Контрольные вопросы ко второй главе

1. Основные методы исследования сердечно-сосудистой системы.

2. Как располагаются на теле пациента электроды стандартных отведений при снятии ЭКГ?

3. Диагностическое назначение векторэлектрокардиографа?

4. Частотный диапазон, используемый в фонокардиографии?

5. В чем заключается метод динамической электрокардиографии?

6. Какие параметры электрокардиосигнала используются при автоматической диагностике аритмий?

7. Классификация кардиомониторов в зависимости от назначения.

8. Основные отличия инструментальных и вычислительных кардиомониторов?

9. На каких физических принципах основаны фотометрические методы исследования?

10. На чем основан метод реографии?

11. Чем отличаются тетраполярный и биполярный способы построения измерительных цепей при снятии реограмм?

12. Чем отличаются униполярный и биполярный методы отведений при электроэнцефалографии?

Рекомендуемая литература

1. Биотехнические системы. Теория и проектирование. /Под ред. В.М. Ахутина. -Л.: ЛГУ, 1981.

2. Гуревич М.И., Соловьев А.И. Импедансная реоплетизмография. - Киев: Наукова думка, 1982. -176 с.

3. Гусев В.Г. Информационные свойства электрических параметров кожного покрова. - Уфа: Гилем, 1998. - 173с.

4. Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы / Под ред. С. Виноградовой. - М.: Медицина., 1986.

5. Калакутский Л.И., Манелис Э.С. Аппаратура и методы клинического мониторинга. - Самара: СГАУ, 1999. - 160 с.

6. Левинсон А.Р. Электромедицинская аппаратура. - М.: Медицина , 1981. - 344 с.

7. Микрокомпьютерные медицинские системы. Проектирование и применение. /Под ред. У. Томпкинса. - М.: Мир, 1983. - 544 с.

8. Мурашко В.В., Струтынский А.В. Электрокардиография. - М.: Медицина, 1987. - 256 с.

3. Приборы для измерения параметров дыхательной системы

Основными показателя внешнего дыхания являются:

• легочные (дыхательные) объемы;

• частота и работа дыхания;

• продолжительность фаз дыхания;

• скорость газового потока;

• эластические свойства легких и грудной клетки;

• соотношение величин, характеризующих поглощение кислорода и выделения углекислого газа и др.

Основными показателями состояния дыхательной системы является объем легких в различных фазах дыхания и общий объем легких. Изменение легочного объема в процессе дыхания показано на рис. 22.

Рис. 22. Легочные объемы и емкости

За несколькими циклами спокойного дыхания следует максимальный выдох и затем максимальный вдох и т.д.

В соответствии с таким циклом различают основные легочные объемы.

1. Дыхательный объем (ДО) при нормальной глубине дыхания – объем вдыхаемого или выдыхаемого при каждом дыхании воздуха.

2. Резервный объем вдоха (РОВ) – объем воздуха, который можно вдохнуть после конечного нормального уровня вдоха.

3. Резервный объем выдоха (РОВыд) – объем воздуха, который можно выдохнуть после достижения нормального уровня выдоха.

4. Остаточный объем (00) – объем воздуха, оставшийся в легких после максимального выдоха.

5. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объем газа, который может быть выдохнут из легких после максимального вдоха.

6. Общая емкость легких (оЕЛ) – количество воздуха в легких в конце максимального вдоха.

7. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – объем воздуха, остающегося в легких после спокойного выдоха. Эта величина принимается за начальное значение при определении других объемов, т.к. она наиболее стабильна.

Кроме рассмотренных, используется ряд вспомогательных объемов и емкостей, характеризующих возможности дыхательной системы.

Для определения эффективности газового обмена и диффузии в легких производят измерение количества кислорода и двуокиси углерода в выдыхаемом воздухе и в крови с помощью различных газовых анализаторов.

Основными типами приборов, используемых для исследования параметров функционирования дыхательных систем являются спирометры, пневмографы, пневмотахометры (для измерения сопротивления воздушных путей), масс-спектрометры и другие виды спектрометров, газовые хроматографы, капнометры, пневмоманометры и пр.

Для измерения дыхательных объемов чаще всего используются различные типы спирометров, определяющие количество выдыхаемого газа при определенных условиях или в течении определенного времени. Существуют следующие типы спирометров.

Обычный (водный спирометр) (рис. 23) с дыханием в замкнутом пространстве состоит из подвижного колокола 5, опущенного в камеру с водой 4. Колокол уравновешен противовесом 7.

Рис. 23. Обычный (водный) спирометр

Когда пациент дышит в трубку 1 колокол перемещается вверх и вниз при каждом вдохе и выдохе пропорционально объему вдыхаемого или выдыхаемого воздуха, т.е. изменению объема легких. Выдыхаемый пациентом воздух проходит через адсорбер 3, что предотвращает накопление углекислого газа при повторном вдохе. Такой схеме движения воздуха способствуют клапаны 2. Регистрация изменения объема производится на барабанном кимографе 6 или через вращающийся преобразователь смещения 8 и усилитель 9 на ленте 10 и представляет собой спирограмму. Подвижная часть поднимается и опускается в соответствии с выдохом и вздохом, при этом подвижная часть все время опускается за счет поглощения кислорода в дыхательной системе.

Разработаны спирографы с автоматическим пополнение кислорода. Они состоят из основного спирографа, регистрирующего спирограмму и вспомогательного – в системе пополнения кислорода. Механизм автоматического пополнения состоит из датчика и электромагнитного клапана. Датчик механически соединен с основным спирографом и управляет работой электромагнитного клапана, открывающего или закрывающего путь кислороду. Интенсивность кислородного потока регулируется вентилем.

Перемещение колокола рабочего спирометра, вызванное изменением объема газовой смеси в системе, в определенное время приводит в действие электромагнитный клапан, выпускающий в систему кислород при его недостатке или прекращающий его подачу при избытке. Кислород проходит через вспомогательный спирограф, вызывая соответствующие синхронные перемещение его колокола. Связанный с ним преобразователь перемещения регистрирует кривую потребления кислорода.

Безводные спирометры действуют по тому же принципу, но в качестве воздушной камеры используются сильфоны или клиновые камеры, образованные двумя крышками, соединенными шарнирно, а пространство между крышками закрыто гибкими мехами, подобными мехам кузнечного горна.

Электронные спирометры основаны на измерении воздушного потока с помощью преобразователей типа легких турбинок или нагретых проволочек, охлаждаемых проходящим через прибор при дыхании воздухом. На этом же принципе основана работа пневмотахометра. Частота вращения турбинки измеряется бесконтактно с помощью оптоэлектронного или емкостного датчика. Интегрируя частоты вращения турбинки за промежутки времени можно определить расходы воздуха при вдохе и выдохе. Можно так же определять циклы вдоха и выдоха при изменении направления ее вращения.

Бронхоспирометр представляет собой сдвоенный спирометр, измеряющий объемы и емкости каждого легкого отдельно. Ввод воздуха в прибор производится двумя трубками, каждая из которых вводится в воздушный тракт каждого легкого.

Одним из наиболее распространенных в настоящее время методов измерения газового обмена и распределения газов являются капнометрия, заключающаяся в непрерывном измерении концентрации СО₂ в выдыхаемой пациентом газовой смеси. Для этой цели используется масс-спектрометры, различные типы газоанализаторов и ИК-абсорб-ционные анализаторы, получившие наибольшее распространение.

Измерение СО₂ в ИК капнометрах основано на определении поглощения ИК излучения пробой газа на определенной длине волны, которая обеспечивает максимальный спектр поглощения. Максимальное поглощение светового излучения газом, содержащим СО₂ наблюдается при длине волны порядка 4,3 мкм и несколько меньше при длине волны около 2,7 – 2,8 мкм. Датчик капнометра включает измерительную ячейку, через которую проходит анализируемый газ, источник ИК излучения и фотоприемник.

Датчик выполняется или по однолучевой схеме с использованием двух или более длин волн светового излучения или по двухлучевой схеме (рис. 24), получивших наибольшее распространение.

При двухлучевой схеме проба газа, взятая из дыхательного контура пациента всасывается в прибор через ловушку влаги 1, т.к. водяные пары влияют на степень поглощения ИК излучения и вызывает погрешность измерения содержания СО₂. После ловушки влаги газ проходит измерительную ячейку 4 датчика и через насос 7 на выходной патрубок прибора. Свет излучателя 3 разделяется на два луча, один из которых проходит измерительную ячейке 4 и поступает на фотоприемник 6, другой поступает на тот же фотоприемник, проходя через ячейку 5, заполненную газом с известной концентрацией СО₂. Включение каналов синхронизируется коммутатором 2. Микро ЭВМ 8 обрабатывает сигналы и выводит данные на дисплей 9.

Рис. 24. Схема датчика капнометра

Градуировка капнометров осуществляется либо в единицах парциального давления СО₂ (0 … 99 мм.рт.ст.), либо в единицах объемной концентрации (0  10 %). На экране дисплея отображается капнометрическая кривая (рис. 25), т.е. график зависимости СО₂ от времени.

Рис. 25. График зависимости СО₂ от времени

Масс-спектрометр осуществляет спектральное разделение газовой смеси на основе различий массы и зарядов ее компонентов. Показания прибора пропорциональны содержанию каждого компонента. Порция газа, взятого для анализа, распыляется в ионизационной камере 1 (рис. 26). Здесь происходит ионизация газа в результате столкновения с потоком электронов, движущихся от подогретого катода к аноду. Положительно заряженные ионы концентрируются в пучок и попадают в магнитное поле ускорителя, разделяющее пучок на компоненты. Количество каждого компонента определяется с использованием набора коллекторов 2, улавливающих ионные токи. Различие в ионных токах пропорционально парциальному давлению газов. Результаты анализа через усилители 3 поступают на устройство отображения информации.

Рис. 26. Разделение дыхательного газа на компоненты и измерение парциального давления каждого компонента с помощью масс-спектрометра