Способ определения механических свойств и тонуса кровеносных сосудов Советский патент 1988 года по МПК A61B5/00 

со ел

1C

со со

Изобретение относится к медицине и физиологии, а именно к биомеханике сосудистой стенки, и может быть использовано в клинической диагностике и экспериментальной фармакологии при изучении механических свойств и оценке тонуса кровеносных сосудов, а также для вьшвления причин нарушения ге- одинамики при сосудистых заболева- |ниях.

1

Цель изобретения - определейие механических свойств и тонуса кровеносных сосудов целостного организма.

Способ осуществляют следующим об- разом.

Ступенчато повьшают минимальное значение пульсирующего внутрисосудис- гого давления путем контролируемого пережатия сосуда и одновременно изме- зяют скорость распространения пультовой волны, после чего определяют- механические свойства кровеносных со- гудов как отношение модуля упругости :;тенки сосуда при заданном давлении его значеьшю при исходном давлении ио формуле р

.гр

EI (Срр

dP

С

де Е модуль упругости стенки ср- .суда при исходном давлении;

Р

модуль упругости стенки сосуда при заданном давле-.;

НИИ Р I

Р

скорость распространения пульсовой волны при исходном давлении;

- скорость распространения пульсовой волны при заданном давлении Р р плотность крови; Рд - исходное давление в сосуде. О тонусе кровеносных сосудов су- пят по зависимости относительного модуля упругости от внутрисосудисто- о давления.

: Указанная формула получена на ос- Ьовании математической модели распространения пульсовой волны в кро- |веносных сосудах. В модели сделано допущение, что кровеносный сосуд пре Ставляет собой полый цилиндр с внут- |ренним диаметром d и толщиной стен- tKH h.

Площадь поперечного сечения сосудистой стенки

„ (й+2Ю Td S - - - --,

где -S hd + Ь2 и |- 7h. I dd

Разделим обе части уравнения на d.

По литературным данным отношение толщины стенки к диаметру сосуда не превосходит 0,1.

Поэтому, пренебрегая членами второго порядка, получают

7d2

h d

(1)

Скорость распространения пульсовой волны определяют по уравнению

ч Ifl

Q S51

(pD) где р - плотность крови;

D - растяжимость сосуда. Для тонкостенных сосудов растяжимость сосуда определяют по формуле

(HVi) ЕС)

(2)

где V - коэффициент Пуассона;

Е - касательный модуль упругости

Юнга. После преобразования получают

h (

- .

Вычисляю производную относительно толщины стенки по давлению

эф

ЭРЕ

С другой стороны

(3)

зф 3(§) ad

ар

а э

(4)

Уравнение растяжимости сосуда (2) может быть записано

или

23d (I-VJ)

59Р - --i

ad dCbV) 2Ё(|Г

(5)

55

Из уравнения (1) получают

Эф

II 2.,

9d

Td

(6)

еобразуют

3 , S 9d TTd Подставляют уравнения (5) и (6) уравнение (4)

. d(i-vi) .

ЭР

rd

2Е(Ь)

После преобразования, учитывая уравнение (1), подучают

О-Г) ,

2Ё

(7)

Приравнивая правые части уравне- ний (3) и (7), получают

p(1. - С || (,.v.)

После преобразования получают

.9с

1,

Е(2рС|| . - )

„ггЗЕ Р ЭР

и далее

ЗЕ 23С ар

Е С 2рС2

Интегрируя обе части уравнения,

получают ,J Р

2р f dP

i; §f - ;

Регистрация скорости распространения пульсовой волны при изменяемом нижнем значении пульсирующего внутри сосудистого давления позволяет проводить исследование на живом человеке (in vivo). используз пульсацию крови в сосудах. Ступенчатое повыше- Iние минимального значения пульсирую- щего давления позволяет осуществить измерение скорости распространения пульсовой волны в зависимости от внутрисосудистого давления.

Контролируемое пережатие сосуда обеспечивает возможность ступенчатого повьшения давления.

Отношение модуля упругости стенки при заданном давлении к его значению

при исходном Давлении (-) отражает

о

изменение механических свойств сосудистой стенки в зависимости от внутри сосудистого давления и регуляции тонуса.

У обследуемого измеряют расстояние от верхней точки грудины до кончика среднего пальца, которое принимается равным длине сосудистого русла руки. На плечо ббследуемога накладывается накачиваемая воздухом манжета,в которой с шагом в Юммрт.ст. повышают давление до систолического значения. На каждом этапе повышения давления в манжете определяют скррость распространения пульсовой волны. Для этого измеряют время распространения пульсовой волны по запаздыванию начала плетизмограммы, регистрируемой с помощью фотодатчика,

наложенного на средний палец пережимаемой манжетой руки, по отношению к R-зубцу кардиограммы. .

Однако возможны и другие варианты измерения времени распространения

пульсовой волны, например,- по запаздыванию начала волны давления между двумя датчиками давления, введеннь - ми в артериальный сосуд.

Для определения скорости распространения пульсовой волны берут среднее по пяти значениям время распространения пульсовой волны на стабильном участке измерения. Скорость распространения .пульсовой волны определяют по формуле

5

г . 1р

-1;

где С - скорость распространения

пульсовой волны; 1р - условная длина сосудистого

руслаJ

t - время распространения пульсовой волны.

Определение модуля упругости со- 0 судистой стенки по отношению к его значению при исходном давлении проводится по формуле:

jL Р -Р f 5

С2

IE. с--)2 р

Е„ Ч .

По рассчитанным значениям относительного модуля упругости сосудистой стенки при заданных значениях внутри- сосудистого давления строится график, на основании которого судят о тонусе сосудистой стенки.

Пример 1. У больного С., 56 лет, диагноз: нейровегетативно- сосудистая дистопия, проявляющаяся ортостатическими коллаптоидными состояниями.

В соответствии с предложенным способом измерили условную длину сосуA cforo русла руки (расстояние от верхней точки грудины.до кончика с)еднего пальца), которая равнялась 8J9 см. На плечо нсследуемох о, нахо- д вшегося в положении лежа, наклады- накачиваемая воздухом манжета в1 которой с шагом в 10 мм рт.ст. по- ишали давление до систолического иачения (табл. 1).

Время распространения пульсовой олны определяли по запаздьюанию на- ала фотоплетизмограммы, регистриру™ мой с помощью фотодатчика, наложен- ого ка средний палец пережимаемой анжетой руки. На кавдсм этапе новы- ения давления определяли среднее пяти значениям измерений время аспространения пульсовой волны табл. 1), затем по формуле

С i tn пределяли скорость распространеия пульсовой волны.

После этого по формуле

-L Р .PJ

Е Е

) й

е о

dP С

определяли модуль ynpyrocTi-j сосудистой стенки при заданном давлении

систолического значения по отно- йению к модулю упругости при исход- :ом давлении. Полученные зависимос1 до и после фа1рмакологической про (ы (мезатон 1%-0,5 мл) показали, что до фармакологической пробы при даваниях., близких к систолическому, наб оЬодается значительное уменьшение модуля упругости.

После введения мезатона отмеча- ,Ьось повышение артериального давле- |йия вследствие увеличения модуля уп Ьугости сосудистой стенки в области Ьколосистолических значений. Полу- 1ченные данные позволили сделать вьшо :о нарушении регуляции тонуса магист- |ральных артериальных сосудов, что ;использовалось при диагностике заболевания.

Пример 2. У больной М., 40 лет, диагноз; эпилепсия. Обследование осуществлялось во время операции.

В соответствии с предложенным способом измерили условную длину сосудистого русла руки, которая равнялась- 82 см. На плечо обследуемой, каходившейсй в положении сидя, нак

ладывалась накачиваемая воздухом манжета Б которой С шагом 10 мм рт.ст. Повьппали давление до систолического знaчeшiя (табл. 2).

Время распространения пульсовой волны определяли по запаздьшанию начала плетизмограммы, регистрируемой с помощью фотодатчика, наложенного на средний палец пережимаемой манжетой руки, по отношению к R-зубцу кардиограммы. ,(

Результаты обследований, проводившихся на разных этапах операции, при ведены .в табл. 2.

По формуле

определяли модуль упругости сосудистой стенки при заданном давлении относительно его значения при исходном давлении,

Зависимость относительно модуля упругости сосудистой стенки от давления показала, что повьш1ение тонуса сосудов, обусловленное воздействием . пневмоэнцефалограммы, сопровождается увеличением модуля упругости сосудистой стенки по -отношению к его значению при исходном давлении в области систолического давления. В то же время снижение тонуса при нейролепта- . нальгезии сопровождается его уменьшением в этой же области давления.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять механические свойства и тонус кровеносных сосудов живого человека и их зависимость от фармакологических и центральных воздействий.

Предлагаемьй способ позволяет оценить механические свойства кровеносных сосудов живого человека (in viч

vo) И дает возможность получить зави- симость относительного модуля упругости сосудистой стенки и тонуса сосудов от центральных и фармакологических воздействийПредлагаемый способ проще в технической реализации, так как не требует установки для проведения исследований.

Формула изобретения

Способ определения механических свойств и тонуса кровеносных сосудов путем измере1 ия косвеннщ параметров механических свойств при повышении внутрисосудистого давления, отличающийся тем, что, с целью возможности осуществления способа in

пульсовой волны в диапазоне давлений от исходного до заданного, скорость распространения пульсовой волны при заданном давлении с учетом плотности крови, на основании полученных данных рассчитывают модули упругости при исходном и при заданном давлениях/ и по отношению модулей упругости оп

Изобретение относится к медицине и физиологии и может быть использовано в клинической диагностике, экспериментальной фармакологии, нормальной и патофизиологии при изучении механических свойств сосудистой стенки и оценке тонуса кровеносных сосудов, а также связанных с ними, нарушения гемодинамики при различных заболеваниях. Цель изобретения - оценка механических свойств и тонуса кровеносных сосудов целостного организма (in vivo) - достигаетЬя. тем, что с помощью контролируемого пережатия ступенчато повышают минимальное значение внутрисосудистого давления при одновременном измерении скорости распространения пульсовой волны и затем по формуле определяют модуль упругости сосудистой стенки при заданном давлении по отношению к его значению при исходном давлении. 2 табл. (Л

VIVо,. ступенчато повьпцают минимальное Q ределяют механические свойства, а то- значение пульсирующего внутрисосудис- нус кровеносного сосуда определяют того давления с помощью контролируе- как функциональную зависимость отно- мого пережатия сосуда и одновременно сительного модуля упругости стенки измеряют скорость распространения от внутрисосудистого давления.

До пробы артериальноедавление, мм рт, ст. систолическое 100

диастоли- ческое 70

После введения

мезатона (1%0,5 мл)

артериальное

давление,

мм рт.ст.:

систолическое 150

диастоличес- кое 100

Таблица 1

217 200 210 218

217 228

240

267

272

280

171

167

175

175

175

177 177

178 175 183 215

227 248 258 350

Таблица 2