Измерение основных количественных параметров реограммы схематически представлено на рис. 1.

Устройство реографа

Регистрация реограмм осуществляется с помощью реографов (рис. 6.2). Последние состоят из следующих основных элементов: генератора высокой частоты, преобразователя «импеданс-напряжение», детектора, усилителя, фильтра, калибровочного устройства, дифференцирующей цепочки, регистратора.

Перед регистрацией реограммы необходимо выждать 5 – 8 мин, чтобы дать возможность исследуемому адаптироваться к внешним условиям. Запись кривых ведется синхронно с электрокардиограммой во 2-м отведении, при задержке дыхания на неполном выдохе, в положении лежа или сидя, после 10 – 15-минутного отдыха. Кожу под электродами предварительно обезжиривают, смазывают специальным гелем. Скорость движения бумаги 50 мм-с"1, стандартный калибровочный сигнал сопротивления — 0,1 Ом, что соответствует 10 мм.

Биологические ткани, в том числе ткани тела человека, способны проводить электрический ток. Основными носителями заряда в них являются ионы. Наибольшей удельной электропроводимостью, то есть наименьшим удельным сопротивлением, обладают ярко выраженные электролиты - спинномозговая жидкость и кровь. Жировая, костная ткани, а также сухая кожа, имеют очень малую электропроводность.

Рис. 6.2. Современный реограф

Рассмотрим простейшую схему измерения сопротивления какого-либо органа или участка тела (рис. 3, а). Если - сила тока, протекающая через участок тела и измеряемая миллиамперметром , - напряжение между электродами, измеряемое вольтметром , то сопротивление должно изменяться в такт с сердечными сокращениями, поскольку во время них происходят изменения кровенаполнения этого участка.

а)

б)

Рис. 6.3 а) - Схема, позволяющая измерять сопротивления участка тела человека с помощью зондирования постоянным током; б) - зондирование переменным током.

Однако, практически эти изменения так малы (десятые доли Ом и меньше), что не могут быть надежно зарегистрированы на фоне большого общего сопротивления участка (обусловленного большим сопротивлением кожи, межтканевых границ раздела, переходным сопротивлением кожа- электрод и др.). Кроме того, истинное сопротивление участка тела на постоянном токе вообще трудно зарегистрировать из-за возникающей поляризации тканей и появления дополнительных зарядов на электродах.

По этим причинам в медицинской реографии не используется постоянный ток, а вместо него применяется переменный ток большой частоты (порядка 100 кГц). При подаче на электроды переменного напряжения (рис. 3,б) в цепи исследуемого объекта протекает переменный ток.

В тканях тела человека структур, обладающих индуктивными свойствами, не обнаружено. Однако клеточные мембраны, а также границы раздела между различными тканями в определенном смысле подобны конденсаторам (при прохождении тока в них возникает двойной электрический слой зарядов), поэтому любой участок тела обладает более или менее значительной электрической емкостью. Известно, что присутствующая в электрической цепи емкость оказывает переменному электрическому току сопротивление, величина которого обратно пропорциональна частоте тока (т.е. чем выше частота, тем меньше сопротивление). В медицинской реографии используются частоты переменного тока порядка 100 кГц. При столь больших частотах общее сопротивление исследуемого органа или участка тела уменьшается и в значительно большей степени зависит от кровенаполнения органа. Поэтому относительные изменения сопротивления во время сердечных сокращений становятся большими, и их регистрация значительно облегчается. Причем эти изменения практически определяются лишь изменением активной составляющей полного импеданса исследуемого органа, так как емкостная составляющая на используемых частотах при изменении кровенаполнения изменяется совершенно незначительно.

Другим важным преимуществом переменного тока является то, что на больших частотах его раздражающее действие уменьшается. А именно: величина плотности порогового тока в диапазоне частот 50 - 300 кГц увеличивается прямо пропорционально частоте тока. Так, на частоте реографии ~ 100 кГц - плотность тока обычно не превышает 0,2 мА/см². Такой ток, как правило, не ощущается пациентом, и реографическое обследование является абсолютно безвредным и может повторяться многократно. Типичная блок-схема реографа представлена на рис. 6.4.

Рис. 6.4 Блок-схема реографа (пояснения в тексте).

Электроды. Существенную роль в получении высококачественных реограмм играют электроды. В настоящее время в клинике используют электроды из латуни, покрытые серебром, свинцовые или оловянные различных размеров, прямоугольной, круглой формы, в виде лент. Кожу в местах наложения электродов протирают спиртом или эфиром. Для лучшего контакта и уменьшения сопротивления предварительно смазывают кожу электродной пастой или используют прокладки, смоченные физиологическим раствором. Электроды накладывают на прокладки и фиксируют резиновыми бинтами.

Преобразователь “импеданс-напряжение” (мост Уинстона). Источником зондирующего переменного сигнала служит генератор, включенный в диагональ AC измерительного моста Уинстона. Свойства этой мостовой схемы моста таковы, что напряжение , регистрируемое в измерительной диагонали моста (разность потенциалов между точками B и D) равно нулю только в случае попарного равенства электрических сопротивлений, включенных в плечи моста ( и ). Таким образом, если в одно из плеч моста (плечо АD на рисунке 3) включить измеряемое сопротивление (участок тела человека), то колебания электрического сопротивления исследуемого объекта будут преобразованы в колебания напряжения, регистрируемого в измерительной диагонали ( ).

Детектор. При описанном способе измерения, будет представлять собой зондирующий сигнал, амплитуда которого модулирована величиной относительно медленно изменяющегося во времени сопротивления исследуемого участка тела. Таким образом, сигнал для непосредственного анализа не удобен и интересующий нас сигнал из него необходимо предварительно выделить. Разделение зондирующего сигнала и его огибающей (которая, как раз и отражает колебания сопротивления), осуществляется с помощью специального устройства – детектора.

Усиление, фильтрация и дифференцирование. Перед регистрацией или отображением сигнал с выхода детектора должен быть усилен и отфильтрован, как и в случае электрокардиосигнала. Кроме того, для получения дифференциальной реограммы сигнал с выхода фильтра подается на дифференцирующий элемент. Фильтрация, дифференцирование и отображение реограммы могут быть осуществлены с использованием специальных схем, собранных из радиотехнических элементов (в случае аналогового прибора) или реализованы программно на компьютере, если сигнал с выхода усилителя предварительно оцифровывается с помощью аналогоцифрового преобразователя (что реализуется в цифровых реографах).

Калибровка. Для установления количественного соответствия между амплитудой изменения сопротивления исследуемого объекта и величиной регистрируемого с помощью моста Уинстона напряжения служит встраиваемый в реограф калибратор, способный генерировать эталонные сигналы известной формы и амплитуды. С помощью сравнения эталонного сигнала с регистрируемой величиной, можно осуществлять измерение амплитуды реограммы непосредственно в омах.

Возможности реографии. В силу высокой информативности, простоте, малого времени проведения исследования и безопасности для пациента, реография в настоящее время является популярным методом выявления патологий различных органов человеческого организма. Метод дает возможность неинвазивного исследования гемодинамики практически любого органа или части тела. Реография позволяет изучить особенности артериального кровенаполнения органа или конечности, оценить состояние артериального тонуса, венозного оттока и коллатерального кровообращения, а также некоторых показателей центральной гемодинамики.