Diplomatervem első két fejezete - 1.rész

XX. századi diplomatervemben egy új, noninvazív vérnyomásmérő algoritmust fejlesztettem ki és valósítottam meg Hitachi mikrokontrollerrel. Ehhez egy kicsit meg kellett ismernem, hogy mit is mérünk. Összeszedtem egy érthető anyagot, ami akkor a dolgozatom két fejezetét tette ki. Ezt olvashatja ebben a bejegyzésben. Miért teszem itt közzé? Egy kis segítség azoknak, akik hasonló vonalon indítják fejlesztéseiket. A dolgozat elkészülte óta sokat fejlődött a tudomány, ezért néhány dolog már nem aktuális! A két fejezetet két részletben osztom meg, mert a Blog.hu egyszerre csak ennyi adatot enged egy bejegyzésben.

 

1. A vérnyomásmérés fiziológiai háttere és fizikai alapjai
 

Dolgozatom tárgyának jobb érthetősége érdekében elengedhetetlen az alábbi fejezet, ami a vérnyomást kiváltó okokat mutatja be élettani és fizikai hátterével. Forrásul szolgáltak:

1.1. A szív és érrendszer
 

A vérkeringési rendszer az a rendszer, amely az O2-t és a gyomorban-bél rendszerben felszívódott anyagokat a szövetekhez szállítja, a CO2-ot a tüdőhöz, az anyagcsere végtermékeit a veséhez juttatja, részt vesz a testhőmérséklet szabályozásában, valamint eljuttatja a sejtekhez a hormonokat (kémiai triggerek), s a sejtműködést szabályozó egyéb anyagokat. Az ezeket az anyagokat szállító vért, a véredények zárt rendszerén a szív pumpálja át, ami emlos szervezetekben tulajdonképpen két sorbakapcsolt pumpából áll. A vért a bal kamra az artériákon (verőér) és az arteriolákon keresztül a kapillárisokba pumpálja, ahol a vér egyensúlyba kerül az intersticiális folyadékkal. Az intersticiális folyadék a sejten kívüli folyadéknak az érpályán kívül elhelyezkedő, sejteket körülvevő része. A kapillárisokból a vért a venulák majd a vénák a jobb pitvarba vezetik. Ez a nagyvérköri (szisztémás) keringés. A jobb pitvarból a vér a jobb kamrába jut, amely tovább pumpálja azt a tüdőereken keresztül - ez a kisvérköri (tüdo-) keringés - a bal pitvarba, majd a bal kamrába. A tüdőkapillárisokban a vér felfrissül oxigénnel. A szövetnedvek egy része egy másik zárt érrendszerbe, a nyirokrendszerbe kerül, amely a nyirkot a nyirokereken keresztül a vénás keringésbe juttatja (nyirokkeringés). A teljes keringő vértérfogat a testtömegnek kb. 8%-a.
 

  Lumenátmérő Falvastagság Összkeresztmetszet Vértartalom a teljes vértérfogat százalékában
Aorta 2.5 cm 2 mm 4.5 2
Artéria 0.4 cm 1 mm 20 8
Arteriola 30 mm 20 mm 400 1
Kapilláris 5 mm 1 mm 4500 5
Venula 20 mm 2 mm 4000  
Véna 0.5 cm 0.5 mm 40  
Véna cava 3 cm 1.5 mm 18  

1.1.1. A szív pumpafunkciója

Normálisan a szív egyes részei szabályosan egymást követő sorrendben vernek: a pitvarok összehúzódását (pitvarszisztole) a kamrák összehúzódása (kamra-szisztole) követi, és a disztole folyamán mind a négy szívüreg fala elernyedt állapotban van. A szívrevolúció specializálódott kardiális ingervezető rendszerben veszi kezdetét, és ennek a rendszernek az útján terjed szét a szívizom minden részére. Az ingervezetési rendszert felépítő struktúrák a sinoatrialis csomó (SA-csomó), az internodalis pitvari pályák, az atrioventrikuláris csomó (AV-csomó), a His-kötegek és annak szárai, valamint a Purkinje rendszer. Az ingervezetési rendszer különböző részei, de rendellenes feltételek között a szív munkaizomzatának részei is, spontán kisülésre képesek. Normálisan azonban az SA-csomó sül ki a leggyorsabban, és a belőle szétterjedő depolarizáció hamarabb éri el a többi régiót, mintsem azok spontán kisülhetnének. Ezért normálisan az SA-csomó a szív ritmusgenerátora (cardialis pacemaker): kisülésének szaporasága határozza meg azt a frekvenciát, amellyel a szív ver. Az SA-csomóban gerjesztett impulzusok a pitvari pályák útján átterjednek az AV-csomóra, ezen a csomón keresztül a His-kötegbe, majd a His-köteg elágazódásain és a Purkinje-rendszeren keresztül a kamraizomzatba jutnak.

1.1.2. Szív arrhythmiák

Normális szívritmus

 Normális emberi szívben minden egyes szívverés az SA-csomóban veszi eredetét. Nyugalomban a szív percenként kb. 70-et ver. Alvásban a szívfrekvencia lelassul (bradycardia), érzelmek, fizikai aktivitás, láz és sok más inger hatására pedig felgyorsul (tachycardia). Normális légzési frekvenciával lélegző egészséges fiatalokban a szívfrekvencia a légzés fázisainak megfelelően változik: belégzéskor felgyorsul, kilégzéskor viszont lelassul, különösen mély légvételek esetén. Ez a sinusarrhythmia normális jelenség. Belégzés alatt a tüdo feszítési receptoraiból eredő vagus impulzusok gátolják a nyúltagy szívgátló központját. A szívfrekvenciát alacsony szinten tartó tónusos vagus kisülés mérséklődik, és a szívfrekvencia ennek megfelelően no. Járulékos tényező még a légzőközpontból eredő gátló impulzusok kisugárzása a szívgátló központra.
 

Kórós pacemakerek

Az AV-csomó és az ingervezető rendszer egyéb részei abnormális helyzetekben ritmuskeltő szerepre tehetnek szert.
Ha a vezetés a pitvarok és a kamrák között teljesen megszakad, teljes (harmadfokú) szívblokkról beszélünk, ilyenkor a kamrák a pitvaroktól teljesen függetlenül lassú ritmusban vernek: 35 ütés/perc, de egyedi esetekben akár 15 ütés/perc is lehet. Ez szédülést és ájulást okoz az agy oxigénhiány miatt.
Amikor a pitvarok és kamrák közti vezetés lelassul, de nem szakad meg, inkomplett szívblokkról beszélünk. Az elsőfokú szívblokknak nevezett formában valamennyi pitvari impulzus eléri a kamrákat, de az EKG-görbén a PR-intervallum abnormálisan hosszú. A másodfokú szívblokknak nevezett formában nem minden pitvari impulzus jut el a kamrához. Lehet, hogy csak minden második, vagy minden harmadik pitvar-összehúzódást követ egy kamrai szívverés (2:1 blokk, 3:1 blokk, stb.).

1.1.1.ÁBRA
I.fokú AV-blokkos szív EKG-ja
1.1.2.ÁBRA
Egészséges szív EKG-ja

 

 

Ectopias ingerületi gócok

Normális körülmények között a szívizomsejtek nem sülnek ki spontán, és a His-köteg, illetve a Purkinje-rendszer spontán kisülésének is kicsi a lehetősége, mert az SA-csomó normális pacemaker potenciáljai hamarabb kisütik az ingervezeto rendszer sejtjei, mintsem azok spontán kisülhetnének. Rendellenes feltételek között azonban a His/Purkinje-rostok spontán is kisülhetnek. Ha egyszer egy ingerlékeny ectopias góc kisül, akkor az olyan ingerületet vált ki, amely a várható következő normális ciklusnál hamarabb lép fel, és ezért megzavarja a szívritmust. Nagyon szaporán és szabálytalanul kisülő pitvari vagy kamrai góc vagy inkább gócok csoportja pitvarremegést (fibrillációt), illetve kamraremegést vált kelthet.

1.1.3.ÁBRA
Extraütések megfigyelése az EKG-n
 

 

Pitvari arrhythmiak

Valamely önállósultan kisülo pitvari gócból szétterjedő ingerület ingerli az AV-csomót, majd átterjed a kamrákra. Egészségesekben is előfordulnak időről időre alkalmi pitvari extraszisztolék, ezeknek nincs kóros jelentőségük. De pitvari tachycardiaban és lebegésben a kamrai frekvencia olyan szapora lehet, hogy a diasztole időtartama a kontrakciók közötti megfelelő kamratelítődéshez túlságosan röviddé válik.

 

1.1.2.4.ÁBRA
Pitvari arrhythmia EKG-felvételen
 

 

Kamrai arrhythmiák

A kamrai extraszisztolét kompenzációs szünet követi, amely hosszabb mint a pitvari extraszisztole utáni szünet. Ezen túlmenően extraszisztolék nem szakítják meg az SA-csomó szabályosan egymást követő impulzusainak sorát, ugyanakkor a pitvari extraszisztolék megszakítják azt, és mintegy újraindítják a normális ritmust. Ezek a különbségek lehetové teszik a pitvari és kamrai extraszisztolék megkülönböztetését akár a pulzus tapintása, akár a szív hallgatózási lelete alapján is. Ha egyik lábunkkal a normális, szabályos ritmusnak megfelelő taktust verjük, akkor a pitvari extraütést követő ütéseket az előző reguláris ütésekhez képest hamarabb észleljük. A kamrai extraütés utáni első normális ütés viszont egybeesik az extraütést követő második lábtaktussal, mert a kamrai extraütés és az azt megelőző normális ütés együttes időtartama egyenlő két normális ütés időtartamával.

Felgyorsult AV-átvezetés

Egyes egyébként normális, de pitvari arrhythmiákra hajlamos egyedekben megfigyelhető érdekes állapot ez. Normálisan a kamrák és a pitvarok között az ingervezetés egyetlen útja az AV-csomón át vezet. Egyes egyedeknek a pitvarok és a kamrák között van még egy járulékos, abberáns izom- vagy nodális szövetbol álló összeköttetésük. Ez a köteg gyorsabban vezet, mint a lassú vezetésű AV-csomó, és ezért az egyik kamra korán kerül ingerületbe.

Zörejek

Zörejnek nevezzük a keringési rendszer különböző részein hallható, rendellenes hangjelenségeket. A vér áramlása hangtalan mindaddig, amíg az érrendszerben az áramlás lamináris. Ha azonban az áramló vér valamilyen elzáródás okozta akadályba ütközik, vagy keskeny szájadékon nagy sebességgel halad át, örvények keletkeznek, amelyek ún. örvényhangokat keltenek.

 

 

 

1.1.2.5.ÁBRA
Áramlástípusok

 

A kardiovaszkuláris ciklus egy összetett pumpáló eljárás, ami minden egyes szívütésnél lejátszódik. Ez a pumpafolyamat négy üregben játszódik le, mindegyik más funkciót és struktúrát valósít meg. A folyamat leírása az alábbiakban. Az egységek Hgmm-ben és mL-ben értendők.

Kamrai diasztole (vége) 
Passzív telítodés: a kamrák megtelnek vérrel.
Aortanyomás: 100-ról csökken
Kamrai nyomás: 0-ról nő
EKG: P-hullám
Kamrai térfogat: 100-ról nő némileg
Pitvari összehúzódás: a pitvarok összehúzódnak, vért nyomva a kamrákba
Aortanyomás: tovább csökken
Kamrai nyomás: gyorsan nő
EKG: QRS komplex kezdődik
Kamrai térfogat: nő

Kamrai szisztole 
Izovolumetriás kontrakció: a kamra növeli kontraktilis tónusát, de nincs térfogatváltozás
Aortanyomás: 80-ra csökken
Kamrai nyomás: gyorsan 80-ra nő
EKG: QRS komplex fő csúcsa
Kamrai térfogat: a maximális 150-re nő
Kilökés: ha a kamrai nyomás meghaladja az aortanyomást, az aortabillentyűk kinyílnak és a vér az aortába tolul.
Aortanyomás: eléri a maximális 120-at
Kamrai nyomás: gyorsan a maximális 120-ra emelkedik
EKG: QRS komplex befejeződik, T-hullám kezdődik
Kamrai térfogat: a minimális 50-re csökken
 


Kamrai diasztole (kezdet)
Izovolumetriás relaxáció: a kamrai izmok tónusa csökken, de a térfogata nem. A dikrotikus bemetszés figyelhető meg a nyomás hullámformájában, amit az aortabillentyűk bezáródása eredményez. Ebből a bemetszésből a billentyű működésére is lehet következtetni.
Aortanyomás: dikrotikus bemetszés észlelhető a hullámformában, a nyomás esik.
Kamrai nyomás: gyorsan esik. EKG: T-hullám véget ér Kamrai térfogat: elkezd nőni.

 

 

 

1.1.2.6.ÁBRA
Egy szívciklus során a szív különböző részein fellépő nyomás illetve elektromos jelek.

 

Az emberi test különböző részein, a különböző érterületek mentén más-más nyomásgörbe figyelhető meg. (1.1.2.7.ábra)

 

 

 

1.1.2.7.ÁBRA
Nyomásviszonyok a különböző érszakaszok mentén

 

1.2. Fizikai háttér
 

Fizikailag a nyomás az egységnyi felületre ható erőhatást jelöli. Az SI mértékegységben a nyomás mértékegysége a Pascal. Ezt a dimenziót nem sikerült megkedveltetni, ezért az orvosi gyakorlatban a vérnyomásmérés során egy régebbi mértékegységet használnak, a higanymillimétert (Hgmm). Ez azt a nyomóerőt jelenti, amellyel 1 mm magas higanyoszlop 1 cm2 felületen hat.

Nyomás mértékegységek

 

Hgmm H2Ocm PSI ATM
50 68 0.9 0.065
100 136 1.9 0.13
200 272 3.8 0.26
300 408 5.7 0.39
400 544 7.6 0.52

 
Azokat a fizikai elveket és egyenleteket, amelyek ideális folyadékok merev csövekben való viselkedésének leírására alkalmazhatók, gyakran alkalmazzák megkülönböztetés nélkül a vér intravazális viselkedésének magyarázatára is. A véredények azonban nem merevfalú csövek, a vér pedig nem ideális folyadék, hanem kétfázisú rendszer, amely folyadékból és sejtes elemekből áll. Éppen ezért a vérkeringés viselkedése - olykor igen jelentősen - eltér attól, amit az említett fizikai elvek alapján várhatnánk. A fizikai elvek alkalmazásának mégis van értelme.
A vér áramlása a véredényekben, hasonlóan a folyadékok szűk, merevfalú csövekben történő áramlásához, normális körülmények között lamináris. A véredényekben a vérnek az érfallal érintkező végtelenül vékony rétege mozdulatlan. A következő réteg sebessége kicsiny, az azután következőé nagyobb, és így tovább, míg végül a sebesség az áramlás tengelyében a legnagyobb.

 

 

 

1.2.1.ÁBRA

 

Az áramlás mindaddig lamináris, amíg sebessége egy bizonyos kritikus értéket meg nem halad. Kritikus vagy annál nagyobb sebesség esetén az áramlás turbulens. A lamináris áramlás nem jár hangjelenséggel, a turbulens azonban igen.
Merev falú csövekben, homogén folyadék áramlása esetén a nyomás-áramlás összefüggés lineáris, az erekben in vivo azonban nem az. Ha a kis véredényekben csökkentjük a nyomást, akkor elérhető egy olyan pont, amelynél az áramlás megszűnik, holott a nyomás nem zérus. A jelenséget részben magyarázza az a tény, hogy bizonyos nyomásra szükség van ahhoz, hogy a vörösvérsejteket olyan kapillárisokon juttassa át, amelyek átmérője kisebb, mint a vörösvérsejteké. Azt a nyomásértéket, amelynél az áramlás megszűnik, kritikus záródási nyomásnak nevezzük.
 

2.A vérnyomásmérési módszerek

 Hagyományosan a vérnyomás intra-artériás nyomásként van definiálva, amit a pulzáló véráramlás okoz az artériában. Minden egyes szívütésnél az artériákon keresztül vér áramlik a perifériák felé. A szívciklus alatt a szív különböző állapotú izom-összehúzódásokat produkál. Létezik az áramlással szembeni ellenállás is, amit perifériás ellenállásnak nevezünk. Az állandó nyomásváltozás, ami az érfalat éri, egy közvetlen következménye a szív pumpafunkciójának és az áramlási ellenállásnak. Bármilyen vizsgálata, az állandó nyomásváltozásnak, a szívről, a szív pumpafunkciójáról és kondíciójáról, valamint a perifériás véráramról ad felvilágosítást.
Mióta a szív és érrendszer aktivitása vérnyomást generál, világszerte egy mutató-számpárosként van elfogadva. A szív és érrendszeri problémák is a vérnyomásértékek változásából észlelhetők.
Minden nemű mérés, amit emberen végeznek, annak szükségszerűsége, kényelme és komfortja vezérel. Az invazív katéteres módszer pontos értékeket szolgáltat a centrális és perifériális helyeken, a testen, egyaránt. Ez az eljárás minden esetben sebészi beavatkozást igényel, ezért ritkán használják rutin vizsgálatokhoz. A noninvazív technikák perifériás helyeken mérnek, és közvetlenül nem mérnek a centrális helyeken.
Sok perifériás helyet, mint a radialis artéria, használnak mérési helynek. Az artéria brachialis a leggyakrabban használt mérőpont, mert a követelményeknek leginkább ez felel meg. Közel van a borfelszínhez, ami viszonylagosan tiszta jelet szolgáltat. Az artéria brachialis közel van az aortához, ezért a mért érték korrelációban van az aorta nyomásértékeivel. A felkar egy kényelmes és alkalmas hely a rutin vérnyomásméréshez.
A szívciklus alatt a szisztolés és diasztolés érték között változik a nyomás. Az artéria brachialis-ban létrejövő események, ami egy szívciklus alatt történnek, alábbiakban kerül bemutatásra.
 

ˇ Szisztolés nyomásérték: a nyomás egy maximumértéket vesz fel, az artériás érfal kidagad a szív összehúzódásakor.
 

 
 
 

ˇ Artériás középnyomás: egy nyugalmi helyzet lép fel ilyenkor, a külső tér és a belső vér nyomása egyensúlyt tart egymással. Az érfalnak nincs elmozdulása se kifelé, se befelé. Ezt az értéket noninvazív módszerrel nehéz mérni.
 
 


ˇ Diasztolés nyomásérték: a szív elernyedése során a nyomás egy minimumértéket vesz fel, az érfal elmozdul befelé, de nem akkora mértékben, mint a kifelé mozdulás során.
 
 

Fiatal felnőttben a vérnyomás az aortában, az artéria brachialisban és a nagy artériákban ciklusonként kb. 120 Hgmm-es csúcsértékig (szisztolés nyomás) emelkedik, majd kb. 70 Hgmm-es minimális értékre (diasztolés nyomás) esik vissza. Az artériás vérnyomást konvencionálisan szisztolés/diasztolés érték formájában adjuk meg. Egy Hgmm egyenlő 0,133 kPa-lal, így SI-egységekben az artériás vérnyomás 16,0/9,3 kPa. A pulzusnyomás, a szisztolés és diasztolés nyomás különbsége, normálisan kb. 50 Hgmm.
 A középnyomás a szívciklus során mérhető nyomásértékek átlaga. Mivel a szisztole rövidebb, mint a diasztole, a középnyomás kevesebb, mint a szisztolés és diasztolés nyomás számtani közepe. A középnyomás valójában a nyomásgörbe alatti terület integrálása útján határozható meg. (2.1.ábra)

 

 

 

2.1.ÁBRA

Közelítő értékként azonban az is elfogadható, ha a diasztolés nyomáshoz hozzáadjuk a pulzusnyomás egyharmadát. Sok algoritmus ezzel az egyszerűsítéssel él.
A nyomás a nagy és közepes méretű artériákban alig csökken, mivel ezen véredények ellenállása csekély. Meredek nyomásesés tapasztalható azonban a kisartériák és arteriolák területén, legnagyobbrészt ezek az erek képezik azt a perifériás ellenállást, amellyel szemben a szív a vért továbbítja. Az arteriolák végén a középnyomás 30-38 Hgmm. A pulzusnyomás úgyszintén meredeken csökken, az arteriolák végén mindössze kb. 5 Hgmm. Az arteriolák mentén megfigyelhető nyomásesés nagysága jelentős mértékben függ attól, hogy az erek szűkült vagy tágult állapotban vannak.
A gravitáció hatására a szív szintje alatti erekben a nyomás magasabb, a szív felettiekben pedig alacsonyabb. A gravitációs hatás nagysága a vér sűrűségétől, a gravitációs gyorsulástól és a szívtől lefelé, illetve felfelé mérhető függőleges távolságtól függ. Értéke 0.77 Hgmm/cm normális vérsűrűség mellett. Így, álló testhelyzetben, ha az artériás középnyomás a szív szintjén 10 Hgmm, akkor a fej nagyartériáiban (50 cm-rel a szív szintje felett) 62 Hgmm, a láb artériáiban (105 cm-rel a szív szintje alatt) 180 Hgmm.
 
 

William Harvey leírása után több mint 100 évvel 1733-ban került sor az elso vérnyomásmérésre: Stephen Hales lelkész mérte meg először egy ló vérnyomását, a nyaki verőerébe vezetett üvegcső segítségével, - a csőben megállapodó vérszint mutatta az erekben uralkodó nyomást.
 Carl Ludvig volt, aki 1847-ben grafikusan is ábrázolni tudta a vérnyomás ingadozását, majd 1849-ben Mahomed szisztolés vérnyomást mért állatkísérletekben. A fejlődés további útja a vértelen vérnyomásmérés volt, 1874-1905 között egyre pontosabb higanyos - Vierordt, Basch, Korotkov és Scipione Riva-Rocci - és aneroid eszközökkel - Hill és Barnard - eszközökkel, amelyet számos élettani kutatás kísért.

A noninvazív mérési eljárást az akkori, korai invazív módszerekben rejlő fertőzésveszély és vérveszteség tette szükségessé. Korotkov 1905-ben leírta az auszkulpációs hangokat, ami a későbbi auszkultációs technika (Riva-Rocci) alapja lett. A huszadik század későbbi éveiben az oszcillometriás elven működő készülékek jelentek meg, amelyek empírikus nyomásfeldolgozó algorimusokat használnak. A számítógépek fejlődésével az automatizáció elterjedt, sok monitor használja az új technológiát. 1989-ben Dr. Shin-Shin Chio szabadalmaztatott egy új technológiát, amit ma a DynaPulse monitorok használnak. Ez az elso technológia, amelyik a grafikus megjelenítésű artériás nyomáshullámot használja a nonivazív nyomásméréshez. A következő három képen a PWVMedical által használt DynaPulse monitorok kiszolgáló programrészlete látható. Ezeket azért teszem közzé, mert sokat tanultam belolük. Az első képen az a folyamat látható, amikor a páciens nyaki veroerébe bevezetett nyomásmérő jelét valósidejű megjelenítésben ábrázolják. Ha pár mintát vett, akkor a következő két képen látható statisztikát Végzi el a görbéken és sok hasznos információt szolgáltat az orvosnak.

 

 

 

 

1.kép

 

 

 

 

 

 

2.kép

 

 

 

 

 

3.kép

 

 

A vérnyomást lehet közvetlen és közvetett úton mérni. A közvetlen eljárásnál a vérnyomást az éren belül, tehát közvetlenül a véráramban mérik, ezért ezt a mérést véres vérnyomásmérésnek is nevezik. Ennél a módszernél a vérnyomás időbeli változását regisztrálják. Elvégzése kisebb műtéti beavatkozást igényel.
A közvetett eljárásnál az érfal külső leszorításával végzik a mérést: keringési zavart hoznak létre és a zavar megszűntével beálló állapotváltozásból határozzák meg a nyomás értéket. Ez esetben nincs szükség az érbe való behatolásra, ezért nevezik ezt a módszert vértelen vérnyomásmérésnek is. Itt a vérnyomást az idő függvényében nem lehet regisztrálni, csupán két jellegzetes értékét, a szisztolés és diasztolés nyomást lehet meghatározni.

2.1. Közvetlen módszer

A véredényrendszerben uralkodó nyomások pontos meghatározására kizárólag a direkt, illetve véres vérnyomásmérés alkalmas! A véres vérnyomásmérésnél néhány mm átmérőjű katétert (teflon vagy polietilén csövet) - amely kellően hajlékony és megfelelo hosszúságú - vezetnek fel a nagyobb keresztmetszetű ereken a mérni kívánt helyig, esetleg egészen a szívig. A katétert fiziológiás sóoldattal töltik fel. A katéter mindkét végén nyitott. Az elején gömb alakú, itt a nyílás az oldalán van. A nyitott végére kapcsolják rá a nyomásmérő fejet. Így a nyomásmérő fej érzékelője egy folyadékoszlop közvetítésével kerül kapcsolatba a mérőhellyel, s közel közvetlenül mér. Ez a mérési felépítés statikus esetben teljesen kielégítő és hibátlan.
Mivel a mérés dinamikus folyamatot regisztrál, figyelembe kell venni a katéter csillapítási tényezőit: a folyadékoszlop bizonyos tömeggel rendelkezik, amelynek tehetetlensége nem hanyagolható el, mivel a folyadéknak van belső és a katéter falához viszonyított súrlódása, továbbá a katéter fala sem merev. Hogy mindezek a csillapító hatások legkevésbé jelentkezzenek, ahhoz az kell, hogy nyomásváltozásnál a vezető rendszer a lehető legkisebb elmozdulást végezze. Ezt úgy érik el, hogy az érzékelőfej membránjának - amelyre a folyadékoszlop támaszkodik - elmozdulását kicsire építik. Ezt az elmozdulást, mint fő jellemzőt adják meg a mérőfejek leírásánál, 100 Hgmm nyomásváltozásra vonatkoztatva. Az elfogadható érték 0,05 mm3/100 Hgmm, vagy ez alatti. A véres vérnyomásmérés elvi elrendezése a 2.1.1.ábrán látható.

 

2.1.1.ÁBRA

 

A folyadékoszlop csillapítása még kis térfogatú elmozdulású fejnél is tekintélyes, ezért az átvihető legnagyobb frekvenciájú nyomásingadozás, amit a folyadékoszlop még közvetíteni tud, 90 Hz körüli.
A nyomásmérőfej a nyomásmérés legfontosabb eleme. A fej egy nyomás-átalakító, amely a rá ható nyomásváltozással arányos elektromos jelet szolgáltat. A folyadékoszlop által közvetített nyomás a fejben egy membránra hat és azt megfeszíti. A membrán elmozdulását több módszerrel lehet elektromos jellé alakítani; így jöttek létre a piezoelektromos, az induktív, a kapacitív elven működő fejek (átalakítók). A vérnyomásmérő fejek azonban többnyire a nyúlás mérése elvén működő ellenállásos átalakítók. A mérendő nyomás ezekben a kisméretű membránra hat, amelynek elmozdulása a vékony ellenálláshuzal hosszváltozását eredményezi. Az elektronikus mérőrendszer a hosszváltozással arányos ellenállásérték-változást érzékeli, erősít és kijelzi.
A legújabb nyomásmérő fejekbe érzékelőnek nyomásérzékeny félvezető elemet építenek be az ellenállás helyett. Ezeknél a félvezetős megoldásoknál hőmérséklet-kompenzációt kell alkalmazni, különösen akkor, amikor műtét közben a test hőmérsékletét csökkentik.
Egy nagyobb pontosságú (2%) készülékhez csak a saját - vele összejelölt, együtt szállított - mérőfeje használható. Ha a fejet cserélik, akkor a készüléket hozzá kell jusztírozni. A fej a készülék összekötőkábelének hosszára is érzékeny. Ha tehát kábelcserét végeznek, a készüléket ugyanúgy kell kiegyenlíteni, mint fejcserénél.
A mérőfejet leeséstől, ütéstől, hőhatástól óvni kell. Gondosan tisztított állapotban szabad tárolni, tisztításra hideg vagy langyos vizet használni. Ha a műanyag nyomásdobot eltávolítják, közvetlenül láthatóvá válik a membrán, amit kézzel érinteni nem szabad, vízsugártól óvni kell. A membránnak lezárt mérőtere légköri nyomáson van, ha nem így lenne, akkor pontatlanul mérne. Ez a tér összeköttetésben áll a szabad levegővel. A fej négyeru, árnyékolt kábele olyan kialakítású, hogy ezt a feladatot is ellátja. Ennek érdekében a kábel csatlakozódugaszán nyílás van, amelyen át a levegő a membránig juthat. Tisztításnál gondot kell fordítani arra, hogy a fej dugaszát ne érje víz. Ha víz hatol be a mérőellenállásokhoz, tönkre teheti őket.
A nagyobb frekvenciájú nyomásingadozások mérésére intrakardiális nyomásérzékelőket alkalmaznak. A mindössze 2...3 mm átmérőjű nyomás-átalakítót katéterrel vezetik fel a szívbe. A nyomásváltozással arányos elektromos jelét a katéterben vezetett kábel kapcsolja a nyomásmérő készülékhez. Ennél az eljárásnál nem jelentkeznek a folyadék - az előbbiekben már leírt - csillapításai.
A mikrokatéteres véres vérnyomásmérést elterjedten alkalmazzák az intenzív beteg megfigyelésnél. Lényege, hogy 1 mm-nél vékonyabb, nagyon hajlékony, sóoldattal átjárt katétert "úsztatnak" be a véráramba, az magával ragadja, és a hosszát utána engedik. Röntgenkontrollra itt nincs szükség. A katéter külső végére csatlakoztatják a mérőfejet.

2.2. Közvetett vérnyomásmérés

2.2.1. Auszkultációs vérnyomásmérés

Közvetett vérnyomásmérés esetén a felkarra kettős falú, felfújható mandzsettát tekernek fel. Ennek belso fala rugalmas, a külső pedig rugalmatlan anyagból van. A mandzsettához egy szelepes gumilabda csatlakozik gáznyomásmérővel. (2.2.1.1.ábra)

 

2.2.1.1.ABRA

 

A pumpával levegőt préselnek a mandzsettába, s akkora túlnyomást hoznak benne létre, amely biztosan nagyobb a vele leszorított artériában uralkodó nyomáscsúcsnál (szisztolés nyomás). Ennek a külső nyomásnak a hatására az artéria beszűkül és nincs rajta véráramlás. A vérkeringés megszűnését a csukló ütőerén lehet tapintással észlelni (Palpációs technika) vagy a könyökhajlatban hallgatódzással (Auszkultációs technika). A leszorító légnyomást a szelep nyitásával csökkentik. Amint a mandzsettanyomás a szisztolés nyomás alá csökken, a könyökhajlatra helyezett fonendoszkópban egy rövid kattanást lehet hallani. A hang észlelésekor a nyomásmérőn mutatott érték azonos a szisztolés nyomással. A szeleppel lassan tovább csökkentve a mandzsetta nyomását, szívverésenként tovább hallhatók a kattanások - ezeket Korotkov-hangoknak hívják - mindaddig, míg a nyomás el nem éri a diasztolés nyomás értékét. Ekkor megszűnik a nyomás pulzálása, a Korotkov-hangok nem vagy gyengén hallhatók.

A Korotkov hangokat öt fázisba kategorizálhatjuk. (a leírás az ANSI/AAMI 1987)

I. Fázis: hirtelen megjelenő bágyadt, tiszta pattogó hanggal kezdődik, majd fokozatosan no az intenzitása.
II. Fázis: az I. vége, és a hangok hangos "suhintó" zúgolódássá változnak.
III. Fázis: a hangok éles, kopogókká válnak.
IV. Fázis: hirtelen tompává, bágyadttá mormolássá válnak a hangok.
V. Fázis: megszűnnek a hangok.

Az I. megjelenése a szisztolés értékkor van. Az aktuális diasztolés nyomás, amikor a Korotkov hangokból következtetünk, már nem ennyire egyértelmű. Az ANSI/AAMI 1987 arról tudósít, hogy IV. és V. fázis esetén is mértek már diasztolés értéket. A IV. magasabbat, az V. alacsonyabb értéket ad, ha a katéteres "etalonnal" összevetjük. A diasztolés kritériumokat még az is bonyolítja, hogy egyes pacienseknek nincs halható IV. fázisban lévo hangja, másoknál a hangok megszűnése nem egyértelmű.
Lévén az auszkultációs technika pontossága a mérést végző ember fülének érzékenységén múlik, a mérési hiba előfordulásának valószínűsége nagy. Bár egy kellően kvalifikált szakember elfogadható eredményt adhat. Egy tapasztalatlan, képzetlen ember fogékonyabb a környezetből érkező zajokra. A jobb reprodukálhatóság kedvéért néhány automata készülék az emberi fület egy mikrofonnal helyettesíti. Ezek a készülékek hang-alapú algoritmusokkal dolgoznak a szisztole és diasztole becsléséhez. A zajokon kívül, a páciens állapotához sem igazodnak ezek a "hang algoritmusok", mint a hypotenzióhoz, ahol a Korotkov hangok nincsenek.
Az alkalmazott nyomásmérők higanyos vagy aneroid típusúak. A korszerű kivitelnél a fonendoszkóp be van építve a mandzsettába, a nyomásmérőjük aneroid rendszerű.
A fonendoszkópos érzékelés helyett ultrahangos indikálást is alkalmaznak. Ennél a módszernél minden az előbbiek szerint történik, kivéve az érzékelést, ami nem a Korotkov-hangokra, hanem az érfal mozgására van építve. A mandzsettába beépített ultrahangos adó-vevő az érfal mozgását érzékeli, így pontossága nem függ szubjektív tényezoktől, míg az érfal mozgása pontosan tájékoztat a két diszkrét értékről. Nincs lehetőség az artériás középnyomás meghatározására csak a Korotkov hangokból és ez egy erős határa az auszkultációs technikának.
Egy formula azért létezik a középnyomás kifejezésére, amit az auszkultációs készülékek is alkalmaznak.

 

MAP=SBP/3 + 2DBP/3

 

Ahol a MAP az artériás középnyomás, az SBP a szisztolés, a DBP a diasztolés értéket jelöli. Jelölésrendszeremet az angolszász irodalomból vettem át.

2.2.2. Infrahangos módszer

 
Az infrahangos módszer az auszkultációs módszert próbálja tökéletesíteni úgy, hogy alacsony frekvenciás Korotkov vibrációkat detektál 50 Hz alatt, hallható tartomány alatti vibrációt használva.

2.2.3. Ultrahangos módszer

Az ultrahangos módszer más, mint az infrahangos, mert a Doppler elvet használva méri a vérnyomást. Az ultrahangokat egy adófej állítja elo, ami a mandzsettába van beépítve, az artéria felé irányítva. Az ultrahang hullámok érintkezésbe lépnek az artéria falával és visszaverődnek a vevőhöz. Az érfal mozgása fáziseltolódást okoz a visszaverődő hullámokban. Ezekből a fáziseltolódásokból az artéria nyílása és záródása észlelhető. A szisztolés nyomásérték az a pont, ahol az artéria kinyílik és a mandzsettanyomás a legnagyobb. A diasztolés nyomásérték egy egyszerű algoritmussal meghatározható.

2.2.4. Impedancia pletizmográfia

Egy másik eljárás az impedancia pletizmográfia, szintén a térfogatváltozáshoz rendeli az artériás változást. A térfogatváltozás az elektromos vezetőképességet is megváltoztatja a mért részen. A térfogatváltozás lüktető természete (a megfelelű szívciklusban) az impedanciaváltozásban is lüktetést eredményez. Ha ezt az ido függvényében megjelenítjük, akkor hasonlót kapunk, mint az oszcillometriás görbe. A vérnyomásértékeket hasonló módszerrel kapjuk, mint az oszcillometriás eljárás során.

2.2.5. Artériás tonometria

Az artériás tonometria egy egészen más közelítést használ. Az artéria lapított és a nyomások ezt tartják fent és mérik. Ezt tökéletesítették egy szenzormátrix használatával, ami mindegyik más nyomásértéket mér. Ez az elrendezés biztosítja azt, hogy mindig a legnagyobb nyomással álljon ellen az érfalnak, amit a vér feszít. Az eredmény egy hullámforma, ami hasonló a katéterrel végzett mérésekhez és néhány algoritmus ebből kiszámolja a vérnyomásértékeket.
Több korlátja is van a tonometriának. Először is perifériás áramlást mér, ami változik a szívhez közeledve. Továbbá érzékeny a szenzorok elhelyezkedésére és szögére. Az érzékelők újra felhelyezésekor más értékeket szolgáltat. Tapasztalattal ezek a hibák csökkenthetőek.

2.2.6. Oszcillometriás módszer

Az oszcillometriás módszer egy másik nonivazív vérnyomásméro elv.  Jelen pillanatban ez a legfiatalabb. Az "oszcillometriás" jelzo az összes olyan mérésre vonatkozik, ami az artériás pulzus által keltett oszcillációt méri. Ezek az oszcillációk a mandzsettával elszorított artéria viselkedésének eredményei. Ezt a technológiát eredetileg az auszkultációs módszer egyik alternatívájaként kívánták alkalmazni az intenzív betegfelügyeletnél, ahol a pácienseknek nincsenek Korotkov hangjaik (általában hypotensióban, amit sokk, illetve eros vérveszteség okoz). Az oszcillometriás eljárás során eloször a mandzsetta felfújódik, amíg az artériát el nem szorítja teljesen, hasonlóan az eddigiekhez, majd a leeresztés elindul. A készülék innentől nyomásmérést végez. A nyomásérzékelő eleinte csak apró nyomáslengéseket érzékel, amit az elszorított érszakaszhoz toluló vér okoz. Csökkenő mandzsettanyomásnál állandó a nyomáslengés mindaddig, amíg az erekre ható nyomás lecsökken a szisztolés nyomásértékre. Ettől kezdve az ér kinyit és az érfal a mandzsetta teljes szélességében végigoszcillál a rajta átfolyó vérmennyiség hatására. A lengés amplitúdója ekkor érzékelhetően növekedni kezd. Az ekkor fennálló mandzsetta nyomásérték a szisztolés nyomás. A lengés amplitúdója ebben a fázisban a szisztolés és a mandzsettanyomás közötti különbségtől függ, valamint az erek rugalmasságától. Ahogy tovább eresztjük a mandzsettát, az amplitúdó úgy no tovább a maximális értékig. Maximumát az artériás középnyomásnál éri el. Ez a nyomásérték megközelítően egyenlő a véres vérnyomásmérésnél meghatározott vérnyomásgörbe egy periódusra vett integráljával és osztva az eltelt idovel. A mandzsetta további eresztése során a nyomáslengések is csökkenni kezdenek, elér egy minimumot, ami után már nem csökken. Ekkor a mandzsettában lévo nyomás értéke egyenlo a diasztolés értékkel. Ezzel a kis ismertetővel a következtető algoritmusok nagyvonalú lényegét el is mondtam. Ennyire nem rózsás a helyzet egy-egy mérés során! Az alábbi két ábra egy ideális és egy valós felvételt mutat be.

 

2.2.6.1.ÁBRA
Ideális oszcillometriás hullámocskák

 

 

 

2.2.6.2.ÁBRA
A szerzőn felvett leeresztési görbéből származó oszcillometriás amplitúdók

 

Az algoritmusok, amiket az oszcillometriás készülékek használnak, a középnyomást rendelik a legnagyobb amplitúdójú hullámocskához. A szisztolés és diasztolés értéket egy elore rögzített arány szerint határozza meg. A súly-alapú közelítés, például a pulzusamplitúdók aránya a maximális amplitúdóhoz viszonyítva. Ebben az esetben a maximum amplitúdóhoz az artériás középnyomás tartozik. Az a hullám, ami a szisztolés aránynak megfelel és a maximális amplitúdó elott van az lesz a szisztolés érték. Ugyanígy a diasztolés, de annak a legnagyobb amplitúdó után kell jönnie. Sajnos a középnyomás meghatározása hibaérzékeny feladat, gondoljunk itt a különbözo artefaktokra és emiatt a szisztolés és diasztolés érték is hibás lehet.
Ennél a módszernél helyesen kell megválasztani a mandzsetta szélességet a minél pontosabb mérés érdekében. Ha a mandzsetta túl széles, akkor az általa elszorított érszakasz is hosszabb, amit nehezebben tör át a vér, azaz a szisztolés nyomást kisebbnek mérjük. Keskeny mandzsetta esetén pozitív irányban tévednénk. A mandzsettaszélesség és karkerület közötti viszony 0.38-0.41 között az ideális. Ha e hányados 0.33 alatt, vagy 0.5 fölött van, a mérés hibája nem megengedhetően nagy lesz.
Figyelni kell a leeresztés sebességére is. A nyomásmérés idejét szabvány írja elő.
Ha a mandzsettanyomás két oszcilláció között éri el a szisztolés értéket, az értéket jelző oszcilláció megjelenésekor, azaz a következő szívösszehúzódáskor a mandzsettanyomás kisebb lesz a szisztolés értéknél, a készülék mégis ezt az értéket fogadja el szisztolés értéknek.
A mérési hiba képlete a következő:
 

Ez a hiba a diasztolés érték esetén is fennáll, ezért a mérési idő és mérési pontosság között optimumot kell keresnünk. "A kecske is jól lakjon és a káposzta is megmaradjon " tipikus esete.
A monitorok többsége a piacon napjainkban auszkultációs és oszcillometriás metódussal dolgozik. Ezeken kívül vannak egyéb típusok is. Van olyan is, ami a két módszert együtt alkalmazza, az egyikkel ellenőrzi a másik eredményeit.
Nem mindegyik eljárás méri a SBP-t és DBP-t együtt. Példának okáért a palpációs módszer csak a szisztolés nyomásértéket méri. A felkaron lévo mandzsettát felfújják, majd a mandzsettanyomást addig csökkentjük, amíg a radialis pulzus tapinthatóvá nem válik. Mivel az elso pulzushullámot elég nehéz pontosan észlelni, ezért az auszkultációs módszerrel mért értéknél 2-5 Hgmm-rel alacsonyabb eredményt ad. Az auszkultációs módszer alkalmazásánál célszerű megszokni a radialis pulzus tapintását a mandzsetta felfújása alatt.

Irodalomjegyzék:

William F. Ganong: Az orvosi élettan alapjai
Henter-Holbok: Orvosi műszerek és készülékek
Dr. Farsang Csaba - Dr. Alföldi Sándor: Ambuláns vérnyomásmonitorozás és gyakorlati alkalmazása
Kékes Ede dr.: A vérnyomás mérés módszerei - az értékelés lehetőségei

FOLYTATÁS KÖVETKEZIK!