а определяется диаметром сосуда, толщиной его стенки и эластичностью сосуда, а также реологических свойств крови. Например, в аорте она может составлять 4-6 м/сек, а в артериях мышечного типа 8/12 м в сек. Линейная скорость кровотока по артериям обычно не превышает 0,5 м/сек.

       С возрастом эластичность сосудов  снижается, и это приводит к увеличению скорости распространении пульсовой  волны. Кроме того, изменения, как  скорости распространения пульсовой  волны, так и ее реологических  свойств, происходят при развитии ряда патологических процессов. Поэтому в клинической практике широко используются методы, позволяющие количественно оценить параметры кровотока в сосудах различных отделов кровеносной системы. Одним из распространенных методов является плетизмография.

       Плетизмография (от греч. plethysmos - наполнение, увеличение + grapho - писать, изображать) — метод исследования сосудистого тонуса и кровотока в сосудах мелкого калибра, основанный на графической регистрации пульсовых и более медленных колебаний объема какой-либо части тела, связанных с динамикой кровенаполнения сосудов. В силу высокой информативности, малого времени проведения исследования и безопасности для пациента, плетизмография в настоящее время является популярным методом выявления патологий различных органов человеческого организма. Объём тканей в течение короткого периода времени, затрачиваемого на исследование, остаётся постоянной величиной, а объём крови, заполняющий орган, постоянно меняется, динамически повторяя фазы сердечного цикла. Эти изменения объёма крови могут быть зарегистрированы с помощью приборов, получивших название плетизмографов.

       Метод фотоплетизмографии основан на регистрации  оптической плотности исследуемой  ткани (органа). Исследуемый участок  ткани просвечивается инфракрасным излучением, которое после рассеивания (или отражения, в зависимости от положения источника и приёмника) попадает на фотопреобразователь. Интенсивность света, отражённого или рассеянного исследуемым участком ткани (органа), определяется количеством содержащейся в ней крови. В широкой клинической практике наибольшее распространение получила методика измерения периферического капиллярного кровотока с помощью пальцевой фотоплеотзмографии.

       1.3.2.2 Физические основы кровотока (гемодинамики)

       При рассмотрении физических закономерностей движения крови по сосудам опираются на основные положения гидродинамики. К основным гемодинамическим показателям относят скорость кровотока и кровяное давление.

       Объёмной  скоростью кровотока (Q) называют объём  жидкости (V), протекающий в единицу времени через поперечное сечение сосуда:

       Линейная  скорость кровотока определяется отношением пути, проходимого частицами крови, ко времени:

       Объёмная  и линейная скорости связаны соотношением:

       где S – площадь поперечного сечения  потока жидкости.

       Для сплошного течения несжимаемой  жидкости выполняется уравнение  неразрывности: через любое сечение  струи в единицу времени протекают  одинаковые объёмы жидкости.

       Поскольку для кровообращения характерно сплошное течение, то уравнение неразрывности выполняется и в гемодинамике, где принята его следующая формулировка: в любом сечении сердечно-сосудистой системы объёмная скорость кровотока одинакова.

       Одной из моделей круга кровообращения (как большого, так и малого) является, так называемая, разветвлённая сосудистая трубка (Рис. 1). Каждое её сечение представляет собой поперечный разрез всех кровеносных сосудов одного уровня ветвления. Например, в большом круге кровообращения первое сечение проходит через аорту, второе – через все артерии, на которые разветвляется аорта непосредственно, третье – через все ветви этих артерий и так далее. В одно сечение попадают все капилляры большого круга кровообращения. Площадь последнего сечения большого круга равна сумме площадей поперечных сечений верхней и нижней полых вен перед правым предсердием.