Transcript Pomiar ciśnienia krwi

Elektroniczna aparatura medyczna
cz. 10
1
Metody pomiaru ciśnienia tętniczego krwi
Rozróżnia się dwie główne metody pomiaru ciśnienia krwi:
• metodę bezpośrednią - inwazyjną, polegająca na umieszczeniu
igły lub cewnika w świetle tętnicy i połączeniu ich z
kalibrowanym przetwornikiem ciśnienia,
• metodę pośrednią - nieinwazyjną, bezkrwawą metodę,
polegającą na wywieraniu przez mankiet zmiennego ciśnienia
na zewnętrzną ściankę tętnicy tak długo, aż dojdzie do
zrównania się ciśnienia w mankiecie z ciśnieniem wewnątrz
tętnicy.
2
Nieinwazyjnego pomiaru ciśnienia tętniczego dokonano po raz
pierwszy w 1896 roku, kiedy to Scypion Riva-Rocci
skonstruował sfigmomanometr – aparat do pośredniego pomiaru
ciśnienia tętniczego krwi, składający się z manometru
(rtęciowego, sprężynowego lub elektronicznego), pompki
tłoczącej powietrze, mankietu z komorą powietrzną i zaworka do
kontrolowanego wypuszczania powietrza z mankietu.
Do pomiaru ciśnienia tętniczego metodą tonów Korotkowa
niezbędne są również słuchawki lekarskie umożliwiające
usłyszenie tętna w naczyniach krwionośnych (wcześniej RivaRocci monitorował ręką tętno na tętnicy promieniowej).
Sfigmomanometr elektroniczny, zakładany na nadgarstek lub na
ramię, posiada tylko niewielki moduł elektroniczny z
wyświetlaczem i przyciskami sterującymi oraz opaskę.
3
4
Od nazwiska Riva-Rocciego pochodzi do dziś używany symbol
określający ciśnienie tętnicze – RR.
Od lat 30. XX wieku pośredni pomiar ciśnienia tętniczego jest
powszechnie stosowany w praktyce klinicznej.
Ciśnienie krwi w aorcie zmienia się od ok. 120 mm Hg w czasie
skurczu, do ok. 70 mm Hg podczas rozkurczu. Wartości ciśnienia
krwi podaje się zwyczajowo w mm Hg, dlatego że, historycznie,
działanie ciśnieniomierzy lekarskich opierało się na zasadzie
pomiaru wysokości słupa rtęci.
W układzie SI jednostką ciśnienia jest Pa (N/m2). Przelicznik
wynosi 1 mm Hg = 133,3 Pa.
Podawane ciśnienie krwi np. 120/80 mm Hg określa o ile ciśnienie
krwi jest większe od atmosferycznego (średnio ciśnienie
atmosferyczne to ok. 760 mm Hg).
5
W czasie wysłuchiwania tonów Korotkowa można wyróżnić 5 faz:
I faza – pojawianie się słabych tonów o charakterze stuków,
których głośność stopniowo wzrasta w miarę upuszczania
powietrza z mankietu,
II faza – tony przybierają charakter szmeru lub świstu,
III faza – tony stają się ”chropawe” a ich intensywność wzrasta,
IV faza – oznacza moment, gdy tony nagle ulegają ściszeniu, stają
się miękkie, dmuchające, stłumione,
V faza – oznacza poziom ciśnienia, przy którym słyszy się ostatni
ton, po którym następuje całkowite zniknięcie tonów
(cisza).
6
7
Słyszane w trakcie pomiaru dźwięki są efektem turbulentnego
przepływu krwi, wywołanego poprzez sztuczne zwężenie tętnicy. W
warunkach fizjologicznych można przyjąć, że przepływ krwi ma
charakter laminarny. Gdy zwężamy światło tętnicy prędkość krwi
rośnie (prawo ciągłości strugi). Jeśli wartość prędkości przekroczy
wartość graniczną, ruch staje się nieuporządkowany - turbulentny.
Pojawia się ruch wirowy, który wywołuje drgania, a przez to falę
akustyczną możliwą do usłyszenia przez stetoskop.
8
Metoda oscylometryczna
Metoda oscylacyjna, w zasadzie opiera się na tych samych zjawiskach.
Różnica polega na tym, że urządzenie nie odbiera efektów
akustycznych tonów Korotkowa, ale odczytuje towarzyszące im drgania
(oscylacje) tętnicy.
Największe oscylacje stwierdza się w tętnicach znajdujących się blisko
serca, a więc o dużym przekroju, zaś w tętnicach distalnych (o małym
przekroju) oscylacje są mniejsze.
Amplituda tych oscylacji jest rejestrowana po każdym skokowym
upuszczeniu powietrza z mankietu, z poziomu powyżej spodziewanego
ciśnienia skurczowego, do poziomu poniżej ciśnienia rozkurczowego.
Ciśnienie skurczowe w metodzie oscylometrycznej przypada na
pierwsze wyraźne zwiększenie amplitudy oscylacji, zaś ciśnienie
rozkurczowe wyznacza moment pierwszego nagłego zmniejszenia
największych oscylacji.
9
Sposób wyznaczania ciśnienia krwi metodą
oscylometryczną
10
Schemat blokowy urządzenia do nieinwazyjnego pomiaru
ciśnienia tętniczego krwi metodą oscylometryczną lub osłuchową
(z mikrofonem).
11
Budowa
Rodzaje mierników ciśnienia krwi, których mankiet okludujący
umieszcza się: a) na ramieniu, b) na nadgarstku, c) na kciuku
12
Moduł Infinity® CNAPTM (Continuous Noninvasive Arterial
Pressure) SmartPod® oferuje łatwą i dokładną metodę pomiaru
skurczowego, rozkurczowego i średniego ciśnienia krwi.
Wykorzystuje czujniki z mankietami, w które wsuwa się palce
pacjenta. Monitor wyświetla w sposób ciągły wartości liczbowe i falę
ciśnienia.
13
Metoda pomiaru: oscylometryczna
Zakres pomiarowy: ciśnienie tętnicze 0 mmHg - 299 mmHg; tętno 40
- 180 uderzeń/min
Dokładność: ciśnienie +/- 3 mmHg; tętno +/- 5%
Waga całego zastawu: 460 g (bez baterii)
Opcjonalnie: rozmiar large dla obwodu ramienia 32-42 cm
Zasilanie: 4 baterie AAA (R03, tzw. małe paluszki)
Czas zużycia baterii: nowe ogniwa alkaliczne średnio 300 pomiarów
Zasilanie opcjonalne: Zasilacz AC 250V~ 50Hz 0,12A / DC 6V 4W
Pamięć: 60 pomiarów (1 zapis: ciśnienie skurczowe, rozkurczowe,
tętno)
14
Przetworniki indukcyjnościowe
W przetwornikach indukcyjnościowych wykorzystuje się zjawisko
zmiany indukcji magnetycznej do przetworzenia przemieszczenia
na wartość napięcia elektrycznego. Rozróżnia się przetworniki, w
których następuje zmiana: indukcyjności własnej L (przetworniki
dławikowe i solenoidalne), indukcyjności wzajemnej M
(przetworniki transformatorowe).
Obecnie przetworników indukcyjnościowych do pomiaru ciśnienia
już się nie stosuje. Zostały one wyparte przez przetworniki z
czujnikami: pojemnościowymi lub piezorezystancyjnymi.
15
Przetworniki pojemnościowe
Zasadniczą częścią czujników wykorzystujących efekt
pojemnościowy jest specjalnie zbudowany kondensator. Górną
jego okładkę stanowi giętka membrana. Dolną okładką jest sztywna
kształtka uformowana w wyniku anizotropowego, mokrego
trawienia krzemu. Cały kondensator składa się z centralnej części –
czułej na zmiany ciśnienia – i części brzegowej, odgrywającej rolę
pojemności stałej.
16
Czujniki piezorezystancyjne
Czujniki piezorezystancyjne wykorzystują efekt zmiany rezystancji
materiału pod wpływem działającego ciśnienia. Cechują się dużą
trwałością, szerokim zakresem ciśnień i małymi rozmiarami.
Proces produkcji tych czujników jest prostszy i tańszy niż
czujników pojemnościowych (mniej etapów technologicznych,
mniej masek itp.).
Grubość membrany zależy od zakresu pomiarowego ciśnień i
wynosi (5÷200) μm. W ugiętej membranie powstają naprężenia
rozciągająco–ściskające. W obszarze tych naprężeń umieszczone są
piezorezystory połączone w układ mostka Wheatstone’a tak, aby
otrzymać w nich dodatnie i ujemne zmiany rezystancji wywołane
efektem piezorezystancyjnym.
Zmiany rezystancji są zależne od wielkości naprężenia
(odkształcenia) membrany, a więc od ciśnienia.
17
18
Schemat ideowy układu pomiarowego z mostkiem
piezorezystancyjnym:
R – piezorezystory,
ΔR – zmiana rezystancji piezorezystora wywołana ciśnieniem,
R0 – rezystor kalibrujący;
gdzie:
19
Czujnik ciśnienia w
obudowie-kapsule
Rodzaj obudowy różni się w zależności od przeznaczenia czujnika.
Podstawowym jej zadaniem jest doprowadzenie ciśnienia do
membrany - najczęściej przez specjalną dyszę - oraz ochrona
delikatnej struktury przed szkodliwymi oddziaływaniami
chemicznymi i mechanicznymi. Struktura czujnika połączona jest
cienkim złotym drutem z wyprowadzeniami wychodzącymi na
zewnątrz obudowy. Powierzchnia membrany oraz doprowadzenia są
pokryte żelem silikonowym, tak aby odizolować je od szkodliwego
działania środowiska. Żel taki jest gęsty i sprężysty, dzięki czemu
20
przenosi sygnał ciśnienia do krzemowej membrany.
Na wartość sygnału pomiarowego wpływ ma również
temperatura otoczenia. W układ pomiarowy wbudowywany jest
czujnik temperatury, kompensujący jej wpływ na pomiar
ciśnienia.
W układach zintegrowanych czujnik ciśnienia oraz układy
wzmacniające, zapewniające jego liniowość oraz kompensację
wpływu temperatury, mieszczą się w jednej strukturze
półprzewodnikowej. Na wyjściu takiego układu otrzymuje się
sygnał analogowy lub cyfrowy proporcjonalny do mierzonego
ciśnienia.
Dodatkowym zabiegiem eliminującym wpływ szumów i efekty
nieliniowe jest zamiana sygnału analogowego na cyfrowy już w
czujniku.
21
Znane są czujniki ABP oferowane przez firmę Utah Medical
Products
(Deltran), BBraun, Edwards Lifescience (TruWave), a
zwłaszcza firmę Becton Dickinson.
Kluczowym produktem firmy Becton Dickinson jest
jednorazowego użytku przetwornik DTX/Plus. Zawiera
zintegrowane urządzenie przepływu, które ma zastosowanie do
pomiarów ciśnienia wymagających ciągłego przepływu.
Szybkość przepływu wynosi 3 cm3/h przy ciśnieniu 300 mmHg.
Zakres mierzonego ciśnienia wynosi od -30 mmHg do 300
mmHg.
Przekroczenie tej wartości nie uszkadza przetwornika, gdyż
posiada pewien zakres tolerancji nadciśnienia, tj. -700 mmHg ÷
7800 mmHg. Ciśnienie można mierzyć niezależnie od ciśnienia
atmosferycznego.
22
DTX/Plus można łatwo zamontować na ramieniu pacjenta bądź
stojaku. Przetwornik nie zawiera elementów wykonanych z
lateksu i tym samym jest odpowiedni dla alergików.
Przezroczystość czujnika zapewnia całkowita kontrolę nad
przepływem bez pęcherzyków powietrza.
23
Rozwiązania – TI
24
Rozwiązania – TI
25