<<

стр. 3
(всего 5)

СОДЕРЖАНИЕ

>>

пульсовые характеристики, позволяющие по форме
пульсирующего канала и характеру пульсации в соот-
ветствующей точке на лучевой артерии руки человека
определить каждое конкретное заболевание, его место
в системе тибетской нозологии и определить методику
его лечения.
Методу постановки диагноза по пульсу придается
в тибетской медицине настолько большое значение, что
подробное описание метода пульсодиагностики выно-
сится далее в отдельную главу — это гл. 1, ч. IV
«Чжуд-ши».

ЛИТЕРАТУРА
1. Учебник тибетской медицины/Пер, с монг. и тиб. А. Позд-
неева.— Спб., 1908.—Т. 1.
2. Семиотика и восточные языки.— М.: Наука, 1967.— С. 165—
183.
3. Базаров Э. Г. Очерки тибетской медицины.— Улан-Удэ,
1984.
4. «Суматиратна» . Бод-хор-гйи брда-йиг минг цхиг дон гсум
гсал-бар ,бЙ9д-па мун сэл сгрон-ыа бжугс-со // Corpus Sctip-
torum Mongolorum.— V. 6—7.— Улаапбаатар, MCML1X.


63
5. The Life and Teaching of Naropa/Translated from the Tibe-
tan Original with phylosophical Commentary Based on Oral
Tradition by H. V. Guenter.— Oxford, 1963.
6. «Чжуд-ши». Ксилограф изд. Агинского дацана.
7. «Вайдурья-онбо». Ксилограф изд. Агинского дацана.



В. В. Бороноев, В. Д. Дашинимаев, Э. А. Трубачеез

ДАТЧИКИ ПУЛЬСА
ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
в ТИБЕТСКОЙ МЕДИЦИНЕ


Анализ тибетских медицинских трактатов [1, 21
показывает, что пульсовая диагностика обладает зна-
чительными возможностями, реализация которых мо-
жет обогатить современную медицину. Поэтому регист-
рация и идентификация пульсограмм, записанных
синхронно с трех датчиков пульса (имитаторов пальцев
восточного врача-диагноста) на лучевой артерии за-
пястья руки человека с соблюдением всех правил пуль-
совой диагностики тибетской медицины, является ак-
туальной задачей и требует как использования совре-
менной диагностической аппаратуры, так и разработки
нестандартных приборов, в частности, универсальных
датчиков пульса и их держателей.
Для решепия также чрезвычайно важно уметь со-
поставить и оценить результаты, полученные с помощью
датчиков пульса и различных неипвазивных методов
исследования, число и диагностическая значимость
которых все время возрастают. Это необходимо для
того, чтобы не пойти по ложному пути в расшифровке
кривой пульса, форма которой имеет определенное
диагностическое значение [3, 4].
Известно, что образование пульсовой волны тесно
связано с выбросом ударного объема крови в аортуг
вызывающим прирост давления в артериях и их рас-
ширение, определяемое как артериальный пульс. Фор-
мирование артериального пульса под действием силы
и скорости сердечных сокращений, ударного объема
крови и артериального давления, эластичности и тонуса
стенок артерии отражается па пульсовых кривых [3].


64
Пульсовая волна (волна давления), перемещаясь
от устья аорты к периферии, частично демпфируется,
на нее накладываются колебания собственной частоты
и отраженные волны. Это усложняет запись и расшиф-
ровку кривой пульса. Поэтому очень важно правильно
выбрать методику измерений, тип датчика с соответст-
вующими техническими характеристиками, держатель
датчика и комплекс приемообрабатывающей аппарату-
ры (см. ст. Ч. И. Цыдыпова в наст. изд.).
В настоящей работе основное внимание уделено рас-
смотрению разработок приемников пульса и держа-
телей датчиков пульса.


ДАТЧИКИ ПУЛЬСА


В условиях быстро развивающейся измерительной
техники (в том числе медицинской) весьма актуальна
проблема чувствительного элемента или первичного
преобразователя энергии. За прошедшие сто лет по-
явилось всего несколько фундаментальных разработок
в этой области, включая интегральные преобразования
давления и кварцевый термометр. В результате по-
стоянной острой потребности в первичных преобразо-
ваниях возможности измерительной техники всегда
ограничивались их техническими характеристика-
ми [5].
Среди первичных преобразователей энергии, полу-
чивших применение в современных аппаратах для ис-
следования пульса, различают генераторные и пара-
метрические. Генераторные преобразователи могут
подключаться ко входу электрокардиографов, так как
мощность их сигналов достаточно высока, чтобы быть
воспринятой без усиления. Применение параметри-
ческих преобразователей связано с использованием
сложных измерительных систем, требующих специаль-
ных источников питания и усилителей.
Параметрические преобразователи бывают четырех
типов: емкостные, омического сопротивления, индук-
тивные и электромеханические. При исследовании
пульса чаще применяются первые два типа датчиков.
К генераторным преобразователям относятся пьезо-
электрические и индукционные,


8 Заказ М 912 63
Типы преобразователей


Литера-
Полоса час-
турный
Тип преобразователя Чувствительность тот, Гц
источник



Пьезокерамический 0,1-200
[7]
0,3—2000
[18] 30 MBCVM
0,08-100
[19] 12,8 мВ/Н
0,11—100
[20] 2,1 мВ/Н
15—2000
[21]
Пьезорезонансный
0,2—200
0,05—0,5 мВ/мкбар
[7]
0—150
[И]
[12] 5 мВ/мм рт. ст.
Тензопреобразователь
проволочный [7]

0,28 В/мкм 0-100
Механоэлектрический [7]


Обоснования выбора типа датчика пульса. В настоя-
щее время электрические измерения являются наибо-
лее разработанными и совершенными в измерительной
технике и позволяют проводить измерения с высокой
точностью (до 0,0001 %) в широком диапазоне значений
физических величин. Электрические измерения имеют
и другие преимущества: их можно выполнять на зна-
чительных расстояниях от объекта исследования, ре-
зультаты легко регистрируются, удобны для автомати-
зации, контроля и регулировки исследуемых процес-
сов [4].
Основным узлом электрической схемы для измере-
ния неэлектрических величин, как было указано выше,
является первичный преобразователь, называемый дат-
чиком. Для метрологического обеспечения измерения
давления в медицине и физиологии необходим датчик,
удовлетворяющий следующим основным требованиям:
малое объемное смещение, линейная градуировочная
характеристика, высокая собственная частота, малая
погрешность от температуры в интервале от 0 до 40°С,
способность работать в комплексе с аппаратурой,
предназначенной для измерения не только перемен-


66
Таблица i
датчиков пульса
Габариты, мм
Диапазон из- Условия экс- Нелинейность
• амплитудной
меряемых да- плуатации
характерис-
2
влений, мм t, °С высота
диаметр тики, %
рт. ст. о
еч
В

_ 30X18X115 55
— — —
26 30
11
+10-+35 52 150
— 18 10
39 12 150 10
—70- +Ю0 37,5 115
25
±750 —

25—275
— 167X84X63 1000
0-2 ±10
— ±15
2-3

4-5x10-20
— 80 6
14
— —•




ной, но и постоянной составляющей сигнала [6]. Раз-
работан ряд датчиков, позволяющих с достаточной сте-
пенью точности измерять различные параметры биоло-
гических объектов [4—9].
Наиболее пригодны для записи пульсовых кривых
емкостные и оптические датчики, а также тензометри-
ческие, использующие тензоэффект в полупроводни-
ках (табл. 1). В качестве дополнения к таблице приведем
результаты выбора наиболее пригодных преобра-
зователей механических колебаний пульса в электри-
ческий сигнал [17]. Наиболее перспективными преоб-
разователями для измерения пульсограмм признаны
фотоэлектрические (оптические) и пьезоэлектрические
(табл. 2). Полученные в [17] выводы совпадают с на-
шими, если пьезодатчики не ограничиваются в размерах,
В основном все выпускаемые отечественной промыш-
ленностью датчики имеют большие габариты и для за-
писи пульсовых кривых на лучевой артерии руки че-
ловека одновременно в трех близко расположенных
точках не пригодны. Поэтому, исходя из правил пуль-
совой диагностики тибетской медицины, к стандартным
емкостным и интегральным тензопреобразователям


67
Таблица 2
Анализ типов преобразователей (по [17])
Требования
Тип преобразоьателя
1 5 6
4 7




1g
-
j
Ультразвуковой
++
_
Пьезоэлектрический
-f +
Импедансный
Фотоэлектрический
Механотронный
Конденсаторный

П р и м е ч а н и е . 1 — чувствительность, 2 — точность, 3 — ста -
Сильность, 4 — устойчивость к электрическим помехам, 5—устойчивость
к механическим помехам, 6 — простота использования, 7 — удобство для
пациента; + + хорошо, + удовлетворительно, — неудовлетворительно.



нами разрабатываются и изготовляются пелоты, силу
прижатия которых к лучевой артерии можно регу-
лировать.
Современные устройства для записи пульсовых
кривых состоят из приемников пульса и преобразова-
телей. Особенностями приемников пульса и преобра-
зователей во многом предопределен характер полу-
чаемых кривых. «Локальные» приемники в виде ворон-
ки или пелота воспринимают пульсовые перемещения
стенки сосуда на ограниченном участке артерии, что
необходимо при сфигмографии. Емкостные и тензо-
метрические датчики позволяют с наименьшими иска-
жениями воспроизвести кривую перемещений стенки
сосуда или изменений объема тканей, в то время как
на пьезосфигмограммах могут преобладать элементы
кривой перемещений или ее производных в зависимости
от величины пьезокристалла и его согласования с уси-
лительной аппаратурой [7].
Датчики пульса представляют собой отдельный эле-
мент современных диагностических приборов, в кото-
ром совмещаются функции восприятия и передачи
пульсаций сосудов с функцией преобразования иссле-
дуемого сигнала в форму, удобную для данного регист-
рирующего, преобразующего или автоматического уст-
ройства. В зависимости от конструктивного оформле-
ния датчики пульса могут использоваться совместно
с приемниками пульса или накладываться непосредст-
венно на область исследуемого сосуда. При работе


68
с любым датчиком пульса прежде всего необходимо
убедиться, что его параметры гарантируют требуемую
точность исследования. Поскольку величина пульсо-
вого сигнала весьма незначительна, датчики пульса
используются в комбинации со специальным элек-
тронным усилителем. Для этого необходимо соот-
ветствие выходных электрических параметров дат-
чика входным параметрам усилителя. Кроме того,
должно быть соответствие входных электрических и
физических параметров датчика параметрам воспри-
нимаемого пульсового сигнала. Все свойства датчика
выражаются в его частотной и амплитудной характе-
ристиках.
Емкостный датчик. Методы исследования пульсо-
грамм, использующие изменение емкости, принадле-
жат к числу наиболее точных. Принцип работы емкост-
ных датчиков, применяемых для изучения различных
физиологических процессов, основан на свойствах
плоского конденсатора переменной емкости. Емкость
такого конденсатора изменяется в результате изменения
зазора между электродами, изменения площади элек-
тродов или изменения диэлектрической постоянной.
Наибольшее распространение в сфигмографии полу-
чили датчики, использующие первое из перечисленных
явлений, поскольку измерение емкости позволяет точ-
но фиксировать ничтожно малое перемещение подвиж-
ной пластины — электрода — по отношению к непод-
вижной [4, 7].
Блок-схема емкостного датчика пульса. При изме-
рении кривых пульса лучевой артерии нами была ис-
пользована сфигмографическая приставка Ленинград-
ского производственного объединения «Красногвар-
деец» (модель 064), в которой применяется емкостный
преобразователь.
Основные технические характеристики приставки
следующие:
1) чувствительность — не менее 5 мВ/мм рт. ст.;
2) нелинейность амплитудной характеристики не
выше ± Ю % в диапазоне давлений от 0 до 2 мм рт. ст.;
± 1 5 % в диапазоне давлений от 2 до 3 мм рт. ст.
Блок-схема датчика пульса со сфигмографической
приставкой показана на рис. 1. Принцип работы сфиг-
мографической приставки основан на пропорциональ-
ном преобразовании малых давлений в электрическое
Рис. 1. Блок-схема дат-
чика пульса.
Д — датчик пульса; ПП —
приемник пульса; П — пре-
образователь; К — кран;
М — манометр; Г — груша
резиновая; Т — трубопро-
м вод; РУ — регистрирую-
щее устройство.

напряжение, которое
А
может быть зарегист-
РУ
ПП
рировано, например,
I ' с помощью электро-
кардиографа.
Рассмотрим некоторые конструктивные изменения
приемника пульса сфигмографической приставки, сде-
ланные нами с учетом положений и правил пульсовой
диагностики тибетской медицины.
Приемники пульса. Приемником пульсовых коле-
баний служит пелот, который фиксируют над соот-
ветствующим участком периферической артерии (лу-
чевой). От точности локализации пелота и степени его
давления на сосуд во многом зависят амплитуда и фор-
ма полученной записи [7, 8].
Стандартные приемники пульса сфигмографической
приставки представляют собой в первом варианте ма-
лые и большие, открытые и закрытые воронки из
мягкой губчатой резины. Во втором — маленькие
баллончики из тонкой резины, в которых для луч-
шего контакта с веной создается избыточное давле-
ние (до 30 мм рт. ст.). Резиновым шлангом приемник
соединяется с емкостным преобразователем. Приемники
пульса (рис. 2) представляют собой две вложенные друг
в друга полые трубки. Наружная трубка (1) диамет-
ром 10 мм изготовлена из листовой латуни толщиной
0,5 мм. Внутренняя трубка (2) — из того же материала
запаяна наглухо с одной стороны, с другой стороны
наклеен слой резиновой прокладки (3) толщиной 3—
4 мм, на прокладку наклеена тонкая чувствительная
резиновая мембрана (4), выполняющая функцию пе-
лота. Полость внутренней трубки посредством тонкой
трубочки (5) из листовой латуни толщиной 0,5 мм и
диаметром 3 мм сообщается через резиновый соедини-
тельный шланг с внутренним диаметром 2 мм с вход-
ными штуцерами сфигмографической приставки. На-
ружная трубка приемника пульса прикрепляется к дат-


70
Рис. 2. Приемники пульсовой волны.

чикодержателю через втулку (6), наружный диаметр
которой равен 4 мм, внутренний — 2, длина — 15 мм.
Эта втулка была сделана из дюралюминия с пуговча-
тым утолщением на нижнем конце, на котором закреп-
лялся маленький баллончик (7) из тонкой резины.
С помощью этого баллончика, куда закачивается воз-
дух резиновой грушей через кран и соединительную
резиновую трубку (см. рис. 1), регулировалась степень
прижатия пелота внутренней трубки к пульсирующему
сосуду. Создаваемое в баллончике давление контроли-
руется манометром (см. рис. 1). Внутренняя трубка
удерживается во внешней при помощи пружины (8).
Пример записи пульсовой кривой в одной точке на
лучевой артерии запястья руки человека с помощью
приемника пульса сфигмографической приставки и
одноканального электрокардиографа ЭК1Т-ЗМ при-
веден на рис. 3. Как
видно из рисунка, /V л_ /Ч /ч. л л
пульсовая кривая ^"\/ ^ Ч / ^ s / ^ t / *A./
имеет ТИПИЧНУЮ фор
типичную <Ьог>- « v/ AJ
му. Рис. 3. Запись пульсовой волны>



МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСОГРАММ

Исследование кривых пульса (в различных сочета-
ниях и модификациях) позволяет получить правиль-
ное представление о ряде параметров кровообращения.
Так, например, изучение гемодинамики с помощью не-
инвазивных методов исследования связано с регистра-
цией пульсовых колебаний давления в сосудах и изме-
нений кровенаполнения тканей. Среди них ведущее


71
место занимают графические методы исследования ар-
териального (сфигмография) и венного (флебография)
пульсов, изменений объема тканей (плетизмограф^^
осциллография).
Интерес к графическим методам исследования пуль-
са возрос, благодаря установленному сходству пуль-
совых кривых с кривыми внутрисосудистого и внутри-
сердечного давления и в связи с модернизацией техники
исследований [9]. Сфигмография является одним из
основных методов графической регистрации механиче-
ских перемещений ограниченного участка артерии,
возникающих под воздействием пульсовой волны.
Пульсовая волна растягивает стенки сосудов в течение
времени изгнания крови и с большой скоростью рас-
пространяется по всем артериям тела. Скорость рас-
пространения пульсовой волны (и ˜ 7—10 м/с) не рав-
нозначна скорости движения крови {v ˜ 0,5 м/с): она
значительно превышает последнюю. Изучение харак-
тера пульса и по нему функционального состояния ар-
териальных сосудов в норме и патологии имеет большое
диагностическое значение [8—10].
Увеличение диагностической ценности пульсовых
кривых сопряжено с трудностями, заключающимися
в необходимости метрологической стандартизации ме-
тодик измерений. Эта проблема, вероятно, будет реше-
на на стадии конкретизации тех физических величин,
которые будут выбраны окончательно в качестве ин-
формативных параметров.
Как уже было сказано выше, одним из показателей
состояния здоровья человека является его пульс, ис-
пользуемый современной медициной, как дополнитель-
ный экспресс-метод. Традиционная китайская и индо-
тибетская медицина утверждают, что по пульсу можно
вполне определенно установить, здоров ли человек,
и если нет, то какие органы его поражены болезнью
И, 2, 11].
Восточный врач исследует пульс на лучевой арте-
рии обеих рук человека в трех точках одновременно.
При постановке диагноза он с различной силой прижи-
мает пальцы рук к лучевой артерии больного. При этом
расстояние между пальцами должно быть не больше
рисового зернышка [1].
Мы сконструировали два специальных типа прием-
ников пульса с регулируемым давлениемЛ размеры пе-


П
лотов которых близки к средним размерам пальцев вра-
ча. Давление каждого приемника пульса на пульси-
рующий участок артерии, как это было сказано выше,
осуществляется пневматически с помощью резиновой
груши и контролируется при помощи манометра.
При исследовании пульсограмм необходимо в пер-
вую очередь исключить артефакты, чтобы не счесть
их признаками патологии. Чаще всего они возникают
уже на самом первом этапе исследования — во время
установки приемника пульса над артерией. Искажения
кривой могут возникнуть вследствие разной степени
давления пелота, его неточного расположения над ар-
терией, смещений во время дыхания и других причин.
Простейший, но далеко не точный способ проверки
состоит в том, что установку приемника пульса и за-
пись пульсограмм повторяют несколько раз. Повтор-
ные записи в течение одного исследования должны быть
идентичными [8 ].
Таким образом, от точности локализации пелота
и степени его давления на сосуд, а соответственно и от
конструкции держателя датчиков, во многом зависят
амплитуда и форма записанной пульсовой кривой^
а следовательно, и точность измерения.


ДЕРЖАТЕЛИ ДАТЧИКОВ ПУЛЬСА


Основной особенностью всех приборов, предназна-
ченных для регистрации пульса, является то, что очень
сложно жестко соединить источники пульсовых коле-
баний с регистратором. В этом причина весьма сущест-
венных искажепий, поскольку от крепления датчика
или приемника пульса на месте исследования пульса-
ций сосудов, как было сказано выше, во многом зави-
сит форма кривых пульса. Крепление должно быть на-
дежным и в то же время не оказывать значительного
давления на сосуды, чтобы не вызывать искажений
формы пульсовых кривых. Как очень слабое, так и
сильное прижатие датчика к сосуду приводят к умень-
шению амплитуды волн кривых пульса, к сглаживанию
топких особенностей их формы (степень дикротии,.
мелкие колебания и т. д.) [12, 13], зарегистрированные
пульсограммы повторно трудно воспроизводимы [7 ],

73
4 Заказ N 912
Рис. 4. Держатель датчиков пульса.

Все указанные искажения значительно снижают
клинико-диагностическое значение зарегистрирован-
ных пульсовых кривых. Поэтому весьма существенное
значение имеет способ наложения и крепления датчика
пульса на исследуемом участке.
В настоящее время известно довольно много раз-
личных способов крепления датчиков с помощью ко-
жаных ремешков и манжеток, резиновых бинтов и т. д.
[11, 14—16]. Недостатком указанных видов крепле-
ния для решения нашей задачи является постоянный,
т. е. нерегулируемый характер их давления па сосуд
на протяжении всего времени измерений. Поэтому нами
разрабатываются такие держатели датчиков пульса,
которые бы позволили относительно просто устанав-
ливать три датчика на лучевую артерию руки человека
и при этом регулировать и контролировать необходи-
мую степень давления датчиков на кровеносный сосуд,,
как этого требуют правила пульсовой диагностики ти-
бетской медицины.
На рис. 4 показан держатель датчиков пульса,,
представляющий собой полубраслет (2), изготовлен-
ный из легкого сплава дюралюминия. Датчики (2)
в количестве трех штук, укрепленные на сухарях (5)„
могут перемещаться вдоль и поперек руки при помощи
микрометрических винтов (4) и (5), причем давление
каждого датчика на лучевую артерию может посредст-
вом регулировочных винтов (6) и (7) плавно регули-
роваться от слабого прикосновения до почти полного
пережатия артерии в выбранной точке. Эти конструк-
тивные особенности датчикодержателя дают возмож-


74
Рис. 5. Держатель датчиков пульса.

ность установить датчики в нужных точках и исследо-
вать характеристики пульса при разной силе давления
на лучевую артерию.
Однако для данной конструкции держателя датчи-
ков пульса характерны следующие недостатки: значи-
тельная масса держателя усложняет проведение запи-
сей кривых пульса на руке человека из-за влияния ар-
тефактов; начальная степень давления датчиков на со-
суд, создаваемая резиновым кольцом, не учитывается;
недостаточно точно и оперативно осуществляется ре-
гулировка положений датчиков вдоль и поперек ар-
терии.
Приведенный на рис. 5 держатель датчиков пульса
представляет собой манжетку тонометра, на которой
имеется устройство для крепления датчиков. Напол-
ненная воздухом манжетка достаточно плотно обле-
гает руку человека и поэтому, на наш взгляд, форма
кривых пульса менее зависит от влияния артефактов.
Однако в данном случае происходит закрытие манже-
той просвета сосуда, что затрудняет установку датчи-
ков пульса на лучевую артерию. Отсутствие регули-
ровки положения датчиков поперек артерии за исклю-
чением поворота вокруг руки всей манжеты вместе
с датчиками также заметно осложняет установку дат-
чиков пульса на исследуемые точки, а следовательно„
снижает точность измерений.


75
Тат?™ образом, разрабатываемые Havm приемники
и держатели датчиков пульса требуют дальнейшей до-
работки конструкций. Это связано с тем, что для по-
лучения качественных пульсограмм большое значепие
имеют не только особенности крепления датчиков
пульса, но и точность их наложения в точках измере-
ний, поскольку от этого зависят форма и амплитуда
пульсовых кривых.
В заключение отметим, что в биологических и меди-
цинских исследованиях используется много типов дат-
чиков пульса и методов регистрации пульса. В каждом
случае выбор типа датчика, метода регистрации и об-
работки пульсовых кривых зависит от поставленной
задачи. Выбранный нами метод измерения пульса с по-
мощью емкостного датчика с модернизированным при-
емником пульса оправдан при проведении диагности-
ческих процедур в стационарных условиях при ограни-
ченной подвижности пациента.
Кроме того, используемый нами тип датчика пред-
назначен для выполнения одной конкретной задачи.
Более перспективным представляется использование
комбинированных датчиков, позволяющих регистри-
ровать одновременно несколько физиологических пара-
метров, например, такие, как пульсовую волну, часто-
ту пульса,; давление, температуру и т. д.
Авторы благодарят А. Г. Сумкина и С. О. Никифо-
рова за помощь при разработке держателя датчиков
пульса типа полубраслет.
ЛИТЕРАТУРА
1. Базарон Э. Г. Очерки тибетской медицины.— Улан-Удэ:
Бурят, кн. изд-во, 1984.— 176 с.
2. Ленхобоев Г. Л. Некоторые сведения о пульсовой диагно-
стике (фрагменты из трактатов тибетской медицины).— Но-
восибирск, 1979.— 18 с. (Препринт/ВЦ СО АН СССР;
№ 149).
3. Руководство по кардиологии/Под ред. Б . И. Чазова.— М.:
Медицина, 1982.— Т. 2.— 624 с.
4. Физиологические методы в клинической практике/Под рсд,
Д. А. Бирюкова.— 2-е изд., псрераб. и доп.— Л.: Меди-
цина, 1966.— 510 с.
5. Ваганов В. И. Интегральные тензопреобразователи.— М.:
Энергоатомиздат, 1983.— 136 с.
6. Лошков А. И., Немченко В. И., Хохуля Ю. П. Датчик дав-
ления с твердым диэлектриком // Матер. II Всесоюз. семи-
нара-совещания по физическим методам и вопросам метро-
логии биомедицинских измерений.— М., 1972.— С. 72—75.


76
п
7. Терехова Л. Г. тактические вопросы сфигмографии.—
Л.: Медицина, 1968.— 119 с.
8. Палеев Н. Р., Каевицер И. М. Атлас гемодинамических ис-
следований в клинике внутренних болезней: Бескровные
методы,— М.: Медицина, 1975.— 238 с.
9. Каевицер И. М., Палеев Н. Р. Графические методы иссле-
дования пульса // Кардиология.— 1975.— Т. 15, № 6.—
С. 150—155.
10. Функциональные методы исследования сердечно-сосудистой
системы. Учебно-методическое пособие // О. В. Александ-
рова,— М., 1980.— 124 с.
11. Киле А. Н., Кушниренко Е. А., Милицын Б. Л. Специали-
зированный датчик пульса // Модели экосистем и методы
определения их параметров/Под ред. И. Б. Погожева и
Е. А. Кушниреико.— Новосибирск, 1981.— С. 30—36.
12. Ливенсон А. Р. Электромедицинская аппаратура.— М.:
Медицина, 1981.— 344 с.
13. Шакии В. В. Вычислительная электрокардиография.— М.:
Наука, 1981.— 168 с.
14. Пат. 4066066. США. Electronic pulse feeling device for prac-
tice of diagnosis in oriental medicine/Нее Soo Pack. Заявл.
3.01.78. Приоритет 30.10.75.
15. Пат. 2262952. Франция. Demande de brevet d'invention/Dar-
ias Jean-Clande. Заявл. 30.10.75. Приоритет 8.03.74. При-
бор для определения и регистрации характеристик арте-
риального радиального пульса.
16. А. с. 736955 (СССР). Устройство для регистрации пуль-
са/ Г. Я. Гельман, О. Н. Домбровский, В. М. Острецов.—
Опубл. в Б. И., 1980, № 20.
17. Игумнов И. П. К вопросу об аурикулокардиальном реф-
лексе // Тез. докл. I Областной научно-практич. конферен-
ции «Современные проблемы рефлекторной диагностики».—
Ростов н/Д, 1984.— С. 165—167.
18. Анишкина Н. М., Антонец В. А., Голованова Н. Н., Шме-
лев И. И. Пьезокерамический датчик давления «Пульс» //
Мед. техника.— 1978. № 1.— С. 29—32.
19. Преобразователь для сфигмоартериографии типа ПСА-02 //
Техническое описание и инструкция по эксплуатации по-
лиграфов электронных П4Ч-02, П6Ч-01, П8Ч-01, 1981.
20. Преобразователь для плетизмографии типа ППВ-02 //Там же.
21. Малов В. В. Пьезорезонансные датчики.— М.: Энергия,
1978.— 248 с.



В . В. Бороноев, С. А. Дудин, В. Н. Поплаухин

ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПУЛЬСОГРАММ
Трудности обработки экспериментальных данных,
получаемых в процессе медико-биологических иссле-
дований, связаны со сложностью изучаемых процессов,


77
их нестационарностью, нелинейностью и взаимозави-
симостью, а также с необходимостью анализа больших
массивов информации, что с неизбежностью требует
привлечения количественных методов. Для количест-
венного апализа данных широко используется вычис-
лительная техника, в основе работы которой лежат ма-
тематические методы, поэтому ЭВМ рассматривается
как важный инструмент исследования в медицине и
биологии, позволяющий, в частности, проводить ста-
тистическую обработку процессов, сравнение записей,
произведенных в разное время, создание архивов
[1-3].
Значительное число работ, в которых использова-
лись вычислительные устройства, посвящено распозна-
ванию образов — проблеме, которая, применительно
к исследованию, например, кровообращения, охваты-
вает широкий круг вопросом — от распознавания от-
дельных элементов кривых до постановки диагноза [4].
Программа нашего эксперимента включает опрос
датчиком с определенной частотой; предварительную
обработку данных; принятие решения на основе зало-
женной гипотезы.
Необходимость многопараметрической регистрации,
сбора информации о системе по многим каналам и опе-
ративного получения расчетных данных в реальном
масштабе времени с целью проведения автоматиче-
ской диагностики состояния здоровья человека по
пульсу, согласно канонам пульсовой диагностики ти-
бетской медицины, делает необходимыми разработку и
использование аналого-вычислительного комплекса.
Блок-схема применяемого нами измерительно-вычис-
лительного комплекса приведена на рис. 1.




L.
Гас. /. Блок-схема измерительно-вычислительного комплекса.
1 — объект исследования; г — блок датчиков с коммутатором; 3 — ана-
логовый усилитель; 4 — аналого-цифровой преобразователь АЦП; .5 —.
микроЭВМ «Элептроника-СОМ»; в — самописец; 7 — осциллограф.


78
Датчики служат для преобразования различных
видов энергии, например, механической энергии пуль-
сового толчка, в электрический сигнал (напряжение,
ток), удобный для последующей обработки.
В качестве аналогового усилителя используется
дифференциальный усилитель (рис. 2) с обратными
связями по постоянному току, высоким коэффициентом
усиления, высоким входным полным сопротивлением и
большим коэффициентом ослабления синфазного сигна-
ла. Такие приборы используются для усиления малых
дифференциальных сигналов, приходящих от датчиков
(тензодатчиков), к которым могут быть примешаны
большие синфазные сигналы или постоянные уровни
[5, 6].
Функциональное назначение основных элементов
схемы следующее. Микросхемы А1 и А2 (К14ОУД6) ис-
пользуются в качестве повторителей сигнала с большим
иходным сопротивлением. На микросхеме А3 собран
дифференциальный каскад усиления с коэффициентом
усиления, определяющимся отношением сопротивлений
ЯЪ1ИЯ, равным 10. Резисторы 7?20, 7?21, 7?22 устраняют
смещение нуля на выходе усилителя, вызванное вход-
ным током сдвига, характеризующим разность двух
входных токов. Для увеличения коэффициента ослаб-
ления синфазного сигнала сопротивления В3, Rd и
Л5, Re должны быть подобраны с точностью до 0,1 % [5 ].
Оконечный каскад усиления (микросхема At) собран
по схеме неинвертирующего усилителя, коэффициент
усиления которого определяется отношением (7?9 +
-г RVI)/(RS + /?i:1 + Ro [- Ru) и может быть уста-
новлен с помощью выключателя Вк. 1 равным 10 и
10). Более точно коэффициент усиления усилителя
устанавливается резистором R13. Все микросхемы име-
ют корректирующие /?С-цепи.
Схема подстройки нуля на выходе усилителя состо-
ит из многооборотного потенциометра Rlb и делителей на
резисторах Rie— R19. Предел регулировки входного па-
пряжения равен + 2В. Высокочастотные шумы на выхс-
де усилителя устраняются фильтром, состоящим из ин-
дуктивности L, и конденсаторов С5—С-,. При исполь-
зовании усилителя с датчиками пульса, имеющими не-
симметричный выход, один из входов усилителя под-
ключается к клемме «Земля». Для подавления помех в
цепи питания усилителя используются конденсаторм
80
it О
ЦэЫХ1 В




0,2

6 10
4

Рис. 3. Амплитудная (а) и частотная (б) характеристики усили-
теля.

С8 и СЙ. Основные технические характеристики уси-
лителя следующие.
Чувствительность, В 10-10-°
Динамический диапазон по напря-
жению, дБ 60
Входное сопротивление, кОм 470
Полоса рабочих частот, кГц 0-8
Коэффициент усиления 100;1000
Дрейф «нуля», приведенный ко
0,1-10" 3
входу, В
Нелинейность амплитудной харак-
теристики, % 1
Амплитудная и частотная характеристики усили-
теля приведены на рис. 3.
Для последующего анализа линейно усиленный
аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой
преобразователь АЦП и в управляющую микроЭВМ
«Электропика-бОМ».
Остановимся подробнее на цифровой части измери-
тельно-вычислительного комплекса.
Для оперативной обработки биомедицииской ин-
формации, в частности пульсограмм, комплектует-
ся измерительно-вычислительный комплекс (ИВК)
«Пульс-1» на базе микроЭВМ «Электроника-бОМ» [7].
В его состав (рис. 4) входят процессор «Электроника-
60» (М2), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ),,
видеотерминал РИН-609, фотосчитывающее устрой-
ство «READMOM-1000», перфоратор ПЛ-150М, крейт
КАМАК и аналого-цифровой преобразователь АЦП-11.
Оперативное запоминающее устройство полупровод-
никового типа с объемом памяти 32к 16-разрядных слов
конструктивно выполнено на одной печатной плате.

81
А

1
I—i г -1

L_J l_ _J L J



1Г1
I I


I ! !


1
—1*
Адапт




о
я

1

I as
а
a>
X
о
(S
as
Я
О.
t

Si
5

I 3
Он




V
82
Старший банк ОЗУ объемом 4к слов не используется,
так как адресное пространство от 28 до 32к в микро-
ЭВМ «Электроника-60» занято под системные регистры
и регистры внешних устройств.
Видеотерминал РИН-609 и фотосчитывающее уст-
ройство «READMOM-1000» подключены к микроЭВМ
«Электроника-60» через переделанное устройство уп-
равления В1.
Устройство управления В1 предназначено для под-
ключения к микроЭВМ «Электроника-60» электриче-
ской пишущей машинки (ЭПМ) «Консул-256» или «Кон-
сул-260.1» и фотосчитывателя FS-1501 производства
ЧССР. Однако в сравнении с ЭПМ видеотерминал
РИН-609 представляет больше удобств, поскольку
падежность и скорость вывода информации на экран
у него значительно выше («Консул» ^ 10 зн/с, РИН-609
— несколько сотен зн/с). Кроме того, РИН-609
не требует бумаги для печати промежуточной информа-
ции и работает практически бесшумно.
Устройство управления В1 состоит из двух схем: схе-
мы управления ЭПМ «Консул» и схемы управления фото-
считывателем FS —1501. Схема управления фотосчитыва-
телем FS-1501 практически оставлена без изменений. Из-
менения осуществлены в схеме управления ЭПМ «Кон-
сул», состоящей из трех частей: ввод информации; вы-
вод информации на ЭПМ «Консул»; схема прерываний.
Схема 1 (ввод информации) состоит из трапзистор-
пых преобразователей отрицательного уровня в уро-
вень транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), ин-
верторов, схемы преобразователя кодов, предназна-
ченного для преобразования кода нижний — верхний
регистр (HP—ВР) ЭПМ «Консул», запоминающего ре-
гистра и канальных передатчиков. В схему 2 (вывод
информации) входят канальные приемники, запоми-
нающие регистры, преобразователи кодов (ПК) я си-
ловые транзисторы, запускающие электромагниты ЭПМ
«Консул». Схема 3 (схема прерываний) служит для
установки запроса прерывания процессора «Электро-
ника-60» при работе внешних устройств (ЭПМ «Кои-
сул», FS-1501).
Для получения возможности обмена сигналами меж-
ду видеотерминалом РИН-609 и устройством управле-
ния В1, в последнем осуществлены следующие изме-
нения. Поскольку видеотерминал РИН-609 имеет пря-

83
мук» логику, соответстиунмп.ую ГОСТ 13052-74, т. е.
логический «0» +0,4 В, логическую «1» + 2,4-^-3,5 В,
и переключение регистров (HP—ВР) происходит в
РИН-609, из схемы 1 отключены ПК и инверторы.
Сигналы с преобразователей уровня подаются непо-
средственно на запоминающий регистр. Так как видео-
терминал РИН-609 пе требует силовых элементов и ПК.
которые преобразуют код КОИ-7 в токовые посылки
ЭПМ «Консул», то ПК и силовые транзисторы отклю-
чаются и информация в РИН-609 заносится непосред-
ственно с запоминающих регистров. Таким образом,
организован обмен информацией между процессором
«Электроника-60» и РИН-609. Однако скорость обмена
информацией определяется одновибратором «Пауза» в
схеме 3, который и задает вывод информации с часто-
той <^ 10 зн./с. Для увеличения скорости обмена одно-
вибратор отключается, а па триггер управления преры-
ванием подается сигнал готовности РИН-609, чтобы
ввод информации производился по готовности РИН-
609 к приему информации.
Кроме того, к устройству управления В1 должен
подключаться фотосчитыватель FS-1501, работающий
в старт-стоповом режиме, т. е., процессор «Электро-
ника-60» вырабатывает сигнал «Ввод», который устрой-
ством управления В1 преобразуется в сигнал фотосчи-
тывателя «Старт». Фотосчитыватель начинает вводить
перфоленту. После выработки сигнала «Сихрониза-
ция» (по освещению в FS-1501 фотоэлемента «Синхро-
дорожка»), устройство управления В1 вырабатывает
сигнал «Стоп», останавливает ввод перфоленты, пере-
дает прочитанный код в «Электронику-60» и ожидает
прихода следующего сигнала «Старт».
В таком же режиме должен работать и фотосчиты-
ватель «READMOM-1000». Для этого в его схему вне-
сены следующие изменения: 1) включен режим старт-
стоповой работы («READMOM-1000» имеет три разных
режима работы); 2) заменены элементы радиоэлектрон-
ной аппаратуры (РЭА), обеспечивающие временные ха-
рактеристики фотосчитывателя в соответствии с вре-
менными характеристиками устройства управления В1«
Кроме того, фотосчитыватель «READMOM-1000»
формирует инверсный по уровню напряжения сигнал,,
т. е. для В1 логический «0» ^ +0,4 В, а логическая
«1»—2,4-нЗ,5В, в то время как для «READMOM-1000»


84
логический «О»— -{-2/i-r3,5B, а логическая «I» ^ + ,
Поэтому для согласования устройства управления
В1 и фотосчитывателя «READMOM-1000» на выход
последнего подключены инверторы на транзисторах.
В измерительно-вычислительный комплекс «Пульс-1»
входит также перфоратор ПЛ-150М, соединенный
с «Электроникой-60» стандартным устройством уп-
равления В21. Перфоратор позволяет выводить на
перфоленту из памяти «Электроники-60» любые симво-
лы и программы со скоростью 150, 100 и 75 символов в
секунду.
Для получения более широких функциональных
возможностей ИВК «Пульс-1» к ней подключен крент
КАМАК. Подключение крейта к микроЭВМ «Электро-
ника-бОМ» осуществляется с помощью адаптера и кон-
троллера К-16, обеспечивающих обмен информацией
между общей шиной «Электроники-60» и магистралью
крейта КАМАК. Контроллер К-16 вставляется в крейт
КАМАК в виде блока и соединяется с адаптером, встав-
ленным в разъемы «Электроники-60», монтажной шиной.
Для возможности обработки на ЭВМ аналоговой
информации в крейт КАМАК включен аналого-цифро-
вой преобразователь АЦП-11.
В качестве программного средства взята опера-
ционная система QUASIC, предназначенная для напи-
сания, отладки и выполнения программ на мини- и
микроЭВМ в малых конфигурациях. Язык этой опе-
рационной системы имеет средства для работы с аппа-
ратурой в стандарте КАМАК. На ней написана и от-
лажена программа для проверки работы блоков крейта
КАМАК (контроллера К-16 и АЦП-11).
В памяти «Электроники-60» QUASIC занимает об-
ласть размером 8к. Остальные 20к выделяются для
программы, массивов, переменных пользователя. QUA-
SIC позволяет набрать программу с клавиатуры или
загрузить ее с внешнего устройства, получить распе-
чатку текста, внести любые изменения, компилировать и
запустить программу на выполнение. Отладка программ
облегчается тем, что выполнение программ можно
запустить с любого оператора и остановить программу
после любого оператора, просмотреть и при необхо-
димости изменить переменные. QUASIG обладает такжэ
возможностью диагностики ошибок программы,



85
В дальнейшем предполагается расширить измери-
тельно-вычислительный комплекс с целью увеличения
его функциональных возможностей и удобства поль-
зования.
Действительно, существующий вариант системы
позволяет работать лишь с перфолентами, т. е. имеется
возможность вводить перфоленту с помощью фотосчи-
тывателя и выводить на перфоленту массивы и отла-
женные программы. Имеется также возможность вы-
водить и редактировать листинг программы на экране
видеотерминала. Однако перфоленточная система не
удобна в работе по следующим причинам: на ленте не-
достаточная плотность информации, что приводит к
громадному расходу перфоленты при записи больших
массипоп данных; перфолента легко рвется и приходит
в негодность после 20—30 вводов через фотосчитыла-
тель; перфолента сильно электризуется, что может при-
водить к сбоям ИВК.
Расширение комплекса будет происходить путем
соединения с микроЭВМ накопителя на гибких маг-
нитных дисках (НГМД)РЬх45Д2 через интерфейс И1,
обеспечипающий обмен данными. Емкость одного дис-
ка составляет 0,25 мбах^та, что позволяет загрузить
операционную систему, все прикладные и тестовые
программы, а также часть данных. Это даст возмож-
ность сколько угодно загружать память «Электрони-
ки-60» и надежно работать даже при сбоях системы.
Как отмечено выше, для хранения больших масси-
вов данных перфолента не годится, а емкость НГМД
недостаточна. Поэтому данные необходимо хранить на
магнитной ленте. Для этого в состав комплекса не-
обходимо включить накопитель па магнитной ленте
(НМЛ) ИЗОТ 5003, подключаемый через устройство
управления 15 ВВ МЛ 10-01 к общей шине «Электро-
ники-60» или кассетный магнитофон, подключаемый к
комплексу через крейт КАМАК и привод магнитофона,
вставляемого в крейт КАМАК.
Дальнейшее увеличение удобства работы связано с
подключением интерфейса VT-DZM к микроЭВМ
«Электроника-60». Интерфейс VT-DZM позволит сое-
динить с «Электроникой-60» дисплей «Видеотон-340» и
устройство быстрой мозаичной печати DZM-180M.
«Видеотон-340» устойчивее к помехам по сравнению с
РИН-609, на его экране располагаются 24 строки (у

86
РИН-С09 — 12 строк). DZM-180 позволит выводить лис-
тинг программы и результаты расчета ЭВМ на бумагу
со скоростью до 180 символов/с.
Основной характеристикой любого АЦП является
быстродействие. Действительно, быстродействием АЦП
определяется частота дискретизации аналогового сиг-
пала, которая, в свою очередь, определяет точность его
оцифровки. Согласно теореме Котельникова, частота
дискретизации аналогового сигнала не менее чем вдвое
должна превышать наиболее высокочастотную состав-
ляющую спектра этого сигнала [8, 9].
Для выяснения вопроса о том, сигналы какой на-
ивысшей частоты можно принимать и обрабатывать с
помощью АЦП-11, нами проведено исследование по
приему дискретных сигналов с АЦП-11.
Методика исследования следующая. «Электроника-
60» через крейт — контроллер К-16 запускала цикл
преобразования АЦП-11 (аналогового сигнала в цифро-
вой). Затем «Электроника-60» считывала оцифрованный
сигнал и заносила в память. При считывании сигнала
цикл преобразования запускался вновь и т. д. Хотя по
техническим характеристикам цикл преобразования
АЦП-11 составляет 6 мке, или около 150 000 опросов/с,
операции передачи сигналов в «Электропику-60», запи-
си в память существенно снижают скорость приема
сигналов.
Исследование показало, что скорость приема и за-
писи информации в память «Электроники-60» состав-
ляет около 2000 опросов/с. А это означает, согласно
теореме Котельникова, что мы можем принимать и об-
рабатывать аналоговые сигналы без накопления с выс-
шей составляющей спектра не более 1000 Гц. Однако в
частотный диапазон 0—1000 Гц входит большинство
сигналов вырабатываемых организмом человека [10] и
для наших исследований такая частота является до-
статочной.
Оценим ошибки квантования по амплитуде. В АЦП-
11 содержится 11 разрядов, причем один разряд зна-
ковый, т. е. для квантования по амплитуде отводится
10 разрядов.
При цифровой обработке дискретизированных ана-
логовых сигналов ошибка квантования обычно рас-
сматривается как сигнал аддитивного шума. Отпошэ-
ние мощности сигнала и мощности шума является по-

87
лезной мерой их относительных уровней. При исполь-
зовании логарифмического масштаба отношение сиг-
нал/шум равно [8]:
10 lg (<х?/<*ш) = 6,02 Ъ + 10,79 + 10 lg (<т*),
где Ох — среднее квадратическое отклонение сигнала;
( ш — среднее квадратическое отклонение шума; Ъ —
7
число разрядов. Видно, что отношение сигнал/шум уве-
личивается примерно на 6 дБ на каждый разряд и для
десяти разрядов составляет около 60—70 дБ, т. е.
является достаточно высоким, чтобы пренебречь ошиб-
кой квантования по амплитуде.
Эксперименты |8] показали, что при трехбитовом
квантовании спектр ошибок квантования похож на
спектр сигнала, при восьмибитовом — спектр ошибки
квантования уже является белым шумом, автокорреля-
ционная функция которого стремится к пулю при уве-
личении длины выборки.
Для нашего случая 10-битового квантования ошиб-
ка квантования еще более похожа на белый шум и от-
ношение сигнал/шум примерно на 12 дБ больше, чем
для восьмибитового квантования.
Для контроля за результатами обработки пульсо-
грамм в комплекс включен цифро-аналоговый преобра-
зователь ЦАП 2 x 8 . ЦАП 2 x 8 позволяет выводить на
графопостроитель как первоначальные пульсовые кри-
вые, вводимые через АЦП-11, так и результаты обра-
ботки этих кривых (например, после фильтрации,
спектральных преобразований и т. д.).
Как было сказано выше, уже при восьмибитовом
квантовании сигнала спектр ошибки квантования яв-
ляется белым шумом, поэтому аналоговый сигнал, по-
лученный с помощью ЦАП 2 x 8 , удовлетворяет на-
шим требованиям.
Итак, созданный к настоящему времени ИВ К
«Пульс-1» позволяет:
1) набирать, редактировать и выводить на перфолен-
ту программы обработки данных;
2) опрашивать через крейт КАМАК аналого-циф-
ровой преобразователь АЦП-11 и вводить в память
оцифрованный им аналоговый сигнал;
3) выводить на перфоленту оцифрованный аналого-
вый сигнал (в частности^ нульсограммы)1 создавая банк
данных;

88
4) просчитывать пульсограммы с помощью про-
грамм обработки данных, выявляя их статистические,
спектральные и другие характеристики.
Таким образом, созданная к настоящему времени
первая конфигурация ИВК «Пульс-1» позволяет осу-
ществлять статистическую обработку пульсовых дан-
пых, отлаживать программы, а также создавать банк
пульсограмм в цифровом виде на перфоленте.
Вычислительный комплекс кроме анализа и мате-
матической обработки экспериментальных данных мо-
жет быть использован для расчета и проверки качества
разработанных моделей, например, моделей движения
крови в кровеносных сосудах и распространения воли
давления в артериальном древе. Это связано с тем, что
понимание явлений течения крови и распространения
пульсовой волны является важным шагом в исследо-
вании механизмов, осуществляющих управление и ре-
гуляцию в системе кровообращения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Самойленко А. В., Орлов В. А. Использование вычислитель-
ных методов и моделирования при изучении сердечно-сосу-
дистой системы // Методы исследования кровообращения.—
Л.: Наука, 1976.— С. 241—270.
2. Сергеев Н. П., Вашкевич Н. П. Основы вычислительной
техники.— М.: Высшая школа, 1973.
3. Кокс Дж. Р. Специализированные цифровые вычислительные
машины в биологии // Вычислительные устройства в био-
логии и медицине.— М.: Мир, 1967.— С. 298—332.
4. Вульфсон И. Н., Гурин Л . С , Солодун Л . А. Диагностика
сосудистых дистоний у детей как задача дпскримпнантного
анализа // Методы сбора и анализа информации в физиоло-
гии и медицине.—М.: Наука, 1971.—С. 233—236.
5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники.— М.: Мир,
1983.— Т. 1.— 598 с.
6. Нестеренко Б. К. Интегральные операционные усилители.—
М.: Энергоиздат, 1982.— 128 с.
7. Электронная вычислительная машина «Электроника-бОМ».—
Воронеж: ЦНИИ «Электроника», 1978.
8. Опенгейм А. В., Шафер Р. В. Цифровая обработка сигна-
лов: Пер. с англ./Под ред. С. Я. Шаца.— М.: Связь, 1979.—
416 с.
9. Микрокомпьютерные медицинские системы: Проектирование
и применение/Г. Фурно, Д. Дас, Г. Спренгер и др.: Пер.
с англ.— М.: Мир, 1983.— 544 с.
10. Палеев Н. Р., Каевицер И. М. Атлас гемодпнамических ис-
следований в клинике внутренних болезней (бескровные
методы).— М.: Медицина, 1975.— 238 с.


89
В. С. Логвинов

МЕТОД ДИАГНОСТИКИ ПО ПАРАМЕТРАМ
КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ И ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ
В СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЕ


ФИЗИЧЕСКАЯ ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ
ПУЛЬСОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Основным фактором возникновения пульсовых ко-
лебаний в сосудистой системе является периодический
выброс определенного объема крови из желудочков
сердца в аорту, что приводит к появлению и распро-
странению волны давления, вызывающей расширение
артерий, которое и называется пульсом.
Слово «пульс» пришло в современные европейские
языки из латинского, в котором основное значение сло-
ва pulsus — удар, толчок. В то же время в основе эти-
мологии соответствующего китайского слова лежит
морфологическое понятие. Пульс обозначается иеро-
глифом «мо». Основное его значение — система крове-
носных сосудов и вообще разветвленная система (про-
жилки на листьях, горные хребты). Так же и в тибет-
ском языке слово «ца» («рца») означает: пульс, арте-
рии, вены, корни растений.
Кровеносная система, будучи разветвленной систе-
мой эластичных трубок, создает условия для возникно-
вения стационарного тока крови в капиллярном русле,
несмотря на пульсирующий характер движения в ар-
териях и венах. Физические процессы гемодинамики
весьма сложны. Попытки моделирования и математи-
ческой формализации их отражены в таких разделах
физиологии, как реология крови и биомеханика кро-
веносных сосудов.
Интересующий нас артериальный периферический
пульс является результатом взаимодействия различ-
ных колебательных и волновых процессов. Объемная
пульсовая волна, по-видимому, слагается из двух ти-
пов волн: связанных с выбросом и перемещением систо-
лического объема крови и созданных гидравлическим
ударом, возникающим в фазу максимального изгнания
крови. Скорость распространения пульсовой волны
весьма сильно отличается от линейной скорости крови


90
и от объемной скорости кровотока. В разных участках
сосудистой системы эти скорости также различны и за-
висят не только от упруговязких свойств сосудистых
стенок, но и от места этих сосудов в сложной анатоми-
ческой структуре сосудистой системы [1].
В общем форма объемной пульсовой волны опреде-
ляется главным образом процессом изгнания крови из
желудочков сердца и колебательными явлениями, воз-
никающими как в самом сердце, так и в близлежащих
артериальных сосудах, а также демпферирующим влия-
нием сосудр1Стой стенки и свойствами окружающих ее
органов и тканей.
Данная формулировка не отражает во всей полноте
сложную физическую природу пульсовых колебаний,
так же как и обычные методы регистрации пульса да-
ют нам лишь частные компоненты названного процесса.
Так, например, метод сфигмографии непосредственно
позволяет регистрировать колебательные движения
стенки артерии на определенном участке как отражение
основного колебательного процесса, совершаемого
кровью вдоль кровеносного русла. Другими методами
можно оценить изменения давления в кровотоке, соб-
ственную сократительную активность сосудистой стен-
ки, ее упруговязкие свойства, реологические и электри-
ческие свойства крови и связанные с ними структурные
особенности потока эритроцитов, а также другие ас-
пекты гемодинамики. При таком более широком подхо-
де необходимо дать общее определение понятию «пульс».
Назовем пульсом комплекс колебательных и вол-
новых процессов на определенном участке сердечно-
сосудистой системы, отражающих деятельность различ-
ных структурно-функциональных элементов сердечно-
сосудистой системы и регулирующие влияния на них
со стороны ЦНС, гуморальной и мышечной систем.


ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
ПУЛЬСОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Данное выше определение пульса основывается на
литературных источниках и результатах собственных
исследований. Действительно, применяя различные
способы регистрации периферического пульса, мы мо-
жем получить представление о деятельности всех


91
структурно функциональных звеньев того круга кро-
вообращения, на периферии которого установлены дат-
чики. Методы сфигмографии и пьезопульсографии дают
возможность оценить упруговязкие свойства стенок
крупных артерий. Соответствующий анализ кривых
(скоростных компонентов и волн ускорения) дает све-
дения об изменениях давления в кровотоке и позволяет
оценить сократительную активность сердца [1]. По
особенностям дикротической волны можно судить о ве-
личине периферического сопротивления [2]. Оценка
венозного оттока возможна при использовании плетиз-
мографических методов регистрации пульса [3]. Кроме
того, на кривой периферического пульса удается за-
мерить время изгнания крови из желудочков сердца
[4], которое, в свою очередь, может служить основой
для определения ударного и минутного объемов сердца
[5] — важнейших гемодинамических параметров.
При изучении достаточно больших отрезков запи-
сей пульса оказывается, что изменения во времени от-
дельных компонентов пульсовых кривых носят отно-
сительно самостоятельный характер. Можно предполо-
жить по аналогии с ритмологическим подходом к дина-
мике сердечных сокращений [6], возможность оценки
нервных и гуморальных регуляторных влияний па
сократительную активность сосудистой системы и
сердца.
Рассматривая медленноволиовые процессы в сер-
дечно-сосудистой системе, можно попытаться выявить
активность, связанную с возбуждением вазомоторного
центра в ЦНС [7], а также метаболическими и гумораль-
ными влияниями, к которым особенно чувствительны
гладкомышечные клетки сосудистых стенок.

ДАТЧИКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
РЕГИСТРАЦИИ ПУЛЬСА

В настоящее время в медицинской практике и фи-
зиологии используются десятки различных методов я
вариантов методов регистрации пульса [8]. В каждом
случае выбор датчиков, методов регистрации и обра-
ботки пульсовых кривых зависит от поставленных
вадач.
Сравнение различных методов показало, что наи-
более пригодным в условиях двигательной активности


92
человека методом регистрации пульса является фото-
плетизмографический метод — удобный в работе, по-
мехоустойчивый и информативный [9]. Существуют
миниатюрные датчики, работающие по принципу от-
раженного света, способные регистрировать пульс в
любой точке тела [10].
При проведении диагностических процедур в кли-
нике в условиях ограничения подвижности пациента
перспективным (при некотором усовершенствовании)
является метод артериальной пьезопульсографии [11],
а также метод, использующий емкостные датчики [12].
На пути увеличения диагностической ценности
пульсовых кривых стоит серьезная преграда, заклю-
чающаяся в трудностях метрологической стандартиза-
ции методик. Эта проблема, вероятно, будет решаться
на стадии конкретизации тех физических величин, ко-
торые мы окончательно выберем в качестве информа-
тивных параметров.
В ходе экспериментальной работы возникло убеж-
дение в том, что при углубленном исследовании пульса
необходима автоматизация хотя бы первичной обработ-
ки и выделения информативных параметров. На первых
стадиях обработки наиболее удобно использовать ана-
логовые ЭВМ и анализаторы спектров, с тем чтобы
иметь возможность для параллельной регистрации ос-
новного сигнала и ряда производных параметров не-
посредственно в ходе эксперимента. Для проведения
дальнейшей машинной обработки необходимо исполь-
зовать магнитные регистраторы.


ИНФОРМАТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ПУЛЬСОВЫХ КРИВЫХ


При рассмотрении большого количества данных,;
получаемых при анализе пульсовых кривых, оказы-
вается, что интересующее нас качество пульса, напри-
мер величина упругости стенки артерии, может ха-
рактеризоваться рядом параметров. Поэтому задача
первого этапа исследования пульса заключается в вы-
явлении и целенаправленном выборе наиболее инфор-
мативных параметров, исходя из определенных физио-
логических концепций.

93
11иДг>;>\1ЯТ!11'!!ые парпмртры пу.ш ^ п ы х к р и н ' п цож-
но подразделить на первичные (амплитудные, времен-
ные и частотные); производпые от первичных, получен-
ные путем несложных математических преобразова-
ний; статистические показатели, характеризующие
закономерности изменения значений параметров во вре-
мени; показатели корреляционных зависимостей; обоб-
щенные показатели, характеризующие деятельность
сердечно-сосудистой системы и состояние организма в
целом.
Ниже приводятся данные, могущие служить осно-
вой для разработки методой автоматизированного ана-
лиза пульсовых кривых фотоплетнзмограммы. Пока-
ватели и методы обработки взяты главным образом из
литературных источников, относящихся к методике
электроплетизмографии, дающей тип кривой, близкий
по характеру и физиологической интерпретации к кри-
вой фотоплетизмограммы, а также из работ, посвя-
щенных сфигмографии и другим методам пульсографпн
[1, 3, 8, 9, 13].
Объемный пульс, регистрируемый с помощью фо-
топлетизмографического (ФПГ) датчика, представлш-т
собой комбинацию изменений артериального, капил-
лярного и венозного объемного кровотока па данном
участке тела. Причем в генезе пальцевой фотоплетиз-
мограммы основную роль играют венозные сосуды кожи.
Характер пульсовой кривой зависит от таких факто-
ров, как систолический выброс, интенсивность кровото-
ка, вязкость крови, состояние сосудистой стенки, соот-
ношение прекапилляриого и иосткагшллярного давления
и пр. Характер медленноволновой ритмики отражает
деятельность центральных вазомоторных механизмов.
Пульсовая волна кровенаполнения (объемная фото-
плетизмограмма) имеет следующие основные компоненты
(рис. 1): крутой систолический подъем от нулевой ли-
нии до максимума (АК) — анакротическая фаза, где
различают два участка — период быстрого кровена-
полнения от начала восходящей части волны до точки
наиболее крутого ее подъема (АС), что соответствует
проекции вершины дифференциальной ФПГ на объем-
ную, и период медленного кровенаполнения от точки G
до вершины (СК). Нисходящая часть кривой характе-
ризуется медленным спуском и соответствует катакро-
тической фазе пульсовой волны (KB). На ней распола-

94
1. Информативные параыетпы и соотношение фаз ФПГ,
Рис.
ЧКГ и ДФПГ.
I — объемная фотоплетизыотамма; I I —электрокардиограмма; I I I —»
дифферрнпиальная фотоплетизмограмма.



гается так называемая дикротическая волна (МДВ).
В некоторых случаях может также появляться в конце
катакротической фазы перед началом следующего цик-
ла волна небольшой амплитуды, называемая «венозной
волной» (V).
Медленноволновые колебания в ФПГ проявляют се-
бя как в колебаниях изолинии с различной длительно-
стью периодов (от 5—10 с до десятков минут) и с раз-
личной регулярностью, так и в относительно незави-
симых колебаниях параметров отдельных компонентов
пульсовой кривой (амплитудных и временных).
Медленные волны первого порядка обусловлены или-
яяием дыхательных движений непосредственно на фи-
зические условия гемодинамики, а также влиянием
проприоцеитивной импульсации и возбуждения дыха-
тельных центров на систему регуляции кровообра-
щения.


95
Волны второго и более высоких порядков обуслов-
лены наличием циклических процессов в системе нерв-
ной и гуморальной регуляции гемодинамики.
При анализе пульсовых кривых выделяются сле-
дующие информативные параметры.
Амплитудные характеристики пульсовой волны.
1. Максимальная амплитуда пульсовой волны Иг,
определяемая по отношению к величине стандартного
калибровочного импульса. Является показателем ве-
личины пульсового кровенаполнения исследуемой об-
ласти и пропорциональна соотношению объемов прито-
ка артериальной крови и оттока венозной крови в мо-
мент максимального растяжения сосудистого ложа. На
величину Н2 значительно влияют ударный объем крови
и тонус сосудистой степки и слабо— частота сердечных
сокращений и артериальное давление.

<<

стр. 3
(всего 5)

СОДЕРЖАНИЕ

>>