Способ определения механических свойств и тонуса кровеносных сосудов

 

Изобретение относится к медицине и физиологии и может быть использовано в клинической диагностике, экспериментальной фармакологии, нормальной и патофизиологии при изучении механических свойств сосудистой стенки и оценке тонуса кровеносных сосудов, а также связанных с ними, нарушения гемодинамики при различных заболеваниях. Цель изобретения - оценка механических свойств и тонуса кровеносных сосудов целостного организма (in vivo) - достигаетЬя. тем, что с помощью контролируемого пережатия ступенчато повышают минимальное значение внутрисосудистого давления при одновременном измерении скорости распространения пульсовой волны и затем по формуле определяют модуль упругости сосудистой стенки при заданном давлении по отношению к его значению при исходном давлении. 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1У БЛИК (д) 4 А 61 В 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4160123/28-14 (22) 10. 12.86 (46) 07.11.88. Бюл. Р 41 (71) Ленинградский научно-исследовательский нейрохирургический институт им. проф. А.Л.Поленова (72) Ю.В.Дубикайтис и Л.Г.Вайнштейн (53) 615.476(088.8) (56) Nayaski К. et al. Biorheology, 1980э Р 17э Зэ p° . 211 218 ° (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ И ТОНУСА КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ (57) Изобретение относится к медицине и физиологии и может быть использовано в клинической диагностике, экспериментальной фармакологии, нормальной и патофизиологии при изуче„„SU„„1435239 А1 нии механических свойств сосудистой стенки и оценке тонуса кровеносных сосудов, а также связанных с ними нарушениями гемодинамики при различных заболеваниях. Цель изобретения — оценка механических свойств и тонуса кровеносных сосудов целостного организма (in vivo) — достигаетея тем, что с помощью контролируемого пережатия ступенчато повышают минимальное значение внутрисосудистого давления при одновременном измерении скорбсти распространения пульсовой волны и затем по формуле определяют модуль упругости сосудистой стенки при заданном давлении по отношению к его значению при исходном давлении. 2 табл.

1435239

Изобретение относится к медицине физиологии, а именно к биомеханике сосудистой стенки, и может быть использовано в клинической диагностике и экспериментальной фармакологии при изучении механических свойств и оценке тонуса кровеносных сосудов, а так ке для выявления причин нарушения ге иодинамики при сосудистых заболева ниях.

Цель из обретения — onð едел ение меанических свойств и тонуса кровеосных сосудов целостного организма.

Способ осуществляют следующим обазом.

Ступенчато повышают минимальное начение пульсирующего внутрисосудисого давления путем контролируемого ережатия сосуда и одновременно изме- 20 яют скорость распространения пульовой волны, после чего определяют еханические свойства кровеносных соудон как отношение модуля упругости тенки сосуда при заданном давлении его значению при исходном давлении о формуле р

Гр dP (р)2

ЗО

Со (d+2h)

4

S где - =hd+h и 1

BS

= 7h, 9d (1-72 )

Е(-) (2) h (1-V ) PC>

d Е

С другой стороны

Я () д

h — - — ° ---- (4)

Эс1 дР

Уравнение растяжимости сосуда (2) мо;хет быть записано

2дб (E-V2 )

ЗЗР ()

gd d(1-V2 )

3P h

2Е(-) (5) де E — модуль упругости стенки сосуда при исходном давлении;

Š— модуль упругости стенки со1 суда при заданном давле-: нии Р

Со — скорость распространения пульсовой волны лри исходном давлении;

1 — скорость распространения пульсовой волна лри заданном давлении Р; — плотность крови;

Ро — исходное давление в сосуде.

О тонусе кровеносных сосудов суят по зависимости относительного одуля упругости от внутрисосудисто о давления.

Указанная формула получена на ос мованин математической модели рас пространения пульсовой волны в кровеносных сосудах. В модели сделано

l допущение, что кровеносный сосуд пред ставляет собой полый цилиндр с внут ренним диаметром d и толщиной стенки h.

Разделим обе части уравнения íà d .

По литературным данным отношение толщины стенки к диаметру сосуда не превосходит 0,1.

Поэтому, пренебрегая членами второго порядка, получают

Скорость распространения пульсовой волны определяют по уравнению И

С (pD) где P — плотность крови;

 — растяжимость сосуда.

Для тонкостенных сосудов растяжимость сосуда определяют по формуле где V — коэффициент Пуассона;

Š— касательный модуль упругости

Юнга.

После преобразования получают

Вычисляют производную относительно толщины стенки по давлению

3() р(1 V ) 2CE С2

h 3C 3E1

Р L аР ай (3) 3 Р Е2

Из уравнения (1) получают

Площадь поперечного сечения сосудистой стенки (-) — - S2d

h BS

d Зd

1435239 преобразуют а("-,) (6) а т

Подставляют уравнения (5) и (6) в уравнение (4)

h с1 $ о(1Vг ) ф

После преобразования, учитывая уравнение (1), получают

BC BE1

p(1-Vг ) 2СŠ— — Сг

P а Р) (1-V )

Ег 2Е

После преобразования получают

1сг — m mЕ(21С-- + -)

ЗЕ ЗС

ЗР Г аР 2

25 и далее

3 Е 28С Э Р

+ — — °

Е С 2 Сг

Интегрируя обе части уравнения, 30 получают,1 Р

21) dP

Ер Ср (— -) г

Р о

Eо С

Регистрация скорости распростране- 35 ния пульсовой волны при изменяемом нижнем значении пульсирующего внутрисосудистого давления позволяет проводить исследование на живом человеке (in vivo), используя пульсацию крови в сосудах. Ступенчатое повыше ние минимального значения пульсирующего давления позволяет осуществить измерение скорости распространения пульсовой волны в зависимости от 45 внутрисосудистого давления.

Контролируемое пер ежатие сосуда обеспечивает воэможность ступенчатого повышения давления.

Отношение модуля упругости стенки 50 при заданном давлении к его значению

«ЕЕ при исходном давлении (- ) отражает

Ео изменение механических свойств сосудистой стенки в зависимости от внутрисосудистого давления и регуляции тонуса, У обследуемого измеряют расстояние от верхней точки грудины до конh () (,,)

° (7) оР 2Е

Приравнивая правые части уравне.ний (3) .и (7), получают

1р

С г ь где С вЂ” скорость распространения пульсовой волны;

1 — условная длина сосудистого

P русла;

t. — время распространения пульсовой волны.

Определение модуля упругости сосудистой стенки по отношению к его значению при исходном давлении проводится по формуле: р 2P dP о

Ер (Ср)г

Eî Со

По рассчитанным значениям относительного модуля упругости сосудистой стенки при заданных эначениях внутрисосудистого давления строится график, на основании которого судят о тонусе сосудистой стенки.

Пример 1. У больного С., 56 лет, диагноз: нейровегетативнососудистая дистопия, проявляющаяся ортостатическими коллантоидными состояниями.

В соответствии с предложенным способом измерили условную длину сосучика среднего пальца, которое принимается равным длине сосудистого русла руки. На плечо обследуемого накладывается накачиваемая воздухом манжета,в которой с шагом в 10 ммрт.ст. повышают давление до систолического значения.,На каждом этапе повышения давления в манжете определяют скорость распространения пульсовой волны. Для этого измеряют время распространения пульсовой волны по запаз-дыванию начала плетизмограммы, регистрируемой с помощью фотодатчика, наложенного на средний палец пережимаемой манжетой руки, по отношению к R-зубцу кардиограммы.

Однако возможны и другие варианты измерения времени распространения пульсовой волны, например. по запаздыванию начала волны давления между двумя датчиками давления, введенныt ми в артериальный сосуд.

Для определения скорости распространения пульсовой волны берут среднее по пяти значениям время распространения пульсовой волны на стабильном участке измерения. Скорость распространения .пульсовой волны определяют по формуле

<Р бр (), е а

Со

Ер

Е, 5

1435 д гсФого русла руки (расстояние от верхней точки грудины .до кончика среднего пальца), которая равнялась

8I9 см . На плечо исследуемого, наход 4вшегося в положении лежа, накладывалась накачиваемая воздухом манжета, al которой .с шагом в 10 мм рт.ст. нов али давление до систолического

s ачения (табл. 1).

Время распространения пульсовой олны определяли по запаздыванию на- . ала фотоплетизмограммы, регкстриру" ой с помощью фотодатчика, наложеного на средний палец пережимаемой анжетой руки. На каждом этапе повыения давления определяли среднее о пяти значениям измерений время аспространения пульсовой волны табл. 1), затем по формуле

С в пределяли скорость распространеия пульсовой волны.

После этого по формуле р

Гр dP

2 с

E C, p () е о

E пределяли модуль упругости сосудисой стенки при заданном давлении о систолического значения по отноению к модулю упругости при исходом давлении. Полученные зависимоси до и после Фармакологической проы (мезатон 17.-0,5 мл) показали, что о фармакологической пробы при давениях,близких к систолическому, набдается значительное уменьшение мо1 уля упругости.

После введения мезатона отмеча,лось повышение артериального давле гия вследствие увеличения модуля упругости сосудистой стенки в области околосистолических значений. Полу ченные данные позволили сделать вывод

:о нарушении регуляции тонуса магист.ральных артериальных сосудов, что использовалось при диагностике заболевания.

Пример 2. У больной N,, 40 лет, диагноз: эпилепсия. Обследование осуществлялось во время операции.

В соответствии с предложенным способом измерили условную длину сосудистого русла руки, которая равнялась 82 см. Иа плечо обследуемой, находившейся в положении сидя, нак239

6 ладывалась накачкваемая воздухом манжета„, в которой с шагом 10 мм рт.ст. повышали давление до систолического значения (табл. 2).

Время распространения пульсовой волны определяли по запаздыванию на-. чала плеткзмограммы, регистрируемой с помощью фотодатчика, наложенного

1 на средний палец пережимаемой манжетой руки, по отношению к R-зубцу кардиограммы. 4

Результаты обследований, проводившихся на разных этапах операции, приведены,в табл. 2.

По формуле

25 определяли модуль упругости сосудистой стенки при заданном давлении относительно его значения при исходном давлении.

Зависимость относительно модуля

З0 упругости сосудистой стенки от давления показала, что повышение тонуса сосудов, обусловленное воздействием пневмоэнцефалограммы, сопровождается увеличением модуля упругости сосудистой стенки по отношению к его значе35 нию при исходном давлении в области систолкческого давления. В то же время снижение тонуса при нейролептанальгеэии сопровождается его умень4 шением в э той же области давления.

Таким обраэом, предлагаемый способ позволяет определять механические свойства к тонус кровеносных сосудов живого человека и их зависи45 мость от фармакологических и центральных воздействий.

Предлагаемык способ позволяет оценить механические свойства кровеносных сосудов живого человека (in vi0 vî) и дает возможность получить зависимость относительного модуля упругости сосудистой стенки и тонуса сосудов. от центральных и фармакологических воздействий.

Предлагаемый способ проще в технической реализации, так как не требует установки для проведения исследований.

7 1435239

Ф î р м у л а и з о б р е т е н и я пульсовой волны в диапазоне давлений

Способ определения механических от исходного до заданного, скорость свойств и тонуса кровеносных сосудов распространения пульсовой волны при путем измерения косвенных параметров заданном давлении с учетом плотности механических свбйств при повышении

5 крови, на основании полученных данвнутрисосудистого давления, о т л и- ных рассчитывают модули упругости при ч а ю шийся тем, что, с целью исходном и при заданном давлениях»возможности осуществления способа in и по отношению модулей упругости onvivo,. ступенчато повышают минимальное 10 ределяют механические свойства, а тозначение пульсирующего внутрисосудис- нус кровеносного сосуда. определяют того давления с помощью контролируе- как функциональную зависимость отномого пережатия сосуда и одновременно сительного модуля упругости стенки измеряют скорость распространения от внутрисосудистого давления.

Таблица 1

- Этап обследования

Время распространения пульсовой волны м с авление мм рт.ст

217

218

До пробы ар- териальное давление, мм рт. ст. систолическое 100

217

228 диастолическое 70

177

177 диастолическое 100

После введения мезатона (170,5 мл) артериальное давление, мм рт.ст.: систолическое 150

140

267

272

171

167

175

178

183

227

248

258

350

1435239 l0

Таблица 2

Время распространения. пульсовой волны, м.с

Этап обследо- Давление, вания мм рт.ст.

163

179

183

До операции артериальное давление, мм рт.ст.: систолическое 130

189

188

175

208

219

240

70 систолическое 110

234

247

280

100

ВНИИПИ Заказ 5579/4 Тираж 655

Подпис ное

Проектная, 4

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул.

Через 35 мин посл е пневмознцефалограммы артериальное давление, ммрт.ст.: систолическое 140

Через 27 мин после нейролептанальге" зии, мл: дроперидол 6 фентанил 2 пипольфен 2 артериальное давление, мм рт.ст.

10

164

179

191

189

214 221

221

248

138

144

151

137

141

151

159

127

159

189

196

198

218 220

186

190