Монитор среднего артериального давления

 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам, отслеживающим уровень артериального давления в течение длительного периода. Монитор среднего артериального давления содержит помещенные в корпус блок формирования биосигналов, соединенный с блоком регистрации и анализа, выполненным на базе аналого-цифрового преобразователя, микро-ЭВМ и жидкокристаллического индикатора. Блок памяти соединен с блоком регистрации и анализа, а блок формирования биосигналов выполнен в виде датчиков электрокардиосигнала (ЭКГ), соединенных с усилителем ЭКГ-сигнала, и фотодатчиков с устройством крепления на пальце и ухе пациента, соединенных с формирователями первой производной пульсового сигнала. Выполнение схемы устройства позволяет повысить точность измерений среднего артериального давления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике в частности, к устройствам, отслеживающим уровень артериального давления в течение длительного периода.

Известны устройства, регистрирующие уровень артериального давления (АД) в течение суток без помощи компрессионной манжеты, основанные на измерении времени распространения пульсовой волны (ВРПВ), которое, в свою очередь, имеет обратную зависимость от уровня АД. Очевидным достоинством таких устройств является их работа без механического воздействия на исследуемого, что дает возможность, по крайней мере, на порядок чаще проводить циклы измерения, и, с другой стороны, продолжать измерения сколь угодно долго. Примером таких устройств могут служить измерители кровяного давления типа ВР-100 и НВР-500 (Casio, Япония), выполненные в виде наручных и карманных часов и предназначенные только для самоконтроля в бытовых условиях.

Однако они не являются в истинном смысле мониторами АД, поскольку не могут непрерывно отображать указанный параметр и использоваться как приборы медицинского назначения.

Наиболее близким к заявляемому устройству является монитор NCCOM (BoMed, США), описанный в патенте N 4807638 США (Кл. МКИ A 61 B 5/02, опубл. 28.02.1989).

Монитор включает в себя два усилителя реографического сигнала, процессор, устройство отображения уровня текущего давления и интерфейс для выхода на персональный компьютер. С помощью первого рео-усилителя определяется момент возникновения пульсовой волны в корне аорты, по этому же реографическому сигналу определяется ударный объем (выбрасываемой сердцем крови за одно сокращение). Электроды, в количестве 4-х, наложены на грудную клетку и шею пациента. С помощью второго реографического усилителя определяется момент возникновения пульсовой волны на ноге исследуемого. Процессор измеряет ВРПВ между первой точкой наложения электродов и второй. Используя величину ударного объема, рассчитанную по известной формуле Кубичека (1966), расстояние между электродами, измеренное заранее, процессор по эмпирической формуле, связывающей величину ударного объема сердца и прирост давления в аорте, вычисляет уровень среднего артериального давления (АД_ср).

Недостатками описанного устройства являются: 1. Использование реографического метода регистрации пульсового сигнала, чувствительного к малейшему движению пациента, что исключает применение монитора в режиме свободного поведения пациента; 2. Применение для расчета формулы Кубичека, не подтвердившей необходимой точности измерения [1 Всесоюзный съезд по импедансометрии. Тезисы докладов, Ижевск, 1991].

3. Отсутствие собственной памяти у монитора, необходимость постоянной связи с компьютером.

Задачей заявляемого решения является расширение класса приборов для измерения среднего артериального давления с повышенными удобствами и точностью.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в монитор среднего артериального давления, содержащий помещенные в корпус блок формирования биосигналов, соединенный с блоком регистрации и анализа, выполненным на базе аналого-цифрового преобразователя (АЦП), микро-ЭВМ и индикатора, введен блок памяти, соединенный с блоком регистрации и анализа, а блок формирования биосигналов выполнен в виде датчиков электрокардиосигнала (ЭКС), соединенных с усилителем ЭКС, и фотодатчика с устройством крепления на пальце пациента, соединенного с формирователем первой производной пульсового сигнала.

Дополнительным вариантом заявляемого монитора является наличие в блоке формирования биосигналов второго фотодатчика с устройством крепления на ухе пациента и второго формирователя первой производной пульсового сигнала.

Дополнительным удобством в заявляемом мониторе является наличие на его корпусе командного устройства в виде кнопки-"команды" для произвольного измерения значения среднего артериального давления и записи фрагмента электрокардиограммы (ЭКГ) пациента в блок памяти.

Введенный в заявляемое устройство блок памяти используется для хранения в цифровом виде результатов измерения среднего АД и фрагментов ЭКГ с целью их дальнейшего ввода в персональный компьютер для просмотра, статистического анализа, архивирования и протоколирования врачом результатов мониторирования.

Применение в блоке формирования биосигналов заявляемого устройства усилителя ЭКС сигнала с тремя миниатюрными датчиками ЭКС, расположенными на грудной клетке пациента, и формирователя первой производной пульсового сигнала с фотодатчиком, закрепляемым на его пальце, позволили использовать зубец R электрокардиограммы и первый максимум пульсовой волны для начала и окончания отсчета ВРПВ соответственно. Для расчета величины АД_ср используется принцип и формулы, изложенные в авторском свидетельстве СССР N1445689, кл. A 61 B 5/02, [опубл. 23.12.88, Бюлл. N47] и публикациях: [Bugram R. Eine Methode zur Bestimung des Pulsewellelaufzeit. Aut.-Biomed. Tech., 1994, Bd 39, ss 51-56] , [N. Lutter. Noninvasive continuous blood pressure control by pulse wave velocity. Zeitschrift Fur Kardiologie, 1996, Bd 85, ss 124- 126].

Введенный в блок формирования биосигналов заявляемого устройства второй формирователь первой производной пульсового сигнала, соединенный с фотодатчиком, снабженным устройством крепления на ухе пациента, позволяет, во-первых, использовать для начала отсчета ВРПВ пульсовой сигнал, регистрируемый на ухе пациента, в том случае, когда зубец R ЭКГ не выражен в силу, например, рубцовых изменений после перенесенного инфаркта миокарда, во-вторых, проводить мониторирование сократительной способности миокарда путем вычисления индекса Вейсслера, используя оценку длительности фазы напряжения и фазы изгнания левого желудочка сердца, определяемых по характерным точкам ЭКГ и двух пульсовых сигналов [Патент на изобретение RU 2106792 C1, кл. A 61 B 5/02, опубл. 20.03.98, Бюлл. N8].

Наличие на корпусе монитора кнопки-"команды" позволяет осуществлять измерение значения среднего артериального давления в произвольные моменты времени и одновременно записывать в блок памяти фрагмент пароксизмальной ЭКГ установленной длительности с целью их дальнейшего ввода в персональный компьютер для просмотра и анализа вариабельности сердечного ритма, который в настоящее время является признанным стандартом функционального состояния сердечно-сосудистой системы [Heart rate variability. Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. - European Heart Journal, 1996, p. p. 354 - 381]. Это производится путем вычисления RR интервалов по оцифрованной записи ЭКГ и последующего статистического и спектрального анализа полученных динамических рядов.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено заявляемое устройство, где: 1 - блок формирования биосигналов пациента, состоящий из усилителя ЭКГ сигнала (2), снимаемого тремя одноразовыми контактными электродами (R, L, N), и двух идентичных фотоприемных устройств (ФПУ) (3 и 4), формирующих первую производную пульсового сигнала с фотодатчиков, 5 - блок регистрации и анализа, выполненный на базе однокристальной микро-ЭВМ, многоканального АЦП и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ); 6 - блок памяти; 7 - кнопка-"команда"; 8 - блок индикатора; 9 - блок интерфейса RS232 для обмена данными с ПК; 10 - электронный ключ для автоотключения питания входных аналоговых цепей в паузах между измерениями; 11 - преобразователь напряжения питания; 12 - малогабаритный акустический преобразователь для подачи предупреждающих звуковых сигналов начала и окончания измерения.

В начале цикла измерения в течение первых 60 с аналоговые сигналы от блока биоусилителей поступают на входы коммутатора 8-разрядного АЦП микросхемы TN87C51GB, работающего с частотой квантования 1000 Гц, необходимой для обеспечения погрешности измерения ВРПР ± 1 мс, и преобразуются в поток цифровых данных, временное хранение которых происходит в ОЗУ. Затем процессор производит вычисление среднего значения ВРПВ и абсолютной величины АД_ср по оцифрованным записям пульсовой волны и ЭКГ, хранящихся в ОЗУ, и переписывает его в РПЗУ. После завершения цикла измерения процессор автоматически отключает питание всех цепей и переходит в режим энергосбережения до следующего цикла измерений. При нажатии пациентом на кнопку-"команду" одновременно с измерением среднего значения ВРПВ и вычислением АД_ср производится запись в РПЗУ фрагмента пароксизмальной ЭКГ установленной длительности, оцифрованной с частотой квантования 250 Гц.

В начале работы с помощью персонального компьютера через последовательный интерфейс осуществляется программирование частоты и продолжительности циклов измерения ВРПВ и фрагментов пароксизмальной ЭКГ (в зависимости от медицинской задачи), установочных флагов для метода определения ВРПВ, подачи предупреждающих звуковых сигналов начала и окончания измерения и индикации результатов измерения на ЖКИ, а также индивидуального эмпирического коэффициента для определения абсолютного значения АД_ср по ВРПВ пациента, вычисленного по данным предварительного калибровочного измерения врачом артериального давления манжетным тонометром перед установкой монитора. Частота измерений АД_ср как правило выбирается в дневное время суток - каждые 30 минут или 1 час, в ночное время - каждые 2 часа. Объем РПЗУ рассчитан на запись от 2 до 16 фрагментов пароксизмальной ЭКГ общей длительностью 16 минут при частоте дискретизации 250 Гц.

После окончания мониторирования совокупность измеренных данных передается в компьютер, где и производится расчет величин АД_ср, статистических параметров оценки вариабельности сердечного ритма, расшифровка записанных фрагментов пароксизмальной ЭКГ, строятся графики суточного профиля АД_ср и основных параметров, принятых для анализа динамики давления и сердечного ритма пациента в кардиологической практике.

Пример конструктивной реализации заявляемого решения.

Монитор содержит вышеназванные узлы. Блок регистрации и анализа в нем выполнен, например, на базе однокристальной микроЭВМ с 8-канальным 8-разрядным АЦП в интегральном исполнении (микросхема TN87C51GB фирмы Intel) и микросхемы ОЗУ емкостью 128К (UM621024C-70LL фирмы UMC). Блок памяти выполнен, например, на базе ре-программируемого постоянного запоминающего устройства с последовательным обменом данными E²PROM емкостью по 32К (8 микросхем AT24C256 фирмы Atmel). Блок индикатора выполнен, например, на базе алфавитно-цифрового 1-строчного 8-символьного ЖКИ со встроенным контроллером HD44780 (модель HDM08116 фирмы HANTRONIX Inc.).

Пример применения заявляемого решения в клинической практике. Больной С. , 48 лет. Диагноз: ишемическая болезнь сердца, стенокардия напряжения III класса, артериальная гипертония. 12.10.98 ему проводилось 24-часовое мониторирование артериального давления с помощью портативного манжетного монитора ТМ-2421 (AND, Japan), входящего в пятерку лучших приборов по стандартам AAM1 и BHS [O'Brien Е. et al. A review of ambulatory blood pressure monitoring devices. Hypertention, 1995, v.26, p.p. 835-842]. Параллельно с этим у пациента проводилось безманжетное мониторирование среднего АД с помощью макетного образца заявляемого прибора (вес не более 500г). Измерения на обоих приборах проводились в одни и те же часы суток: в течение дня с интервалом в 30 мин, ночью - 1 час. Всего проведено 42 измерения. Средняя величина АД за сутки на мониторе ТМ-2421 составила 123 мм рт.ст., на заявляемом приборе - 125 мм рт.ст. Коэффициент парной корреляции между двумя суточными профилями АД_ср был весьма высоким и равен 0,86. Помимо этого по команде больного в 12: 30 и 16:45 в память заявляемого прибора были записаны два фрагмента ЭКГ длительностью по 5 мин, на одном из которых было зафиксировано ишемическое изменение сегмента ST, совпадающее по времени со значительным подъемом АД_ср до 147 мм рт.ст. Проведенный анализ динамики сократительной способности миокарда на основе измеренного заявляемым прибором индекса Вейсслера показал на недостаточный диапазон регуляции силы сокращения сердца в моменты перегрузки миокарда. Все это дало возможность лечащему врачу более полно оценить степень нарушения коронарного кровообращения у данного пациента.

Формула изобретения

1. Монитор среднего артериального давления, содержащий помещенные в корпус блок формирования биосигналов, соединенный с блоком регистрации и анализа, выполненным на базе аналого-цифрового преобразователя, микро-ЭВМ и индикатора, отличающийся тем, что в него введен блок памяти, соединенный с блоком регистрации и анализа, а блок формирования биосигналов выполнен в виде датчиков электрокардиосигнала (ЭКС), соединенных с усилителем ЭКС, и двух фотодатчиков с устройствами крепления одного на пальце, а другого на ухе пациента, каждый из которых соединен с соответствующими формирователями первой производной пульсовых сигналов.

2. Монитор по п.1, отличающийся тем, что он имеет выведенную на корпус кнопку-команду для произвольного измерения значения среднего артериального давления и записи фрагмента электрокардиограммы пациента в блок памяти.

РИСУНКИ

Рисунок 1