 |
Изложение учебного материала
|
|
|
|
Ю.П. Игнатова
ПАЛЬЦЕВАЯ ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФИЯ
С использованием системы Biopac Student Lab
методические указания
для самостоятельной подготовки к практической работе студентов,
обучающихся по специальностям 060101 «Лечебное дело»,
060103 «Педиатрия», 060201 «Стоматология», 060301 «Фармация»
Тверь 2012
УДК
ББК
И
Автор-составитель: Ю.П. Игнатова.
Под редакцией д-ра мед. наук, профессора А.А. Кромина.
Рецензенты:
зав. каф. патологической физиологии с курсом общей патологии канд. мед. наук доцент О.В.Волкова;
доцент кафедры фармакологии и клинической фармакологии канд. мед. наук А.Б. Лебедев.
Игнатова, Ю.П.
Пальцевая фотоплетизмография с использованием системы Biopac Student Lab [Электронный ресурс]: метод. указания для самостоят. подготовки к практич. работе студентов, обуч. по спец. 060101 «Лечебное дело», 060103 «Педиатрия», 060201 «Стоматология», 060301 «Фармация»/ авт.-сост. Ю.П. Игнатова; под ред. А.А. Кромина. – Тверская гос. мед. акад., [Тверь]:; 2012 г. 1 эл. опт. д.(CD–ROM).
Методические указания составлены в помощь студентам для самостоятельной подготовки к практическому занятию по исследованию функционального состояния системы кровообращения с использованием новых образовательных технологий. Даны рекомендации по оформлению протокола работы и задания к ней.
Содержание методических указаний соответствует учебным рабочим программам по дисциплинам «Нормальная физиология», «Нормальная физиология – физиология челюстно-лицевой области» и «Физиология с основами анатомии» (Тверь, 2011).
Методические указания предназначены для студентов 2 курса, обучающихся по специальностям 060101 «Лечебное дело», 060103 «Педиатрия, 060201 «Стоматология» и для студентов 1 курса, обучающихся по специальности 060301 «Фармация».
|
|
|
Методические указания обсуждены на заседании кафедры физиологии ГБОУ ВПО Тверская ГМА Минздрава России.
Методические указания рассмотрены на заседании профильного методического совета ГБОУ ВПО Тверская ГМА Минздрава России.
Методические указания утверждены на заседании центрального координационно-методического совета ГБОУ ВПО Тверская ГМА Минздра России.
© ГБОУ ВПО Тверская ГМА Минздрава России, 2012
© Кафедра физиологии, 2012
Оглавление
Список сокращений ………………………………………………………………5
Предисловие………………………………………………………………...……..6
Учебные элементы ……………………………………………………………….7
Мотивация изучения учебной темы ……….…….……………......……………… 7
Цель изучения учебной темы ………………...……………………………7
Оборудование и материалы …..………………………………………….....8
Библиографический список ………………………………………………...8
Изложение учебного материала……………………………….…………...……9
Практическая часть ………………………………………………………...…...11
1. Порядок работы ………………………………...…………………..…..11
1.1. Регистрация исходных показателей…………………………………..11
1.2. Проба с реактивной гиперемией ……………………………………..13
2. Результат …………………………………………………………….…..14
3. Вывод ……………………………………………………………………16
Приложение………………………………………………………………..……17
Список сокращений
АДВ - амплитуда дикротической волны
АПВ - амплитуда пульсовой волны
ВОПВ - время отражения пульсовой волны
ИЖ -индекс жесткости
ИО -индекс отражения
ПФЭ - показатель функции эндотелия
Предисловие
Методические указания для самостоятельной подготовки к практической работе студентов «Пальцевая фотоплетизмография с использованием системы Biopac Student Lab» рекомендуется применять при изучении физиологии системы кровообращения. Методические указания знакомят студентов с методикой регистрации регионального кровообращения с помощью пальцевой фотоплетизмографии с использованием компьютерной программы Biopac Student.
|
|
|
В методических указаниях даны не только мотивация изучения темы и изложение учебного материала, но и подробное, ясное описание практической части работы, рекомендации по оформлению протокола. Предложено задание по описанию результатов исследований и формулировке вывода.
Материал изложен в достаточно простой форме, доступен для понимания учащихся младших курсов и может быть использовано в учебном процессе студентов лечебного, педиатрического, стоматологического и фармацевтического факультетов 1-2 курсов при изучении дисциплины «Нормальная физиология», «Нормальная физиология – физиология челюстно-лицевой области» и «Физиология с основами анатомии».
Тема: ПАЛЬЦЕВАЯ ФОТОПЛЕТИЗМОГРАФИЯ с использованием системы Biopac Student Lab
УЧЕБНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Мотивация изучения учебной темы
Большое значение в патогенезе многих заболеваний имеет нарушение микроциркуляции. Ее изучение помогает правильно поставить диагноз на ранних стадиях болезни, а также дает возможность отслеживать динамические изменения регионального кровообращения в процессе лечения.
Для объективной оценки состояния и степени нарушений регионарного кровотока, тонуса артерий и вен, для дифференциальной диагностики органических и функциональных заболеваний сосудов, а также для контроля эффективности лечения, применяемого с целью восстановления функции сосудистого русла, используется метод плетизмография.
Цель изучения учебной темы
После изучения данной темы студент должен
знать:
1) принцип плетизмографии;
2) методику регистрации регионального кровообращения с помощью пальцевой фотоплетизмографии;
3) методику пробы с реактивной гиперемией.
уметь:
1) определить амплитудные и временные параметры пульсовой волны;
2) оценить по полученным показателям пальцевой плетизмографии возрастные изменения эластичности сосудов и функции эндотелия.
Оборудование и материалы
|
|
|
Biopac плетизмографический датчик, Biopac электродный гель, Biopac основной блок МР35, компьютер, программное обеспечение Biopac Student Lab.
Библиографический список
1. Власова, С.П. Компьютерный анализ фотоплетизмограммы периферического пульса у здоровых и больных гипертонической болезнью / С.П. Власова, П.А. Лебедев // Материалы 68-й Республиканской итоговой научно-практической конференции. – Уфа, 2003. –С. 102.
2. Галкин, М. Кардиодиагностика на основе анализа фотоплетизмограмм с помощью двухканального плетизмографа / М. Галкин [и др.] // Фотоника. – 2008. - № 3. – С. 30 – 35.
3. Дацок, О.М. Средства и методы диагностики состояния сердечно-сосудистой системы по пульсовой волне / О.М. Дацок, Д.В. Павленко, А.В. Хоружная // тезисы 4-го Международного радиоэлектронного форума. - Харьков, 2011. – Т 3. - С. 65 – 67.
4. Дисфункция эндотелия и артериальная гипертензия / под ред. П.А.Лебедева. - Самара: ООО Офорт, 2010. - 192 с.
5. Кромин, А.А. Начала физиологии. Учебно-методическое пособие / А.А. Кромин. – Тверь: Триада, 2005. – Ч. 2. – 192 с.
6. Лебедев, П.А. Диагностика функции сосудистого эндотелия у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями: метод. указания / П.А. Лебедев [и др.]. – Самара. - 2004.- 18 с.
7. Малиновский, Е.Л. Учебно-методическое пособие по использованию пальцевой фотоплетизмографии / Е.Л. Малиновский // http://www.tokranmed.ru
8. Новые возможности оценки артериальной ригидности – раннего маркера развития сердечно-сосудистых заболеваний. Материалы симпозиума / под ред. А.И. Мартынова. – М.: Издательский дом «Русский врач», 2007. – 48 с.
Сапунова, Д.А. Сосудистая ригидность и сердечно-сосудистые заболевания / Д.А. Сапунова // Медицинский вестник.- 2012. - № 4-5. – С. 581 - 582.
ИЗЛОЖЕНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
Плетизмография - диагностический метод графической регистрации кровенаполнения тканей. Использование данного способа дает ценную информацию о состоянии периферической гемодинамики. Это один из простых неинвазивных способов скрининговой диагностики факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний и осложнений, оценки функции эндотелия. В его основе заложен принцип изменения объема органа, который складывается из объема составляющих тканей и заполняющей сосуды крови. Объем тканей в течение короткого периода времени, затрачиваемого на исследование, является постоянной величиной, а объем крови, протекающий через кровеносные сосуды органа, ритмически изменяется в соответствие с фазами сердечного цикла. Особенно ценную информацию дают симметричные исследования пораженных и неповрежденных сосудов у одного и того же больного, а также динамические изменения плетизмограмм под влиянием функциональных проб и нагрузок.
|
|
|
Используемый в плетизмографии датчик, обеспечивает преобразование световой энергии в электрическую, поэтому он называется фотоэлектрическим преобразователем. Фотоэлектрический преобразователь работает, просвечивая световым лучом кожу и измеряя количество отраженного света. Кровь поглощает свет пропорционально своему объему. Чем больше объем крови находится в сосудах, тем больше поглощается свет.
Движение крови по сосудам обусловлено деятельностью сердца. Повышение артериального давления (до 120-130 мм рт ст) во время изгнания крови из левого желудочка вызывает растяжение стенок аорты. Волна повышенного давления и вызванные этим колебания сосудистой стенки распространяются от аорты до артериол, где пульсовая волна гаснет. Скорость распространения пульсовой волны по сосудам не зависит от скорости течения крови, а определяется эластичностью сосуда и толщиной его стенки. С увеличением жесткости сосуда скорость пульсовой волны возрастает. Поскольку с возрастом эластичность сосудов снижается, скорость распространения пульсовой волны возрастает. Скорость распространения пульсовой волны в артериальных сосудах можно точно оценить с помощью пальцевой фотоплетизмографии.
Исследование регионального кровообращения в методе пальцевой фотоплетизмографии проводится на концевой фаланге кисти или стопы, что является не только удобным, но и предоставляет наибольшее количество информации об интенсивности транскапиллярного обмена - процесса, ответственного за поддержание гомеостаза на необходимом для жизнедеятельности организма уровне. К апилляры являются самой тонкостенной частью сосудистого русла, которая обеспечивает поступление из крови в ткани кислорода и питательных веществ, а из тканей в кровь - углекислоты и других продуктов метаболизма. В стенке капилляров отсутствуют гладкомышечные клетки, активно поглощающие инфракрасное излучение.
Пальцевая фотоплетизмография имеет большую диагностическое значение в оценке проходимости периферических сосудов и локального кровотока. Она предоставляет точную и объективную информацию об изменениях параметров кровообращения при воздействии на организм различных физических факторов, что позволяет использовать ее в физиотерапии.
|
|
|
Предметом изучения при проведении пальцевой фотоплетизмографии являются пульсовые волны, которые отражают на периферическом уровне гемодинамики деятельность сердечно-сосудистой системы.
Пульсовая волна состоит из двух компонентов (рис. 1). Первый пик, соответствующий анакротическому периоду пульсовой волны (А1), образуется в период систолы. Второй пик, соответствующий дикротическому периоду пульсовой волны (А2), образуется за счет отражения объема крови от аорты и крупных магистральных сосудов и частично соответствует диастолическому периоду сердечного цикла.
Рис. 1. Пульсовая волна: I - первый пик с амплитудой А1, II - второй пик с амплитудой А2.
Вершина пульсовой волны соответствует наибольшему объему крови, а ее противолежащая часть – наименьшему объему крови в исследуемом участке ткани. Характер пульсовой волны зависит от эластичности сосудистой стенки, частоты пульса, объема исследуемого участка ткани, ширины просвета сосудов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Порядок работы
1.1. Регистрация исходных показателей:
Включаем компьютер, на мониторе должен появиться рабочий стол. Перед включением основного блока Biopac МР 35, подсоединяем к нему плетизмографический датчик.
Испытуемый находится в положении сидя в расслабленном состоянии, положив руки на подлокотники. При этом он не должен касаться металлических предметов и иметь их при себе.
Датчик размещаем на концевой фаланге (со стороны ладони) правой кисти, закрепляем его с помощью липкой ленты так, чтобы он достаточно плотно прижимался и крепко держался (рис. 2).
Рис 2. Положение плетизмографического датчика на концевой фаланге указательного пальца
Запускаем программу Biopac Student Lab. Выбираем соответствующий Урок и нажимаем «ОК». Для каждого испытуемого используется индивидуальное название файла.
Процедура калибровки устанавливает внутренние параметры оборудования (коэффициент усиления, масштабирование) и необходима для оптимального функционирования прибора.
С этой целью в меню, нажимая левую кнопку мыши, выбираем и запускаем команду «Калибровка». Всплывает диалоговое окно, описывая подготовку к процессу калибровки. Испытуемый должен оставаться в расслабленном состоянии на протяжении всей калибровки. Процедура калибровки продолжается 8 секунд и заканчивается автоматически, после чего окно данных должно выглядеть как на рис. 3. Иначе процедуру калибровки повторяем.
Рис. 3. Результат калибровки
Испытуемый остается в положении сидя в расслабленном состоянии. Конечность, на которую наложен датчик, должна быть неподвижна для исключения мышечных движений, вызывающих появление артефактов в процессе исследования.
Для регистрации данных левой кнопкой мыши выбираем и запускаем команду «Запись». После 2 мин непрерывной регистрации пульсовых волн прекращаем запись. Полученные данные в окне должны выглядеть, как на рис. 4.
Рис. 4. Плетизмограмма (рука расслаблена на подлокотнике)
1.2. Проба с реактивной гиперемией:
проводится для оценки функции эндотелия. Реактивная гиперемия создается путем окклюзии плечевой артерии. Для этого на плече укрепляем манжету, соединенную со сфигмоманометром. Накачивая в манжету воздух, создаем в ней внешнее давление, превышающее систолическое давление в плечевой артерии на 30 мм рт ст, которое сохраняется в течение 5 минут. Затем выпускаем воздух из манжеты. Постокклюзионный кровоток характеризуется пиковым увеличением объемной и линейной скорости кровотока, которое происходит в первые 30 секунд после снятия окклюзии с постепенным снижением скорости кровотока. В ответ на увеличенный кровоток увеличивается выработка вазодилатирующих веществ, что на фотоплетизмограмме будет выражаться в снижении индекса отражения и увеличении времени отражения на 3–й минуте.
После завершения регистрации пульсовых волн выбираем команду «Выполнено». Снимаем датчик. На коже некоторое время может оставаться слабый след, что не свидетельствует о каких-либо нарушениях.
Аналогично работаем с другими испытуемыми.
2.Результат
Анализ данных осуществляется через меню «Обзор записанных данных». Графы измерений находятся над областью меток окна данных (рис. 5).
Рис. 5. Плетизмограмма: 1) графы измерений, 2) пульсовая волна. 3) «выделенный участок»
Для обработки данных выбираются пять одинаковых, следующих друг за другом пульсовых волн. Определяются следующие параметры на плетизмограмме:
- Р-Р – амплитуда (разница между максимальным и минимальным значениями на выделенном участке);
- дельта t – разница между временем начала и конца выделенного участка;
«Выделенный участок» - это часть кривой, выделенная черным цветом с помощью курсора (рис. 5).
Амплитудные и временные параметры пульсовой волны(рис. 6):
· Амплитудные значения:
Амплитуда пульсовой волны (АПВ) соответствует ударному объему крови при сердечной выбросе, предоставляя таким образом косвенные сведения о степени инотропного эффекта сердца. Этот показатель не имеет нормативных значений и оценивается в динамике.
Амплитуда дикротической волны (АДВ) в норме составляет ½ от АПВ. В ней содержится информацию о тонусе сосудов.
· Временные значения:
Время отражения пульсовой волны (ВОПВ) соответствует времени расслабления миокарда в протодиастолический период сердечного цикла. Нормативное значение лежит в диапазоне 0,03-0,04 сек.
Рис. 6. Пульсовая волна: 1) АПВ. 2) АДВ, 3) ВОПВ
Полученные в ходе выполнения работы данные заносятся в таблицу и используются для последующих вычислений (см. прил.):
1) Индекс отражения (ИО) рассчитывается по формуле (1). Он свидетельствует о состоянии тонуса мелких артерий, не зависит от возраста или пола, и составляет от 30 до 70%.
2) Индекс жесткости (ИЖ) рассчитывается по формуле (2) и определяется скоростью распространения пульсовой волны, которая зависит от жесткости артерий: чем более ригиден сосуд, тем меньше время отражения и тем больше ИЖ.
Нормальные показатели ИЖ в зависимости от возраста:
| Возрастные группы | ИЖ |
| До 40 лет | 6,5 – 10 м/с |
| старше 40 лет | 8 – 11,5 м/с |
3) По результатам плетизмографии на фоне пробы с реактивной гиперемией рассчитывается показатель функции эндотелия (ПФЭ) - величина снижения индекса отражения на третьей минуте (ИО3 мин), по сравнению с исходным значением (ИОисх), выраженная в процентах (3).
Функция эндотелия сохранена при ПФЭ более 20 %. Если данный показатель составляет от 20% до 10% - функция эндотелия сохранена, но снижена, что свидетельствует о наличии факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (избыточная масса тела, курение, гиперхолистеринемия, гиперинсулинемия, гипергликемия и т.д.). ПФЭ менее 10 % расценивается как дисфункция эндотелия, что свидетельствует о наличии сердечно-сосудистых заболеваний.
3. Вывод
По полученным показателям пальцевой плетизмографии оцените возрастные изменения эластичности сосудов (ИЖ) и функции эндотелия (ПФЭ).
Например, при гипертонической болезни снижение податливости эластических сосудов связано преимущественно с их растяжением повышенным внутриартериальным давлением, что будет определяться увеличением индекса жесткости (более 10 м/с в возрастной группе до 40 лет, и более 12 м/с в группе старше 50 лет). О дисфункции эндотелия свидетельствует ПФЭ менее 10 %. По мере прогрессирования гипертонической болезни жесткость сосудов увеличивается, а показатель функции эндотелия становится отрицательным.
Приложение
|
|
|
