Кішов Р.М., Магомедов А.М. Аналіз сучасного стану питань вимірювання артеріального тиску

Кішов Расул Магомедовіч1, Магомедов Арсен Муталімовіч2
1Дагестанскій державний технічний університет, старший викладач кафедри ТіОЕ
2Дагестанскій державний технічний університет, аспірант кафедри ТіОЕ

Kishov Rasul Magomedovich1, Magomedov Arsen Mutalimovich2
1Dagestan State Technical University, senior lecturer
2Dagestan State Technical University, graduate student

Бібліографічна посилання на цю статтю:
Кішов Р.М., Магомедов А.М. Аналіз сучасного стану питань вимірювання артеріального тиску // Сучасні наукові дослідження та інновації. 2014. № 10. Ч. 1 [Електронний ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/10/39441 (дата звернення: 25.03.2019).

7 квітня 2013 року, який є Всесвітнім Днем Здоров'я і днем ​​заснування Всесвітньої Організації Охорони Здоров'я (ВООЗ), пройшов під гаслом «Контролюйте ваше кров'яний тиск». Останнім часом до цієї проблеми залучається все більше уваги, і це не випадково: згідно з офіційними даними ВООЗ сьогодні близько мільярда людей страждають від високого кров'яного тиску, в той час як ще в 1980 році їх налічувалося всього 600 мільйонів, понад дев'ять мільйонів чоловік в рік помирає від наслідків цього захворювання [1]. Для порівняння: від наркоманії щороку гине «всього» 200 тисяч людей і 1,2 мільйона людей стають жертвами автокатастроф [2].

Очевидно, що, на жаль, яка притягається до даної проблеми увагу непропорційно мало. Хронічну гіпертонію часто називають «тихим вбивцею», так як симптоми хвороби не проявляються на ранніх стадіях і людина залишається без лікування занадто довго. Згубний вплив високого кров'яного тиску проявляється, перш за все, в порушенні кровопостачання органів мішеней, найчастіше це серце, нирки і мозок.

Лікування артеріальної гіпертензії полягає в зміні способу життя, відмови від шкідливих звичок, прийомі спеціальних препаратів і постійне стеження за рівнем артеріального тиску. Таким чином, комплекс заходів, що приймаються сучасним співтовариством для боротьби з даним захворюванням включає в себе рішення трьох основних завдань:

1. пропаганда здорового способу життя і рання діагностика артеріальної гіпертензії;
2. підвищення ефективності медикаментозного і немедикаментозного лікувань;
3. вдосконалення засобів вимірювання і моніторингу артеріального тиску.

Від ефективності вирішення цих завдань залежить рівень смертоносності «тихого вбивці».

Необхідно відзначити, що вдосконалення методик та алгоритмів вимірювання артеріального тиску є дуже важливою і одночасно непростим завданням. Сучасні прилади, призначені для вимірювання артеріального тиску повинні володіти точністю, надійністю, компактністю, функціональністю, стійкістю до негативних зовнішніх впливів, артефактів і ні в якому разі не повинні дезінформувати людини неправдивими свідченнями. Технології нашого часу дозволяють передавати результати вимірювання лікаря в реальному часі, що, безумовно, дозволить підвищити якість наданої медичної допомоги.

Всі методи вимірювання артеріального тиску прийнято ділити на дві категорії: інвазивні та неінвазивні [3]. Оскільки інвазивні методики припускають введення спеціального катетера в артерію і, відповідно, застосовуються рідко, тільки при стаціонарному лікуванні, то ми в даній статті їх розглядати не будемо.

Принцип роботи більшості поширених неінвазивних методик вимірювання артеріального тиску грунтується на повному або частковому перетискання артерії за допомогою манжети одягненою на руку людини, в яку для цього накачується повітря. З цієї причини ці методи також називають оклюзійними. Рівень артеріального тиску оцінюється під час фаз компресії і / або декомпресії за допомогою аналізу характеру виникають при цьому осциляцій тиску в манжеті (див. Рис. 1) або вислуховуються над артерією т.зв. тонів Короткова, які викликаються виникаючими при цьому в артерії пульсовими хвилями. Відповідно розрізняють дві основні методики вимірювання артеріального тиску: осциллометрический метод і метод тонів Короткова [3]. При автоматичному вимірі в основному застосовується осциллометрический метод, з огляду на його стійкості до оточуючих шумів, феноменам «нескінченного тону» і «аускультативного провалу».

Рис.1 Зміна амплітуди пульсацій артерії при наданні на нього зовнішнього компенсуючого тиску [5].

Значення систолічного артеріального тиску зазвичай фіксується при різкому збільшенні амплітуди пульсацій артерії, а діастолічного в момент різкого їх зменшення [4] (див. Рис. 1.).

Однак дані ознаки важко однозначно визначити на експериментально отриманої осциллограмме, представленої на рис. 2. і на рис. 3, наведеної в [10].

Мал. 2. Експериментально отримана осцилограма. Гуртками обведені осциляції тиску в манжеті. Тут, - зміна рівня зовнішнього компенсуючого тиску; - посилені пульсації артерії, що передаються манжеті.

Мал. 3. Осцилограма наведена в [10]

Дійсно, лише в 25% випадків можна отримати осцилограму з чітко вираженими моментами зростання і спаду амплітуди пульсацій [4], що призводить до суттєвого ускладнення процедури вимірювання. Таким чином, точність медичного тонометра в значній мірі визначається алгоритмом визначення систолічного і діастолічного рівнів тиску, якими, на сьогоднішній день, головним чином і відрізняються один від одного. В [6] автори вказують, що застосовуються в сучасних комерційних тонометрах алгоритми хоч і можуть бути клінічно обгрунтованими, але незалежно перевірити їх не представляється можливим, оскільки компанії-виробники свої алгоритми НЕ публікують. Замість цього прилади, що реалізують той чи інший алгоритм, зазвичай піддають тільки клінічних випробувань. Як приклад можна привести алгоритми, що застосовуються в тонометрах японської фірми Omron - Intellisense [7] і американської фірми Welch Allyn - SureBP [8].

Завдання визначення систолічного і діастолічного тисків по осциллограмме настільки складна і актуальна, що з одного боку проводяться спроби розробити оптимальний алгоритм за допомогою фізіологічного математичного моделювання [6], а з іншого боку використовувати для цих цілей самообучающиеся нейронні мережі [13; 14]. В [10] пропонується інший підхід, заснований на аналізі спектру сигналу; при цьому осциллометрический сигнал для спрощення розрахунків апроксимують за допомогою амплітудно-модульованого сигналу.

Іншим фактором, на практиці істотно погіршує точність показань цифрового тонометра є спотворення, що вносяться до осциллограмму різними кардіоваскулярних захворювань і артефактами руху. Так наприклад, в [9] зазначається, що у пацієнтів з миготливою аритмією результати одиночного вимірювання артеріального тиску найбільш поширеними автоматичними тонометрами Omron HEM 711 AC і Welch-Allyn 52000 розрізняються, причому іноді значно, від результатів одержуваних референтним методом; наводиться рекомендація при виборі методу лікування пацієнта користуватися тільки перевіреними інструментами вимірювання артеріального тиску. Що показово, самі компанії-виробники не надають інформації про рівень захищеності їх продукції від такого роду перешкод. У нечисленних дослідженнях з даної проблеми для зменшення похибки, спричиненої інтерференцією артефактів і кардіоваскулярних захворювань з пульсаціями артерії, пропонується застосовувати методи нечіткої логіки (англ. Fuzzy logic) [9].

На сьогоднішній день актуальною є також проблема довіри медичного персоналу лікарень до показань, отриманими автоматичними приладами. З одного боку прилади іноді можуть помилятися, і істотно - досить подивитися умови присвоєння вищого класу точності A / A по найбільш суворому і загальновизнаного протоколу британської організації BHS [4]. За даним протоколом допускається похибка не перевищує 15 мм.рт.ст. в п'яти відсотках випадків вимірювання. Разом з тим, результат вимірювання артеріального тиску традиційним методом Короткова також може бути дуже неточним з багатьох причин, серед яких суб'єктивність процедури вимірювання, феномен «нескінченного тону», низька кваліфікація медперсоналу, слабка координація системи «руки-зір-слух» та інші. Таким чином, ситуація з довірою до цієї категорії хворих неодназначно.

Одним із способів підвищення рівня довіри до свідчень того чи іншого приладу могло б бути запровадження спеціального коефіцієнта довіри, що відображає якість, отриманої приладом при вимірюванні, осцилограми. Коефіцієнт повинен враховувати рівень, кількість перешкод і артефактів, присутній в сигналі, а також «вираженість» підйому і спаду осцилограми. При цьому впровадження такого коефіцієнта в практику практично ніяк би не вплинуло на собівартість приладу, так як необхідні розрахунки здійснюються програмно.

Існують ще кілька проблем, на які сьогодні звертається недостатньо уваги. Це, перш за все, недотримання необхідних правил і умов вимірювання користувачами. Наприклад, для виключення вірогідності виникнення гемодинамічних порушень одному і тому ж користувачеві неприпустимо проводити поспіль кілька вимірів без необхідного перерви між ними, що іноді ігнорується. Часто порушується правильна поза, правильне положення руки. Все це згубно позначається на точності вимірювання.

Сучасні медичні тонометри проходять тестування по протоколам BHS, EHS, AAMI, дані випробування самі по собі є експериментальними і вони не передбачають перевірку тонометрів на стійкість до перешкод [4]. Дані протоколи є складними і дорогими. Так, наприклад, для сертифікації по протоколу BHS потрібне обов'язкове залучення медичних експертів для гарантій правильного визначення артеріального тиску референтним методом, обумовлює додаткові групи пацієнтів, а також випробування в умовах фізичного навантаження; передбачає складний аналіз розбіжностей, оцінку збігів в показаннях двох приладів однієї моделі, перевірку точності блоку вимірювання тиску в манжеті і стійкості цієї точності при середніх термінах експлуатації і т.д. З цієї причини, актуальною є задача розробки додаткових ефективних методик повірки медичних тонометрів, в тому числі на предмет їх стійкості до артефактів і аритмії.

Актуальною, але до сих пір невирішеною завданням є повсюдне впровадження технології передачі результатів вимірювань лікаря в реальному часі. За останні десятиліття навколишній світ значно змінився. Ці зміни відчув кожен - це, перш за все, поява стільникового зв'язку, високошвидкісного інтернету, поява у населення портативних і вельми функціональних гаджетів. На превеликий жаль, ці зміни торкнулися головним чином побутової сторони нашого життя.

У таку консервативну частину нашого життя, як здоров'я і піклування над нею, особливо в нашій країні, ці інновації проникають з працею. Тим часом, їх повсюдне впровадження могло б врятувати безліч життів, підвищити якість медичних послуг і одночасно істотно розвантажити сучасні поліклініки. Впровадження останніх досягнень електронної промисловості в медицину вже принесло численні плоди, але багато експертів передбачають ще більше змін. Так, наприклад, відомий американський вчений кардіолог Eric J. Topol передрікає, що в найближчому майбутньому смартфони і планшетні комп'ютери, які використовуються разом з відповідними гаджетами, забезпечать реальну демократизацію в наданні медичних послуг, з одного боку забезпечуючи можливість моніторингу за вітальними показниками людини, а з інший надаючи користувачу доступ до хмарних сервісів і бездротового інтернету [11].

В даному контексті, стає очевидним, що найбільші зміни зазнають на собі системи вимірювання та моніторингу артеріального тиску (ДМАТ) а також Холтер-моніторингу, оскільки серцево-судинні захворювання завжди вимагають спостереження за станом організму і оперативності прийняття рішення. Тим більше самоконтроль артеріального тиску (СКАД) сьогодні все ширше впроваджується в лікарську практику. Головними причинами того крім найширшого розповсюдження серцево-судинних захворювань є так званий «ефект білого халата», що полягає в стійкому підвищенні артеріального тиску у пацієнта в присутності медичного персоналу. Лікарська практика підтвердила високу прогностичну та діагностичну цінність СКАД при лікуванні хворих на АД.

Таким чином, незважаючи на значний прогрес в цій області за останній час, ще дуже багато що належить зробити. Завдання зниження смертності дуже актуальна в нашій країні. Удосконалення методів і алгоритмів вимірювання і моніторингу артеріального тиску здатне внести свій внесок у вирішення цього завдання.

бібліографічний список

1. Вcемірний день здоров'я: Скоротіть ризик інфаркту та інсульту - слідкуйте за своїм кров'яним тиском [Електронний ресурс] // Центр ЗМІ ВООЗ -03.04.2013г. -URL
2. Баршев, В. Біда кілометрами / В. Баршев // Російська газета. Федеральний випуск №5475 (99), 12.05.2011 р
3. Акинін, В.В. Дослідження і розробка способів вимірювання та моніторингу артеріального тиску: дис. ... канд. тех. наук. Пензенський Державний університет, Пенза, 2006р.
4. Сучасні неінвазивні методи вимірювання артеріального тиску для діагностики артеріальної гіпертонії і оцінки ефективності антигіпертензивної терапії / О.М. Рогоза [и др.]. - М.: Медика, 2007.
5. Савицький, М.М. Біофізичні основи кровообігу і клінічні методи вивчення гемодинаміки. -М: Медицина, 1974. -311с.
6. Charles F Babbs. Oscillometric measurement of systolic and diastolic blood pressures validated in a physiologic mathematical model. - [Електронний ресурс] // BioMedical Engineering OnLine, 2012р, стор.21 -URL.
7. Akpolat T. Validation of the Omron M3 Intellisense (HEM-7051-E) upper arm blood pressure monitor, for self-measurement, according to the European Society of Hypertension International Protocol revision 2010 in a stage 3-5 chronic kidney disease population. / Akpolat T, Erdem E, Aydogdu T // Kidney Blood Press Res. 2012; 35 (2): 82-8. - 2011 Sep 10.
8. Alpert BS. Clinical evaluation of the Welch Allyn SureBP algorithm for automated blood pressure measurement. / Alpert BS. // Blood Pressure Monitoring. 2007 Aug; 12 (4): 215-8.
9. Lamb TS. Comparison of two oscillometric blood pressure monitors in subjects with atrial fibrillation [Електронний ресурс] / Lamb TS [и др.] // US National Library of Medicine National Institutes of Health. - URL. - 01.02.2010.
10. Kurt Barbé. Oscillometric Blood Pressure Measurements: a signal analysis / Kurt Barbé, Wendy Van Moer, Lieve Lauwers // Journal of Physics: Conference Series 238 (2010) 012052 doi: 10.1088 / 1742-6596 / 238/1/012052.
11. Chin Teng Lin. Reduction of interference in oscillometric arterial blood pressure measurement using fuzzy logic. / Chin-Teng Lin [и др.] // IEEE Transactions on Biomedical Engineering Department of Electrical and Control Engineering, Volume: 50, Issue: 4, 2003. - с.432-441.
12. Eric Topol MD The Creative Destruction of Medicine: How the Digital Revolution Will Create Better Health Care. Basic Books. 02.12.2011 р
13. Forouzanfar, M. Oscillometric blood pressure estimation using principal component analysis and neural networks / Forouzanfar, M [и др.] // Science and Technology for Humanity (TIC-STH), 2009 IEEE Toronto International Conference, 26-27 Sept. 2009 стр. 981-986.
14. Colak, S. Blood pressure estimation using neural networks. / S. Colak, C. Isik // Computational Intelligence for Measurement Systems and Applications, 2004, CIMSA, стор. 21-25.

Кількість переглядів публікації: Please wait

Всі статті автора «Расул Кішов»