Визначення гемодинамічних показників стану ССС

Задача визначення гемодинамічних показників стану ССС (частота пульсу, періоди швидкого та повільного кровонаповнення, амплітуди систолічної та діастолічної хвилі та інш.), сатурації крові є актуальним завданням для використання в кардіології, анестезіології, в хірургічній та реанімаційній практиці, при лікуванні хронічної серцевої недостатності, в педіатрії та гінекології.

Дослідження параметрів пульсових хвиль дозволяє отримати правильну уяву о ряді параметрів кровообігу. Основним фактором виникнення пульсових коливань в судинній системі є періодичний викид визначеного об’єму крові з шлунків серця в аорту, що приводить до виникнення та розповсюдження хвилі тиску, що приведе до розширення артерій. Артеріальний периферичний пульс є результатом взаємодії різних коливальних та хвильових процесів. Об’ємна пульсова хвиля складається з двох типів хвиль: пов’язаних з викидом та переміщенням систолічного об’єму крові та утворених гідравлічним ударом, що виникає в фазу максимального вигнання крові. В загальному випадку форма об’ємної пульсової хвилі визначається головним чином процесом вигнання крові з шлунків серця та коливальними явищами, що виникають в самому серці, так і в ближніх артеріальних судинах, а також демпферуючим впливом судинної стінки та властивостями оточуючих її органів та тканин.

Для визначення гемодинамічних показників стану ССС та ступеня насичення крові киснем по амплітуді пульсової хвилі використовується фотоприймач та два лазерних джерела випромінювання; один в червоному, другий в інфрачервоному діапазонах випромінювання. На спрощеній структурній схемі (рис 1.) показане розташування лазерних випромінювачів та фотоприймача в нігтєвій фаланзі пальцю. Джерела струмів керують інтенсивністю потоків випромінювання діодів. Перетворювач струм – напруга перетворює струм фотодіодів в напругу, пропорційну інтенсивності випромінювання, що приймається.

Рис. 1.2 – Схема розташування випромінювачів та фотоприймача при вимірюванні степені насичення крові киснем для нігтевої фаланги пальця

На рис. 1.2 показано залежність вихідної напруги від часу на виході перетворювача струм – напруга.

Рис. 1.3 – Залежність вихідної напруги від часу на виході перетворювача струм – напруга

На основі закону Ламберта – Беру можна записати [30]:

( 1.6 )

де К_l – коефіцієнт поглинання тканиною випромінювання з довжиною хвилі l; V_0l – напруга на виході перетворювача струм – напруга при відсутності тканини та крові на довжині хвилі l; А_l^HbO2 – коефіцієнт екстинкції оксигемоглобіну (HbO₂) на довжині хвилі l; А_l^Hb – коефіцієнт екстинкції поновленого гемоглобіну (Hb) на довжині хвилі l; С – концентрація Hb в крові; S – відносна місткість HbO₂ в загальній його кількості (S=0 (весь поновлено), S=1 (весь Hb оксигеновано)); d – товщина шару крові.

При пульсації крові відбувається мікророзширення прекапілярів, що еквівалентно зростанню d у виразі (1.6).

Складена система рівнянь для червоного (l₁) та інфрачервоного (l₂) діапазонів випромінювань, виключаючи з рівнянь змінні С, d та вирішуючи отримане рівняння відносно S, отримаємо [ 30,31 }:

(1.7)

де (1.8)

V_maxl, V_minl – максимальне та мінімальне значення напруги на виході перетворювача струм-напруга на довжині хвилі l (рис. 1.3).