4 Компьютерная система анализа реограмм

4.1 Цель работы

Изучение компьютерной системы анализа кровообращения организма человека

4.2 Методические указания по организации самостоятельной работы студента

При подготовке к лабораторной работе необходимо изучить общие подходы к анализу реограмм [3, 4, 5].

Реография – это биофизический метод неинвазивного исследования кровообращения, основанный на регистрации и врачебном анализе изменений переменной составляющей электрического импеданса току высокой частоты, Изменение комплексного электрического сопротивления возникает в результате пульсовых колебаний притока крови под влиянием внутриартериального градиента давления вследствие прихода в исследуемый участок волны давления, генерируемой сокращениями сердца.

При анализе реографических кривых определяют и оценивают амплитудные и временные характеристики.

На кривой реограммы отличают восходящую часть, вершину и нисходящую часть, на которой в типичных случаях располагаются инцизура, дикротический зубец и, иногда, дополнительные зубцы (рис. 6.1). Восходящая часть реографической кривой в типичных случаях характеризуется относительно крутым подъемом, нисходящая часть – пологим спуском. Участок реографической волны от момента отклонения от базисной линии до момента достижения максимальной амплитуды (вершины) обозначается как анакротическая фаза, или анакрота. Участок волны от максимальной амплитуды до момента пересечения базисной линии обозначается как катакротическая фаза, или катакрота.

Рисунок 6.1 - Расположение базовых точек на реографической кривой

Важную роль в описании реограммы (РГ) продолжают играть визуальная оценка морфологической структуры реографической волны и ее особенностей. Выраженная в вербальной форме оценка формы реограммы не уступает по точности количественным показателям и, в некоторых случаях, превосходят их.

Форма волны определяется конфигурацией анакротической и катакротической фазой, крутизной наклона анакроты, характером вершины волны. В реограмме могут встречаться дополнительные зубцы или отсутствовать основные. В целом уменьшение амплитуды реограммы свидетельствует об уменьшении объемного кровенаполнения в исследуемой области, ее увеличение – об увеличении кровенаполнения. По крутизне анакротической фазы можно судить о состоянии тонусов сосудов исследуемого русла. Так, повышение тонуса сосудов, как правило, сопровождается уменьшением крутизны наклона анакроты и увеличением ее продолжительности, что говорит о затруднении притока крови в исследуемый сосудистый сегмент. Одновременно может изменится вершина волны – ее закругление или утолщение свидетельствуют о спастическом состоянии сосудов, о возможных склеротических изменениях сосудистой стенки. При этом часто отмечается снижение амплитуды дикротического зубца и смещения его к вершине. При резком повышении тонуса на анакроте появляются дополнительный ранний систолический зубец, вершиной становится поздний систолический зубец, что в сочетании со смещением дикротического зубца к вершине приводит к формированию двугорбой кривой. Выпуклый характер катакроты – так называемое систало-диастолическое плато – свидетельствует о сочетанном затруднении венозного оттока.

Количественные характеристики объемной реограммы можно разделить на амплитудные и временные, непосредственно измеряемые по кривой реограммы, и синхронно зарегистрированной с ней ЭКГ, и производные, представляющие собой определенные соотношения между ними.

Анализ анакротической фазы реографической волны включает в себя следующие показатели.

Момент, соответствующий началу быстрого притока крови в исследуемую область, считаются началом кривой объемной реограммы. В этот момент времени амплитуда кривой (А₀) условно считается равной нулю (точка H).

Максимальная амплитуда, которая определяется по кривой реограммы, обозначается точкой С. Вершина отражает наибольшее увеличение электропроводности исследуемой области, вызванное поступлением в нее крови. По этому моменту времени определяется завершение анакротической фазы реографической волны.

Особенности формирования реографической волны в фазу анакроты можно описать довольно большим числом параметров. Так, помимо амплитудных параметров, определяют продолжительность анакроты – α, продолжительность фазы быстрого кровенаполнения – α₁, продолжительность фазы медленного кровенаполнения – α₂ (рис. 6.2). На рисунке 6.2: Т – период одного реоцикла; - время запаздывания (распространения) реографической волны на участке сердце-исследуемый сосудистый сегмент – интервал времени от начала зубца Q на синхронно регистрируемой ЭКГ до начала реографической волны – характеризует состояние системного сосудистого тонуса и зависит от удаленности исследуемого сосудистого региона от сердца, эластичности магистральных артерий и уровня диастолического артериального давления. Чем более эластичны магистральные артерии, тем большей оказывается величина запаздывания волны. Tu – период изгнания (время от начала реографической волны до минимума производных).

Рисунок 6.2 –Амплитудно-временные параметры реографической кривой.

Продолжительность анакроты (α) определяется как продолжительность восходящей части реографической волны (ВВЧВ) и представляет собой интервал времени от начала реографической волны до момента достижения ее максимальной амплитуды. Величина этого показателя практически не зависит от длительности сердечного цикла, но на его величину оказывает влияние упруго-эластические свойства сосудистой стенки. Чем эластичнее сосудистая стенка, тем быстрее раскрывается она под действием крови, притекающий в данный участок сосудистой системы, и тем короче становится время восходящей части волны.

Продолжительность фазы быстрого наполнения α₁ или время быстрого кровенаполнения (ВБКН) определяется как интервал времени от начала подъема кривой объемной реограммы до момента времени, когда скорость подъема кривой достигает максимального значения. На восходящей части кривой выделяется точка, угол наклона касательной к которой имеет максимально возможное значение (первая производная кривой реограммы от времени), обозначенная на реограмме точкой В.

Продолжительность фазы медленного кровенаполнения α₂ – время медленного кровенаполнения (ВМКН) – формально определяется как промежуток времени от момента достижения максимальной скорости подъема кривой объемной реограммы до момента достижения ею максимальной амплитуды. Этот показатель характеризует тонические свойства сосудистых стенок и его увеличение наблюдается при повышении их тонуса.

Продолжительность катакротической фаза (β) определяется как интервал времени от момента достижения максимальной амплитуды до момента начала следующей реографической волны (рис. 6.2).

В фазу катакроты выделяют несколько характеристик реографической волны, из которых наиболее значимой качественной оценкой является ее характер. Закругление вершины или ее уплощение говорит о спастическом состоянии сосудистых стенок в исследуемом сегменте, их возможных склеротических изменениях. Наиболее значимой количественной характеристикой вершины является реографический индекс (РИ).

Реографический систолический индекс (РСИ) определяется как отношение максимальной амплитуды реографической волны к величине калибровочного сигнала.

4.3 Описание лабораторной установки

Аппаратно-программный реографический комплекс DX-NT РЕГИНА предназначен для проведения неинвазивных исследований системы кровообращения в клинических и экспериментальных условиях с целью оценки состояния центрального и периферического кровообращения при острых и хронических нарушениях его.

Комплекс представляет собой гальванически изолированный (по электробезопастности комплекс относится к классу II, тип защиты BF по ДСТУ 3798) 4 канальный реографический измерительный модуль с индикаторным ЭКГ каналом, совмещенный с преобразователем аналоговых сигналов, с которого через интерфейс RS – 232 данные поступают в ПК. Источником энергии служит блок питания ПК.

Конструктивно комплекс выполнен в виде нескольких отдельных блоков: ПК типа IBM PC/AT, блока усилителя, интерфейсного блока, кабеля отведений и регистрирующих датчиков.

Каждый канал измерительного тракта комплекса оснащен собственным микропроцессором, с помощью которого задаются и контролируются параметры рабочих режимов генераторов зондирующего тока. Величина зондирующего тока – 2 мА. Режим работы генератора для каждого измерительного канала задается с помощью специального программного модуля, частота генерации в каждом канале может устанавливаться пользователем независимо в диапазоне 40, 80, 100 и 120 кГц.

Прибор позволяет осуществлять измерение в трех базовых режимах: режим фиксированных частот, режим переключения частот, режим сканирования частот. Чувствительность каналов измерения – 2.5, 5, 10, 20, 40 мм / 0.1 Ом. Относительная погрешность установки чувствительности – не более . Диапазон измерения постоянной составляющей резистивной нагрузки – 50-500 Ом. Диапазон измерения переменной составляющей резистивной нагрузки – 0.002-0.2 Ом. Относительная погрешность измерения величины резистивной нагрузки . Уровень внутренних шумов в измерительных каскадах, приведенный к входу при сопротивлении нагрузки 100 Ом – не более 0.004 Ом. Скорость временной развертки – 25, 50, 100 мм/с.

Размах калибровочного сигнала в реографическом канале – 0.05 с погрешностью – не более . Потребляемая мощность – не более 300 ВА.

4.4 Порядок работы и методические указания по ее выполнению

1. С рабочего стола ПК запустить программу Regina 2002.

2. Наложить электроды на пациента согласно своего варианта (см. табл. Е.1)

3. Произвести запись реограммы.

4. Произвести отбор репрезентативных реокомплексов.

5. Провести обработку и анализ реограммы.

6. Определить длительности фазы быстрого и медленного наполнения

7. Рассчитать производные показатели анакротической фазы.

7.1 Рассчитать временной показатель сосудистого тонуса (ВПТС):

(6.1)

Этот показатель отражает состояние тонуса сосудистых стенок в исследуемом сегменте.

7.2 Рассчитать амплитудный показатель сосудистого тонуса (АПСТ):

(6.2)

где вв₁ – амплитуда анакроты в фазу максимально быстрого кровенаполнения, мм;

сс₁ – амплитуда систолической волны, мм.

Данный показатель также используется для оценки состояния сосудистого тонуса в исследуемом сегменте.

7.3 Вычислить максимальную скорость быстрого наполнения ( ):

, Ом/с (6.3)

Показатель МСБН отражает скорость кровенаполнения крупных сосудов и состояние тонуса их стенок. По его величине косвенно можно судить о величине сосудистого сопротивления в исследуемом сегменте тела.

7.4 Найти среднюю скорость медленного наполнения (ССМН)

, Ом/с (6.4)

где сс₁ – максимальная амплитуда анакроты, Ом

Этот показатель отражает скорость кровенаполнения сосудов среднего и мелкого диаметра и состояние тонуса их стенок.

7.5 Вычислить показатель замедленного кровотока (ПЗК) с учетом амплитуды первой производной.

, с (6.5)

где – максимальная амплитуда дифференциальной кривой объемной РГ, Ом/с (рис. 6.2). ПЗК отражает эластичность сосудистой стенки.

7.6 Рассчитать показатель эластичности сосудов (ПЭС)

(6.6)

Этот показатель характеризует эластико-тонические свойства сосудистых стенок исследуемого бассейна.

8. Рассчитать производные показатели катакротической фазы.

8.1 Рассчитать РИ:

, усл.ед (6.7)

где h – амплитуда калибровочного сигнала, h= 10 мм (0.1 Ом).

РИ отражает величину пульсового притока крови и интенсивность пульсовых колебаний.

8.2 Определить амплитудно-частотный показатель (АЧП):

, Гц (6.8)

где RR – соответствующий интервал ЭКГ, с.

Величина АЧП отражает интенсивность кровообращения в исследуемом сосудистом бассейне.

8.3 Рассчитать реографический диастолический индекс (ДСИ):

, (6.9)

где ff₁ – амплитуда дикротического зубца, мм;

сс₁ – амплитуда систолической волны, мм.

Этот показатель отражает состояние тонуса конечной части микроциркуляторного русла и определяет состояние оттока крови.

8.4 Определить дикротический индекс (ДИ):

, (6.10)

где ее₁ – амплитуда волны в катакротическую фазу на пике инцизуры, мм.

ДИ отражает состояние тонуса мелких сосудов, уровень тонуса в начальной части микроциркуляторного русла. Характеризует общее периферическое сосудистое сопротивление в исследуемом сегменте.

8.5 Определить индекс венозного оттока (ИВО):

, (6.11)

где - амплитуда реографической волны в момент времени, равный 4/5 периода реоцикла;

А_max – максимальная амплитуда волны.

Этот показатель характеризует отток крови из анализируемой области в сердце и тонус венозного русла в данной области.

8.6 Рассчитать анакротический индекс (АИ):

, (6.12)

где α – продолжительность анакроты;

Т – длительность сердечного цикла.

Этот показатель характеризует состояние упруго-эластичных свойств артериальных сосудов крупного и частично среднего калибра.

9. Провести оценку параметров реограммы по алгоритму определения гемодинамики (см. прил. Е)

5. Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать: цель работы, исходные данные, расчетные значения реографических показателей анакротической и катакротической фазы, алгоритм программы и программу автоматизированного анализа реограмм, отчет проведения реографического исследования, выводы.

5. Контрольные вопросы и задания

1. Назовите основные подходы к анализу реограмм.

2. На какие два типа можно разделить количественные характеристики объемной реограммы?

3. Назовите показатели анакротической фазы реографической волны и их информативную значимость.

4. Назовите показатели катакротической фазы реографической волны и их информативную значимость.

5. Дайте сравнительную характеристику алгоритмам оценки параметров реограммы различных участков тела человека.

6. Опишите основные трудности, возникающие при автоматизированном анализе реограмм и пути их преодоления.

Приложение А

Таблица А.1 – Плоскостные показатели ВКГ здоровых лиц по Франку

Таблица А.2 – Пространственные показатели ВКГ здоровых лиц по Франку