Окклюзионная фотоплетизмография

Следующим шагом в развитии фотоплетизмографии стала окклюзионная фотоплетизмография, при которой искусственно создаются преграды для притока и оттока крови из исследуемого участка тела. В типичном варианте окклюзионного исследования фотоплетизмограма записывается на конечной фаланге пальца, когда на предплечье той же руки надета компрессионная резиновая манжета. Манжета позволяет менять внешнее давление на кровеносные сосуды, а внешнее давление изменяет условия протекания крови по сосудам. Наблюдая происходящие изменения на фотоплетизмограмме, мы получаем возможность добывать дополнительную ценную информацию об организме человека.

Одной из таких возможностей является, например, возможность весьма точно измерять давление крови в плечевой артерии. Наиболее точные результаты получают при использовании так называемой декомпрессионной методики, которую иллюстрирует рис. 18.5. Сначала наблюдают пульсирование крови в пальце в нормальных условиях, когда в манжете нет избыточного давления воздуха (участок I). Потом быстро начинают накачивать воздух, повышая давление в манжете до значения несколько выше систолического артериального давления крови (участок II). Это давление передается на все кровеносные сосуды под манжетой. Как только давление становится выше давления крови в венах, вены перекрываются, и отток крови из них прекращается.

Рис. 18.5. Измерение артериального давления и частоты пульса с помощью окклюзионной фотоплетизмографии декомпрессионным методом. Внизу – график изменения давления в компрессионной манжете. Вверху – соответствующая фотоплетизмограмма

Пока давление в манжете остаётся ниже систолического, приток крови через плечевые артерии в кисть и пальцы руки с каждым сокращением сердца продолжается. Поэтому кровенаполнение пальца возрастает, соответственно возрастает и сигнал на фотоплетизмограмме. Когда же внешнее давление на артерии становится выше систолического, артерии перекрываются, и приток крови тоже прекращается. На фотоплетизмограмме исчезают пульсовые волны (участок IІІ), уровень сигнала перестает изменяться, а давление в венах сравнивается с давлением в артериях.

После этого начинают постепенно снижать давление в манжете (участок IV). Когда давление в ней становится немного ниже систолического, на вершине "пика" сердечного выброса кровь получает возможность проталкиваться сквозь артерии, и на фотоплетизмограмме снова появляются пульсовые волны. Значение давления в манжете в этот момент времени принимается за систолическое давление . Появление пульсовых волн, однако, не изменяет кровенаполнения пальца, так как отток крови еще перекрыт, и средний уровень сигнала остается постоянным (участок V). Это тот случай, когда пульсация крови есть, а кровотока сквозь палец нет. Лишь тогда, когда давление в манжете, т.е. внешнее давление на вены становится ниже диастолического , возможным становится и отток крови из вен. Кровенаполнение пальца начинает уменьшаться, сигнал на фотоплетизмограмме идет на спад (участок VІ). Давление в манжете в момент начала спада принимается за диастолическое. Исследования показали, что по такой методике артериальное давление определяется точнее, чем обычными тонометрами с прослушиванием пульса.

В интеллектуальных фотоплетизмографах выполнением всех необходимых манипуляций (накачка и постепенное снижение давления воздуха в манжете, запись фотоплетизмограммы и профиля изменения давления, определение систолического и диастолического артериального давления, частоты пульса, их отображение на дисплее и т.п.) автоматически управляет микроконтроллер. В необходимых случаях он организует повторную автоматическую подкачку воздуха и более плавное снижение давления с целью уточнения результата измерения.

При окклюзионном исследовании периферийных кровеносных сосудов с помощью интеллектуального фотоплетизмографа давление в компрессионной манжете повышают лишь до уровня ниже диастолического, но выше обычного давления крови в венах – около 30 мм рт. ст. Принцип исследования иллюстрирует рис. 18.6.

Рис. 18.6. Исследование периферического кровообращения с помощью окклюзионной фотоплетизмографии: внизу - график изменения давления в компрессионной манжете; вверху - соответствующая фотоплетизмограмма

Сначала наблюдают пульсовые волны в пальце при отсутствии воздуха в манжете (участок I). Если надо определить давление крови в венах, то постепенно повышают давление в манжете (участок IІ). Когда оно сравнивается с давлением крови в венах, вены перекрываются, отток крови из пальца прекращается, его кровенаполнение начинает возрастать. Соответственно возрастает сигнал на фотоплетизмограмме (участок IІІ). Давление, при котором начинается рост, и принимают за венозное давление .

Скорость нарастания сигнала пропорциональна скорости притока крови к пальцу. Поэтому значение характеризует пропускную способность прекапиллярных кровеносных сосудов и величину объемного кровотока в пальце. Рост кровенаполнения приводит к постепенному повышению давления крови в венах. Когда оно становится выше внешнего давления, вены открываются, восстанавливается отток крови из пальца. И спустя некоторое время наступает равновесие: отток крови уравновешивается ее притоком, кровенаполнение перестает изменяться. Если давление в манжете фиксировано, то прирост сигнала тем больше, чем больше эластичность кровеносных сосудов пальца. Поэтому эта величина тоже является характерным показателем фотоплетизмограммы. С ее помощью можно оценить эластичность мельчайших вен и отследить, как влияют на пациента лекарства, предназначенные для расширения или сужения сосудов.

Если быстро выпустить воздух из манжеты (участок IV), то внешнее давление на вены исчезает, отток крови через них становится беспрепятственным, кровенаполнение пальца начинает уменьшаться. Скорость уменьшения сигнала на фотоплетизмограмме зависит от гидравлического сопротивления посткапиллярных сосудов оттоку крови. Значение характеризует это сопротивление и проходимость вен пальца.