Измерение колебаний стенки сосудов

Сфигмография (греч. sphygmos пульс, пульсация + grapho писать, изображать) – графическая регистрация пульсовых колебаний стенки кровеносного сосуда. Пульсацию воспринимают с поверхности тела над исследуемым сосудом с помощью накладываемых на область пульсации датчиков либо бесконтактно, с использованием дистанционно расположенных датчиков. С. применяется как самостоятельный метод исследования или входит в состав других методик (см. Механокардиография, Поликардиография). Сфигмографию используют для оценки состояния системы кровообращения и диагностики нек-рых заболеваний, в частности пороков сердца.

Основоположником Сфигмографии считают Фирордта (К. Vierordt), создавшего в 1855 г. первую модель сфигмографа. Удовлетворительные сфигмограммы (СФГ) артерий впервые получил в 1860 г. Э.Марей, а вен – Фридрейх (N. Friedreich) в 1865 г. Франк (О. Frank) в 1905 г. разработал технику неискаженной регистрации артериального пульса и дал детальную его интерпретацию. Трактовку венного пульса дал в 1902 г. Дж. Маккензи. В 1933 г. Бремзер и Ранке (Ph. Broemser, О. Ranke), а в 1937 г. Вецлер и Бегер (К. Wezler, A. Boger) использовали С. для расчета ударного объема сердца.

Артериальная сфигмограмма отражает колебания стенок участка артерии в результате изменений давления в сосуде. Форма пульсовых колебаний артерий, зарегистрированных на разных участках большого круга кровообращения, различна. Это связано с ослаблением по длине артериального русла основной волны давления, создаваемой систолой сердца, и наложением на нее отраженных волн, возникающих вследствие изменения геометрии сосудов (разветвлений, изменений калибра). Выделяют центральный пульс, отражающий колебания давления в аорте (СФГ сонных и подключичных артерий) и периферический пульс (СФГ бедренной, плечевой, лучевой и других артерий).

Рис. 1. Сфигмограмма сонной артерии в норме: а – предсердная волна; в – с – анакрота; с – f – катакрота; d – поздняя систолическая волна; е – f – g – инцизура; g – дикротическая волна; i- преданакротический зубец; be – период изгнания; ef – протодиастолический интервал.

На СФГ сонной артерии (рис. 1) после низкоамплитудных волны а (отражает систолу предсердий) и зубца i (возникает в связи с изометрическим напряжением сердца) наблюдается крутой подъем основной волны b-с – анакрота, обусловленная открытием аортального клапана и переходом крови из левого желудочка в аорту. Этот подъем сменяется в точке с нисходящей частью основной волны – катакротой, формирующейся в результате преобладания в данный период в сосуде оттока крови над притоком. В начале катакроты определяется поздняя систолическая волна d, за к-рой следует инцизура efg. За время ef (протодиастолический интервал) происходит захлопывание аортального клапана, что сопровождается повышением давления в аорте, формирующим дик-ротическую волну g. Интервал времени, представленный отрезком b-e, соответствует периоду изгнания крови из левого желудочка.

СФГ периферических артерий отличаются от кривых центрального пульса более округлыми очертаниями, отсутствием волн а и i, иногда и инцизуры, более выраженной дикротической волной, часто появлением второй диастолической волны. Интервал между вершинами основной и дикротической волн бедренного пульса соответствует, по мнению Вецлера и Бегера (1939), времени основного колебания артериального пульса и используется для расчета систолического объема сердца (см. Кровообращение).

Анализ СФГ артерий включает оценку формы кривых, амплитуд и временных соотношений отдельных компонентов. При оценке формы кривых придают значение крутизне нарастания анакроты, характеру перехода ее в катакроту, наличию и расположению дополнительных зубцов, выраженности дикротической волны. Форма кривых центрального пульса в значительной мере зависит от периферического сопротивления. При низком периферическом сопротивлении СФГ центральных артерий имеют круто поднимающуюся анакроту, острые вершины и глубокие инцизуры; при высоком периферическом сопротивлении изменения противоположны.

Абсолютные значения амплитуд отдельных компонентов СФГ обычно не оцениваются, т. к. метод С. не имеет калибровки. Для диагностических целей соотносят амплитуды компонентов СФГ с амплитудой основной волны. Аналогично вместо оценки абсолютных значений временных интервалов СФГ используют их соотношение в процентах с общей продолжительностью систолической волны; это позволяет проводить временной анализ СФГ независимо от частоты сердечных сокращений.

Существует другая форма восприятия датчиками периферического пульса, лежащая в основе объемной сфигмографии, – метода регистрации пульсовых колебаний кровенаполнения сосудов определенного сегмента конечности; приемниками пульса в этом случае служат резиновая манжета или тензометрический датчик, накладываемые по периметру на исследуемый участок конечности (голень, бедро, палец и т. д.). Форма объемных СФГ близка к форме кривых периферического пульса, полученных с тех же участков. Достоинством объемной С. является надежность и удобство фиксации приемника пульса.

Рис. 2. Сфигмограммы при разных формах патологии: а – сфигмограмма сонной артерии при стенозе устья аорты (кривая имеет вид петушиного гребня); б – сфигмограмма сонной артерии при недостаточности клапана аорты (амплитуда кривой увеличена, инцизура отсутствует); в – сфигмограмма бедренной артерии при недостаточности клапана аорты (появление высокочастотных колебаний на анакроте); г – сфигмограмма бедренной артерии при коарктации аорты (кривая имеет треугольную форму – так называемый треугольный пульс); д – объемная сфигмограмма стопы при облитерирующем эндартериите (кривая имеет куполообразную форму, дикротическая волна отсутствует – так называемый коллатеральный пульс).

При стенозе устья аорты на анакроте центральных СФГ появляются зазубрины (анакротический пульс), время подъема анакроты удлиняется, иногда кривые приобретают вид петушиного гребня (рис. 2, а). При гипертрофическом субаортальном стенозе (см. Кардиомиопатии) время подъема анакроты укорачивается, соотношение длительностей анакроты и изгнания уменьшается. Недостаточность клапанов аорты проявляется резким возрастанием амплитуды всех волн, сглаживанием или исчезновением инцизуры на СФГ центральных артерий (рис. 2, б), появлением высокочастотных осцилляций на анакроте бедренного пульса (рис. 2, в) и на всех объемных СФГ нижних конечностей. При коарктации аорты амплитуда центральных СФГ и объемных СФГ верхних конечностей увеличена, длительность анакроты СФГ сонной артерии укорочена, вершина пульсовой волны расщеплена; СФГ бедренной артерии и объемные СФГ нижних конечностей представляют собой низкоамплитудные куполообразные волны, лишенные дикроты (треугольный пульс, рис. 2, г).

Облитерирукяцие и окклюзионные поражения периферических артерий проявляются на объемных СФГ, зарегистрированных ниже места окклюзии, снижением амплитуды пульсовых волн (в тяжелых случаях регистрируется прямая линия) и отсутствием дикроты (монокротический пульс). При поражении сосуда одной конечности или неравномерной облитерации артерий в случаях их системного поражения имеет место разница амплитуд и формы кривых пульса на симметричных артериях. Преобладание коллатерального кровоснабжения проявляется на объемных СФГ конечностей пологими куполообразными волнами низкой амплитуды без признаков дикротии (коллатеральный пульс, рис. 2, д). При синдроме Такаясу амплитуда пульсовых волн периферических артерий снижена, форма их изменена, СФГ сонной артерии сохраняет обычно нормальные амплитуду и форму.

Синхронно записанные СФГ центрального и периферического пульса используют для определения скорости распространения пульсовой волны по артериям; она вычисляется как частное от деления длины пути пробега волны на длительность интервала между началами анакрот пульса исследуемых артерий. Скорость распространения пульсовой волны в аорте (сосуде эластического типа) рассчитывают по СФГ сонной и бедренной артерий, в периферических артериях (сосудах мышечного типа) – по объемным СФГ, зарегистрированным на плече и нижней трети предплечья или на бедре и нижней трети голени. Отношение скорости распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа к скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа у здоровых людей находится в пределах 1,1 – 1,3. Скорость распространения пульсовой волны зависит от модуля упругости артериальной стенки; она увеличивается при повышении напряжения артериальных стенок или их уплотнении и изменяется с возрастом (от 4 м/сек у детей до 10 м/сек и более у лиц старше 65 лет).

Рис. 3. Флебосфигмограмма яремной вены в норме: а – предсердная волна; b – зубец, отражающий изометрическое напряжение желудочков; с – передаточная волна пульса сонной артерии; d, d’ – диастолические волны; х – систолический коллапс; у – диастолический коллапс.

Флебосфигмография, или венная пульсография. Из-за малой упругости стенок вен большие колебания объема крови в них сопровождаются очень малыми изменениями давления, поэтому венный пульс в отличие от артериального в большей степени обусловлен колебаниями кровенаполнения сосуда, чем давления в нем. Флебосфигмограммы записывают обычно с яремной или бедренной вен. Основные элементы СФГ яремной вены в норме представлены положительными волнами а, с, d и отрицательными – Х-, y-коллапсами (рис. 3). Волна а отражает систолу правого предсердия, волна с обусловлена воздействием на яремную вену пульсации сонной артерии. Перед волной е иногда выявляется зубец 6, совпадающий по времени с изометрическим напряжением желудочков сердца. Формирование ж-коллапса на отрезке а~Ъ обусловлено диастолой предсердий, на отрезке b-х – быстрым опорожнением полых вен в правое предсердие в результате оттягивания вниз атриовентрикулярной перегородки во время систолы правого желудочка, а также понижения внутригрудного давления вследствие изгнания крови в брюшную аорту. Следующая положительная волна d обусловлена заполнением полых вен и правого предсердия кровью при закрытом трикуспидальном клапане. После открытия клапана кровь из правого предсердия устремляется в правый желудочек, что способствует опорожнению полых вен – наступает диастолический iZ-коллапс. По мере заполнения правого желудочка кровью скорость опорожнения предсердия уменьшается, давление в нем повышается и кровенаполнение вен примерно с середины диастолы желудочка вновь увеличивается, что отражается появлением на флебосфигмограмме второй диастолической волны d’ (застойная волна).

В. В. Ларин и Е. К. Лукьянов (1971), изучавшие формирование ряда элементов кривой венного пульса, полагают, что отрезок а-b формируется вследствие растяжения правого предсердия после его систолы эластической тягой легких; отрезок b-с является следствием пассивного притока крови из периферических вен в околосердечный венозный бассейн и правое предсердие при закрытом трикуспидальном клапане; отрезок d-y образуется за счет быстрого наполнения правого желудочка при растяжении его опускающейся диафрагмой, поднятой в фазу изгнания крови из желудочков. Предложено по флебосфигмограмме рассчитывать структуру венозного притока к сердцу, изменения к-рой характерны для определенных видов расстройств кровообращения.

При затруднении оттока крови из правого предсердия в правый желудочек (стеноз правого атриовентрикулярного отверстия), из правого желудочка в легочную артерию (стеноз легочной артерии, легочная гипертензия) или при значительном повышении давления в левом предсердии амплитуда волны а увеличивается. При дефекте межпредсердной перегородки волна а удваивается, при мерцательной аритмии отсутствует. Увеличение остаточного объема крови в правом желудочке и развитие венозного застоя сопровождаются деформацией отрезка а-х и уменьшением глубины ^-коллапса; отсутствие ^-коллапса и увеличение волны d (со слиянием волн с и d в одну) обозначают как положительный венный пульс; он наблюдается при тяжелых застойных состояниях. При аортальной недостаточности, артериальной гипертензии, открытом боталловом протоке, стенозе перешейка аорты, недостаточности трикуспидального клапана амплитуда волны с повышена, при малом систолическом выбросе левого желудочка (недостаточность левого желудочка, стеноз митрального отверстия) – понижена. Стеноз правого атриовентрикулярного отверстия сопровождается медленным развитием ^-коллапса и Малой его глубиной. Амплитуда волн dud’ зависит от частоты сердцебиений; при тахикардии волна d уменьшена, волна d’ отсутствует.

Сфигмографы – приборы для регистрации пульсовых колебаний. В первых сфигмографах восприятие датчиками пульса осуществлялось механически, с помощью крепящегося на поверхности тела пелота, или пневматически, посредством воронки, эластичного баллона или мембраны, накладываемых на пульсирующую область; перемещения пелота или изменения давления в пневмосистеме передавались с помощью рычагов перу, к-рое воспроизводило их на бумаге. Характерным признаком такого типа сфигмографов была затрата части энергии пульсирующего участка тела на перемещение пера, что вносило искажения в регистрируемый процесс. Совр. сфигмографические устройства лишены этого недостатка, т. к. используют внешние источники энергии. Обычно они представляют собой датчики или приставки к многоканальным электрокардиографам и содержат приемник пульсового сигнала, первичный измерительный преобразователь, детали крепления приемника на теле обследуемого, вспомогательные элементы для нагнетания и выпуска воздуха, индикации силы прижатия приемника пульса к телу, питания и др.

Приемник пульса служит для передачи пульсового сигнала с организма на прибор. В зависимости от устройства приемника механическое взаимодействие его с организмом может быть силовым, бессиловым или иметь промежуточный характер. При силовом взаимодействии пульсирующий сосуд через поверхностные ткани создает контактное давление на пелот датчика, укрепленный на упругом элементе большой жесткости, благодаря чему его перемещение ничтожно мало. Такой характер взаимодействия используют для регистрации артериального пульса, сопровождающегося значительными колебаниями давления в сосуде. При бессиловом взаимодействии пульсация сосуда совершается свободно, и приемное устройство воспринимает перемещение стенки сосуда или смежных структур бесконтактно, без противодействия извне; передача сигнала производится электрическим или оптическим способом. Практически бессиловое восприятие пульса осуществляется также при использовании контактного пелота на очень мягкой подвеске. Бессиловой съем пульсового сигнала применяют, когда давление в сосуде очень мало (в венах) или когда контакт с телом недопустим (напр., при травме). Передачу пульсовых колебаний при промежуточном взаимодействии осуществляют посредством пелота средней жесткости, напр. пневмоприемниками – воздушными воронками, манжетами, баллонами; они используются для восприятия артериального и тканевого (объемного) пульса.

Сформированный в приемном устройстве сигнал измеряется первичным преобразователем как колебание силы или давления (силовое взаимодействие ) или как перемещение (бессиловое взаимодействие). Наибольшее распространение получили пьезоэлектрические и электро-емкостные преобразователи, оказавшиеся наиболее удобными.

Регистрация пульсовых колебаний осуществляется на ленте электрокардиографа обычно синхронно с другими кардиодинамическими процессами (ЭКГ, ФКГ и др.).

В СССР серийно выпускают венопульсографическую бесконтактную приставку «Пульс-10», сфигмогра-фическую приставку (модель 064), измерительный преобразователь для сфигмоартериографии ПСА-02.

Прибор «Пульс-10» предназначается для регистрации бесконтактным путем венного (яремного) пульса. Действие прибора основано на принципе непрерывного измерения электрической емкости, образованной исследуемым участком тела и воспринимающим электродом, отстоящим от этого участка на расстоянии 3-5 мм. Подлежащий регистрации процесс – перемещение пульсирующей поверхности относительно неподвижно укрепленного воспринимающего электрода – создает изменение функциональной емкости и тем осуществляет ввод сигнала в измерительную схему. Прибор также используется для регистрации артериального пульса, для чего область съема пульсовых колебаний ограничивается кольцевым обтюратором, прижимаемым к поверхности тела, что препятствует проникновению в эту зону пульсации прилежащих вен. Функциональная часть прибора размещена в двух датчиках, укрепляемых на специальном штативе, где располагаются органы управления, источник питания и разъемы для подключения кабелей.

Сфигмографическая приставка (модель 064) позволяет регистрировать пульсовые движения в различных областях тела. Восприятие сигнала осуществляется пневматическими приемниками, соединенными резиновым трубопроводом с электроемкостным манометрическим преобразователем. Выход преобразователя рассчитан на подключение к электрокардиографу. Для заполнения приемников баллонного типа воздухом манометрический датчик выполнен дифференциальным; воздушные полости по обе стороны чувствительного элемента (мембраны) сообщаются через кран, при открытом положении к-рого в пневмосистеме создается (или снимается) давление, при закрытом – осуществляется регистрация пульса.

Преобразователь ПСА-02 предназначен для восприятия артериального пульса. Его пневматическое приемное устройство представляет собой камеру, с одной стороны ограниченную резиновой мембраной, снабженной пелотом, с другой – пьезокерамическим диском. Наложенный на поверхность тела пелот принимает пульсации, к-рые в виде колебаний давления в камере датчика воздействуют на пьезоэлемент, обусловливая возникновение на его пластинах ЭДС, пропорциональной входному сигналу. Для согласования выходных параметров пьезокерамического преобразователя с входными параметрами регистратора (электрокардиографа) прибор снабжен аналоговым преобразователем (согласующим усилителем), размещенным в разрыве выходного кабеля.

Пульс может восприниматься не только как механический процесс (в виде силы или перемещения), но и в виде др. физических величин: колебаний электрического сопротивления тела вследствие пульсовых изменений кровенаполнения (см. Реография), оптической плотности тканей организма (см. Плетизмография), температуры тканей и др.

Библиография: Зарубин В. А. Новая методика анализа сфигмографической кривой, Сб. науч. трудов Науч.-исслед. ин-та мед. климатол. и климатотер., с. 261, Ялта, 1958; Каевицер И. М. Дифференциальные кривые каротидного и югулярного пульса у здоровых людей и при некоторых пороках сердца, Кардиология, т. 8, № 5, с. 81, 1968; Карпман В. Л. Сфигмография, в кн.: Совр. методы исслед. функций серд.-сосуд, сист., под ред. Е. Б. Бабского и В. В. Парина, с. 165, М., 1963; Палеев H. Р. и Каевицер И. М. Первая и вторая производные кривых центрального пульса при бескровных методах исследования силы и скорости сердечных сокращений, Кардиология, т. 16, № 6, с. 105, 1976; Прессман Л. П. Клиническая сфигмография, М., 1974, библиогр.; Терехова Л. Г. Практические вопросы сфигмографии, Л., 1968, библиогр.; Bloch A., Wоrsurch S. et Duchosal P. W. Le diagnostic des stenoses aortiques par le mesure du temps de demi-mont£e sur le sphygmogramme carotidien, Ann. Cardiol. Angeiol., t. 22, p. 295, 1973; Carter W. H. a. o. Carotid pulse tracings in hypertrophic subaortic stenosis, Amer. Heart J., v. 82, p. 180, 1971; Davison R. a. Cannon R. Estimation of central venous pressure by examination of jugular veins, ibid., v. 87, p. 279, 1974; Warembourg H. e. a. La deriv£e premiere du pi£zogramme carotidien normal, Arch. Mai. Coeur, t. 62, p. 511, 1969.

В. П. Жмуркин; E. К. Лукьянов, В. С. Сальманович (техн.).

Источник