Лабораторные по физике

Причину появления пульсаций (осцилляций) давления в манжете и изменение их амплитуды в зависимости от среднего в данный момент времени давления в манжете можно объяснить следующим образом. В самом начале накачки степень контакта и площадь прижатия манжеты к наружной поверхности руки невысока из-за произвольного прилегания манжеты при ее установке на руку и неоднородного рельефа наружной поверхности руки.

Далее, в процессе нагнетания в манжету воздуха происходит как увеличение площади соприкосновения манжеты с рукой, так и увеличивается степень ее контакта с наружной поверхностью руки. Все это приводит к росту амплитуды пульсаций давления в манжете при механическом воздействии на нее со стороны наружной поверхности руки. Однако степень контакта манжеты с рукой близкая к максимальной наступает уже при относительно невысоком давлении в ней (ниже диастолического давления крови в артерии).

Коэффициент пропорциональности между величиной механической деформации манжеты и изменением давления в ней также будет возрастать по мере нагнетания в нее воздуха и ростом среднего давления в манжете. Приближенно эту связь можно объяснить при помощи закона Бойля-Мариотта (PV=const, при постоянной температуре). Также будем полагать, что при нагнетании воздуха в манжету, ее объем уже не меняется существенно (что справедливо уже при давлении в ней ниже, чем диастолическое давление крови в сосуде). Примем также, что механические деформации манжеты приводят к пропорциональному изменению ее объема, практически независимо от величины давления в ней. Тогда очевидно, что для сохранения PV=const, одинаковые относительные изменения объема (AV/V) вызывают одинаковые относительные изменения давления (АР/Р). Однако, абсолютные значения пульсаций давления в манжете АР (именно то, что регистрируется в осциллометрическом методе измерения АД) будут пропорциональны самой величине среднего давления в манжете.

Экспериментально установлено, что максимальная амплитуда пульсаций Ртах

(см. рис. 6) наблюдается, когда давление в манжете примерно равно среднему давлению крови в артерии. Диастолическому давлению соответствуют пульсации с амплитудой А1~Рмах/2, а ситолическому — с амплитудой А2~2/3 кРмах.

В основе технологии автоматического измерения артериального давления осциллометрическим методом лежит принцип обработки кривой давления в манжете. В соответствии с алгоритмом регистрации АД осцилляторным методом строится

73

огибающая кривая амплитуд осцилляции давления в манжете, имеющая характерную колоколообразную форму. На ней автоматически определяется максимум огибающей

(Ртах) и находятся характерные точки Aj и А2 .

Следует отметить, что при автоматизированной реализации метода Короткова, процесс измерения также сводится к обработке «колокола шумов». Только шумы в данном случае имеют звуковую природу и регистрируются миниатюрным микрофоном, встроенным в манжету.

Осциллометрический метод лишен недостатков метода Н.С.Короткова, связанных с «человеческим фактором». Он позволяет как угодно долго мониторировать АД без каких-либо негативных влияний на пациента. Однако и этот метод не лишен недостатков, связанных с зависимостью точности метода измерения АД от многих факторов, перечисленных выше.

Контрольные вопросы по теме работы

•Особенности системы кровообращения, основные контуры циркуляции крови.

•Характеристика насосной функции ЛЖ в координатах «давление-объем».

•Физический смысл закона Лапласа.

•Отметьте ограничения закона Лапласа для описания работы сердечного насоса.

•Работа, мощность и КПД сердца.

•Физический смысл уравнение Бернулли, правило Бернулли.

•Физический смысл уравнения Гагена, определение давления в любой точке сосудистой системы.

•Особенности распределения давления по большому кругу кровообращения.

•Механизм возникновения пульсовых волн.

•Физический принцип неинвазивных методов измерения артериального давления.

•Принцип метода Короткова.

•Принцип осциллометрического метода.

•Диастолическое давление и способ его определения.

•Систолическое давление и способ его определения.

•Устройство аппарата для измерения артериального давления.

74

Последовательность операций выполнения работы:

1.Убедитесь, что прибор включен.

2.Запустите программу АД.ехе. На рис.1 изображено основное окно программы с органами управления и индикации.

3.Введите в панель ввода (5) свою фамилию и группу.

4.Наденьте манжету на левую руку в соответствии с рекомендациями (см. выше).

5.Нажмите в окне программы кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ». Начнется процесс накачки воздуха в манжету и последующего стравливания воздуха из манжеты.

6.Во время цикла измерения обратите внимание на регистрируемые пульсации (график 3, рис. 7) давления в манжете. Особо отметьте, как меняются амплитуды пульсаций в зависимости от полного давления в манжете. Также обратите внимание на изменения режимов работы аппаратуры (панель 12) в процессе измерений.

7.После завершения цикла измерения программа сама остановит процесс. Сохраните полученные данные, путем нажатия на кнопку 14 (см. рис. 7). Запишите в тетрадь полученные результаты - (а) артериальное давление при накачке, (б) при стравливании и (в) средние значение, а также (г) ЧСС.

8.Измерьте АД на левой руке еще 2 раза (всего 3) с интервалом 2-3 мин, запишите данные в соответствии с пунктом 7 и вычислите среднее значение.

9.Измерьте АД на правой руке 3 раза с интервалом 2-3 мин, запишите данные в соответствии с пунктом 7 и вычислите среднее значение.

10.Не снимая манжеты с правой руки, сделайте 10 приседаний и быстро измерьте давление, запишите данные в соответствии с пунктом 7.

11.Сопоставьте значения давления для соответствующих измерений

76

ПУЛЬСОВАЯ ОКСИМЕТРИЯ

Введение

Причиной самых распространённых хронических болезней является гипоксия - недостаточное обеспечение кислородом клеток различных органов, и нарушение из-за этого нормального обмена веществ в организме. Гипоксия вызывается, во-первых, уменьшением кровотока по кровеносным сосудам - артериям и артериолам из-за сужения их просвета, во-вторых, снижением уровня передачи кислорода эритроцитами клеткам тканей. При недостатке кислорода энергетика внутриклеточных биохимических реакций нарушается, что и вызывает подавляющее большинство патологий.

Функцию переносчика кислорода в эритроцитах крови выполняет гемоглобин. Железо гемоглобина, присоединяя молекулу кислорода, не окисляется, то есть не переходит из двух- в трехвалентное состояние, а образует обратимую связь, которая сравнительно легко разрушается при соответствующих изменениях концентрации кислорода в среде. Гемоглобин (НЬ), присоединивший кислород, становится оксигемоглобином (НЮ2). Реакцию связывания кислорода гемоглобином называют оксигенацией, обратный процесс - дезоксигенацией. Не связанный с кислородом гемоглобин носит название дезоксигемоглобина. Процентное отношение количества О2, реально связанного с гемоглобином, к кислородной емкости крови называется насыщением (saturation - сатурация) гемоглобина кислородом (SaC>2 или НЮ2). Другими словами, SaC>2 - это отношение оксигемоглобина к общему количеству гемоглобина крови.

В норме насыщение артериальной крови кислородом (SaC>2 или НЮ2) составляет 96-98% . Небольшое "недонасыщение" (2-4%) объясняется некоторой неравномерностью легочной вентиляции и незначительной примесью венозной крови, которые имеют место и у здоровых людей. Снижение SaC>2 в артериальной крови называется артериальной гипоксемией. Умеренная гипоксемия характеризуется, прежде всего, снижением напряжения кислорода (PaCh), в то время как величина SaC>2 (НЮ2) более устойчива.

Насыщение гемоглобина кислородом зависит от напряжения О2 в крови (в соответствии с физическим законом действующих масс). Зависимость между парциальным напряжением кислорода в плазме (PaCh) и процентом насыщения

78