RU2511453C2

RU2511453C2 - Method for determining pulse wave velocity of arterial blood pressure and device for implementing it

Info

Publication number: RU2511453C2
Application number: RU2012128800/14A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Нестеров; Антон Игоревич Бурдыгин; Александра Олеговна Конради; Сергей Владимирович Нестеров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВАСА-ПУЛЬС" (ООО "ВАСА-ПУЛЬС")
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-04-10
Also published as: RU2012128800A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: group of inventions refers to medicine. Implementing the method is accompanied by recording two differential pulsograms simultaneously of two pulsating body surface areas above the arteries being examined. A distance L of these areas is determined. A pulse wave travel time Δt is derived from a cardiac cycle diagram shift of the two pulsograms. A pulse wave velocity V is calculated by formula V=L/Δt. A device comprises two piezoelectric detectors, an interface circuit, a computer and a monitor. The interface circuit comprises two amplifiers, an analogue-to-digital converter (ADC), a galvanic isolation unit, a conversion unit, a matching unit and a reference voltage source.

EFFECT: group of inventions enables simplifying the method by avoiding ECG recording, and providing higher accuracy of determining the pulse wave velocity of the blood pressure along the aorta and greater arterial vessels.

3 cl, 5 dwg, 1 tbl, 2 ex

Description

Группа изобретений относится к медицине и медицинской технике, в частности, к кардиологии и приборам для исследования функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека, и может быть использована при определении скорости распространения пульсовой волны артериального давления крови.The group of inventions relates to medicine and medical equipment, in particular, to cardiology and devices for studying the functional state of the human cardiovascular system, and can be used to determine the propagation speed of a pulse wave of blood pressure.

Известен способ определения скорости распространения пульсовой волны артериального давления крови, в котором используют преимущественно различные типы плетизмографических датчиков, регистрирующих волнообразное изменение объема тканей, прилегающих к датчику, обусловленное пульсирующим притоком артериальной крови - объемная сфигмография (ОСфГ). С помощью одного такого датчика последовательно регистрируют в течение 10-20 секунд сигналы с двух пульсирующих участков поверхности тела над обследуемыми артериями, измеряют расстояние между этими участками (L) и, деля его на время пробега пульсовой волны между этими участками (Δt), вычисляют скорость - V=L/Δt. Для определения величины Δt одновременно со снятием пульсограмм регистрируют электрокардиограмму (ЭКГ) для привязки сигналов от датчика к реальному времени, при этом время задержки Δt определяют по моменту открытия аортального клапана [Руководство оператора по программному обеспечению системы анализа пульсовой волны scor-px. 2006. AtCor Medical Pty. Ltd., Australia].There is a method of determining the propagation velocity of a pulse wave of blood pressure, which mainly uses various types of plethysmographic sensors that record a wave-like change in the volume of tissue adjacent to the sensor, due to the pulsating flow of arterial blood - volume sphygmography (OSfH). Using one such sensor, signals from two pulsating sections of the body surface above the arteries under investigation are recorded successively for 10-20 seconds, the distance between these sections (L) is measured and dividing it by the pulse wave travel time between these sections (Δt), the speed is calculated - V = L / Δt. To determine the Δt value, an electrocardiogram (ECG) is recorded simultaneously with taking the pulsograms to bind the signals from the sensor to real time, and the delay time Δt is determined by the moment the aortic valve is opened [Operator's manual for the pulse wave analysis system scor-px. 2006. AtCor Medical Pty. Ltd., Australia].

К недостаткам способа следует отнести необходимость регистрации ЭКГ одновременно со снятием пульсограмм, что усложняет способ. Кроме того, регистрируемый плетизмографическим датчиком сигнал включает в себя дополнительную объемную составляющую, обусловленную кожей, мелкими сосудами, мышечными и другими структурными компонентами тканей. Все это демпфирует, сглаживает график регистрируемой волны давления крови и, как следствие, ограничивает точность оценки его параметров, которые используются в определении величины Δt при определении скорости распространения пульсовой волны по артерии. Также на точность определения момента открытия аортального клапана влияют такие дополнительные факторы, как зависимость динамики выброса ударного объема крови из левого желудочка сердца в аорту от структурно-функционального состояния аортального клапана и стенки левого желудочка, от упруго-эластических свойств аорты. Все это растягивает во времени переходный процесс от фазы изометрического напряжения миокарда левого желудочка к фазе изотонического выброса крови в артериальное русло, увеличивает вариабельность момента открытия аортального клапана и тем самым снижает точность определения величины Δt.The disadvantages of the method include the need to register an ECG at the same time as taking pulsograms, which complicates the method. In addition, the signal recorded by the plethysmographic sensor includes an additional volume component due to the skin, small vessels, muscle and other structural components of the tissues. All this dampens, smooths the graph of the registered wave of blood pressure and, as a result, limits the accuracy of estimating its parameters, which are used in determining the Δt value when determining the propagation velocity of a pulse wave through an artery. Also, the accuracy of determining the moment of opening of the aortic valve is influenced by such additional factors as the dependence of the dynamics of the ejection of stroke volume from the left ventricle of the heart into the aorta on the structural and functional state of the aortic valve and the wall of the left ventricle, on the elastic properties of the aorta. All this stretches in time the transition process from the phase of isometric tension of the left ventricular myocardium to the phase of isotonic ejection of blood into the arterial bed, increases the variability of the moment of opening of the aortic valve and thereby reduces the accuracy of determining the value of Δt.

Известно устройство для реализации способа пульсометрической оценки функционального состояния и характера вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы человека (см. описание изобретения по пат. №2268639).A device is known for implementing the method of a pulsometric assessment of the functional state and nature of the autonomic regulation of the human cardiovascular system (see the description of the invention according to Pat. No. 2268639).

Известное устройство, выбранное в качестве прототипа к заявляемому устройству, содержит последовательно соединенные пьезодатчик, устройство сопряжения, ЭВМ и монитор, а также сфигмоманометр, подключенный к ЭВМ, при этом устройство сопряжения включает в себя усилитель, один из входов которого является входом устройства сопряжения и соединен с выходом пьезодатчика, а выход усилителя подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), последовательно соединенному с блоком преобразования и блоком согласования, соответствующие входы всех элементов устройства сопряжения подключены к источнику питания, а блок преобразования соединен также с генератором тактовых импульсов.The known device, selected as a prototype of the claimed device, contains a piezoelectric sensor, a pairing device, a computer and a monitor, as well as a sphygmomanometer connected to a computer, the pairing device includes an amplifier, one of the inputs of which is the input of the pairing device and connected with the output of the piezoelectric sensor, and the output of the amplifier is connected to an analog-to-digital converter (ADC), connected in series with the conversion unit and the matching unit, the corresponding inputs are all elements of the coupling device connected to a power source, and the conversion unit is also connected with a clock generator.

Недостатком известного устройство является то, что оно не обеспечивает точного определения скорости распространения пульсовой волны давления крови по аорте и крупным артериальным сосудам, что существенно снижает оценку степени жесткости стенок аорты и крупных магистральных артерий при неинвазивном экспресс-анализе функционального состояния сердечно-сосудистой системы человека.A disadvantage of the known device is that it does not provide an accurate determination of the propagation velocity of a pulse wave of blood pressure over the aorta and large arterial vessels, which significantly reduces the assessment of the degree of stiffness of the walls of the aorta and large main arteries during non-invasive express analysis of the functional state of the human cardiovascular system.

Технический результат, достигаемый группой изобретений, заключается в упрощении способа за счет исключения необходимости регистрации ЭКГ, а также в повышении точности определения скорости распространения пульсовой волны давления крови по аорте и крупным артериальным сосудам.The technical result achieved by the group of inventions is to simplify the method by eliminating the need for ECG registration, as well as to increase the accuracy of determining the propagation velocity of the pulse wave of blood pressure through the aorta and large arterial vessels.

Заявленный технический результат достигается в способе определения скорости распространения пульсовой волны артериального давления крови, включающем регистрацию пульсограмм с двух пульсирующих участков поверхности тела над обследуемыми артериями, определение расстояния L между этими участками, времени Δt пробега пульсовой волны между ними и вычисление скорости V распространения пульсовой волны по формуле V=L/Δt, в котором, согласно изобретению, с двух пульсирующих участков поверхности тела над обследуемыми артериями регистрируют одновременно две дифференциальные пульсограммы двумя пьезодатчиками, a Δt определяют по сдвигу графиков кардиоциклов этих двух пульсограмм.The claimed technical result is achieved in a method for determining the propagation velocity of a pulse wave of blood pressure, including registering pulsograms from two pulsating sections of the body surface above the arteries under investigation, determining the distance L between these sections, the travel time Δt of the pulse wave between them and calculating the pulse propagation velocity V from the formula V = L / Δt, in which, according to the invention, from two pulsating sections of the body surface above the examined arteries register one temporarily two differential pulsogram two piezoelectric transducers, a Δt is determined by the shift schedules cardiocycles these two pulsograms.

Целесообразно сдвиг графиков кардиоциклов двух полученных пульсограмм определять по точкам абсолютного положительного экстремума графиков кардиоциклов.It is advisable to shift the graphs of cardiocycles of the two received pulsograms to determine the points of the absolute positive extremum of the graphs of cardiocycles.

Заявленный технический результат достигается также в устройстве, содержащем последовательно соединенные первый пьезодатчик, устройство сопряжения, ЭВМ и монитор, при этом устройство сопряжения включает в себя первый усилитель один из входов которого является первым входом устройства сопряжения и соединен с выходом первого пьезодатчика, а выход первого усилителя подключен к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), последовательно соединенному с блоком преобразования и блоком согласования, выход которого является выходом устройства сопряжения и подключен к ЭВМ, а также содержит источник опорного напряжения, выходы которого подключены к соответствующим входам первого усилителя, АЦП, блока преобразования и блока согласования, согласно изобретению дополнительно снабжено вторым пьезодатчиком, а в устройство сопряжения введены второй усилитель, подключенный к АЦП параллельно первому усилителю, и блок гальванической развязки, включенный между АЦП и блоком преобразования, причем один из входов второго усилителя является вторым входом устройства сопряжения и соединен с выходом второго пьезодатчика, а другой его вход соединен с соответствующим выходом источника опорного напряжения, вход которого соединен с ЭВМ.The claimed technical result is also achieved in a device containing a series-connected first piezoelectric transducer, a pairing device, a computer and a monitor, while the pairing device includes a first amplifier, one of the inputs of which is the first input of the pairing device and connected to the output of the first piezoelectric transducer, and the output of the first amplifier connected to an analog-to-digital converter (ADC), connected in series with the conversion unit and the matching unit, the output of which is the output of the device voltage and is connected to a computer, and also contains a reference voltage source, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first amplifier, ADC, conversion unit and matching unit, according to the invention is additionally equipped with a second piezoelectric sensor, and a second amplifier connected to the ADC parallel to the first is introduced into the interface device an amplifier, and a galvanic isolation unit connected between the ADC and the conversion unit, one of the inputs of the second amplifier being the second input of the interface device and connected to the output of the second piezoelectric sensor, and its other input is connected to the corresponding output of the reference voltage source, the input of which is connected to a computer.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 - представлены графики дифференциальных пульсограмм, снимаемых с пьезодатчиков 1 и 2;figure 1 - presents graphs of differential pulsograms taken from piezoelectric sensors 1 and 2;

на фиг.2 - представлена структурная схема заявленного устройства;figure 2 - presents a structural diagram of the claimed device;

на фиг.3 - функциональная схема устройства сопряжения;figure 3 is a functional diagram of a pairing device;

на фиг.4 - блок-схема алгоритма обработки данных;figure 4 is a block diagram of a data processing algorithm;

на фиг.5 - блок-схема алгоритма программного обеспечения микроконтроллера.figure 5 is a block diagram of the software algorithm of the microcontroller.

Два пьезодатчика, закрепленные над пульсирующими из-за близко прилегающих артерий исследуемыми участками тела, отстоящими друг от друга на измеренном расстоянии L, преобразовывают локальные механические толчки непосредственно в электрические сигналы. Эти сигналы непрерывно регистрируются и визуализируются графически на экране монитора персонального компьютера (ПК) в виде двух кривых, сдвинутых относительно друг друга на время запаздывания (Δt) прихода одной и той же пульсовой волны ко второму датчику, установленному дистально, по сравнению с первым датчиком, установленным проксимально (фиг.1). Дифференциальный график пьезопульсограммы отражает скорость пульсового изменения артериального давления (АД) крови на разных этапах сердечного цикла в течение всего периода обследования. Это позволяет выделять на графике заданные расчетные точки (нулевые, экстремальные и точки перегиба) и с высокой точностью определять величину Δt по сдвигам этих точек на графиках кардиоциклов.Two piezosensors mounted above the studied body parts that are pulsating due to the closely adjacent arteries and are separated from each other by a measured distance L convert local mechanical shocks directly into electrical signals. These signals are continuously recorded and visualized graphically on a personal computer (PC) monitor screen in the form of two curves shifted relative to each other by the delay time (Δt) of the arrival of the same pulse wave to a second sensor installed distally compared to the first sensor, established proximally (figure 1). The differential piezogram chart reflects the rate of the pulse change in blood pressure (BP) of blood at different stages of the cardiac cycle throughout the entire examination period. This allows you to select the specified calculated points on the graph (zero, extreme and inflection points) and to determine with high accuracy the value of Δt from the shifts of these points on the graphs of cardiocycles.

Для определения моментов времени при оценке скорости пробега пульсовой волны АД по артериальным стенкам целесообразно выбирать точку В абсолютного положительного экстремума на графике кардиоциклов. Этот параметр не испытывает влияния отраженной от сосудистой периферии волны пульсового артериального давления, что обеспечивает наибольшую точность определения величины Δt.To determine the time points in assessing the speed of the pulse wave of blood pressure along the arterial walls, it is advisable to choose the point B of the absolute positive extremum on the cardiocycle graph. This parameter does not experience the effect of a pulse blood pressure wave reflected from the vascular periphery, which ensures the greatest accuracy in determining the Δt value.

Такая конструкция устройства, реализующего заявленный способ, позволяет за счет наличия двух пьезодатчиков осуществлять одновременную регистрацию двух дифференциальных пульсограмм с двух пульсирующих участков поверхности тела над обследуемыми артериями. Введение в устройство сопряжения второго усилителя, подключенного к АЦП параллельно первому усилителю, и блока гальванической развязки, включенного между АЦП и блоком преобразования таким образом, что один из входов второго усилителя является вторым входом устройства сопряжения и соединен с выходом второго пьезодатчика, а другой его вход соединен с соответствующим выходом источника опорного напряжения, вход которого соединен с ЭВМ, позволяет исключить необходимость регистрации ЭКГ, что приводит к упрощению способа.This design of the device that implements the claimed method allows due to the presence of two piezoelectric sensors to simultaneously register two differential pulsograms from two pulsating sections of the body surface above the arteries under examination. An introduction to the interface device of the second amplifier connected to the ADC parallel to the first amplifier and the galvanic isolation unit connected between the ADC and the conversion unit so that one of the inputs of the second amplifier is the second input of the interface device and connected to the output of the second piezoelectric sensor, and the other its input connected to the corresponding output of the reference voltage source, the input of which is connected to a computer, eliminates the need for ECG registration, which simplifies the method.

Предлагаемое устройство для реализации способа определения скорости распространения пульсовой волны артериального давления крови (фиг.2) содержит первый и второй пьезодатчики 1 и 2, параллельно подключенные к устройству сопряжения 3, соединенному через ЭВМ 4 с монитором 5. Устройство сопряжения 3 (фиг.3) включает в себя первый и второй усилители 6 и 7, параллельно подключенные к АЦП 8, который последовательно соединен с блоком гальванической развязки 9, блоком преобразования 10 и блоком согласования 11, выход которого является выходом устройства сопряжения. Устройство сопряжения 3 (фиг.3) содержит также источник опорного напряжения 12, который осуществляет питание всех элементов схемы от USB-порта ЭВМ 4 (фиг.2).The proposed device for implementing the method for determining the propagation velocity of a pulse wave of blood pressure (Fig. 2) contains the first and second piezoelectric sensors 1 and 2, connected in parallel to the interface device 3, connected via computer 4 to the monitor 5. Interface device 3 (figure 3) includes the first and second amplifiers 6 and 7, connected in parallel to the ADC 8, which is connected in series with the galvanic isolation unit 9, the conversion unit 10 and the matching unit 11, the output of which is the output of the device pairing. The interface device 3 (figure 3) also contains a reference voltage source 12, which provides power to all circuit elements from the USB port of the computer 4 (figure 2).

Каждый из усилителей 6 и 7 выполнен по трехкаскадной схеме. Так для снижения уровня внешних помех первый каскад обоих усилителей включен по схеме подавления синфазного сигнала. В качестве операционных усилителей первого каскада используют, например, микросхемы типа ОР491 с высоким входным сопротивлением. Второй каскад включен по схеме не инвертирующего усилителя и используется для плавной регулировки коэффициента усиления с помощью внешнего потенциометра. Третий каскад предназначен для смещения напряжения сигнала в положительную область относительно нуля. Во втором и третьем каскаде каждого усилителя используют, например, микросхемы ОУ типа LMV324.Each of the amplifiers 6 and 7 is made in three stages. So, to reduce the level of external interference, the first stage of both amplifiers is switched on according to the common-mode signal suppression circuit. As operational amplifiers of the first stage, for example, microcircuit type OP491 with high input impedance is used. The second stage is connected according to the scheme of a non-inverting amplifier and is used to smoothly adjust the gain using an external potentiometer. The third stage is designed to offset the voltage of the signal in the positive region relative to zero. In the second and third stages of each amplifier, for example, op amp circuits of the LMV324 type are used.

Усиленные до необходимой амплитуды (порядка 2 вольт) сигналы поступают на входы АЦП 8, где они квантуются с частотой дискретизации, равной 1000 Гц (либо 200 Гц) и оцифровываются. Аналого-цифровой преобразователь 8, например, микросхема AD7866 фирмы Analog Device, представляет собой двухканальный 12-разрядный АЦП последовательного приближения. Все внешнее управление работой АЦП 8 осуществляется через сигнальные линии интерфейса стандарта SPI. При появлении логического нуля на входной ножке /CS АЦП осуществляет одновременную передачу последовательных данных об амплитудах измеренных сигналов на выходах DOUTA и DOUTB по тактовым импульсам, поступающим на вход SCLK. Выход DOUTA отвечает за канал А АЦП, а выход DOUTB за канал В. Одновременный запуск измерений осуществляется в момент перехода сигнала на входе /CS из логической 1 в логический 0.Amplified to the required amplitude (of the order of 2 volts), the signals are fed to the inputs of the ADC 8, where they are quantized with a sampling frequency of 1000 Hz (or 200 Hz) and digitized. An analog-to-digital converter 8, for example, an AD7866 chip from Analog Device, is a two-channel 12-bit serial-to-analog ADC. All external control of the ADC 8 is carried out through the signal lines of the SPI standard interface. When a logical zero appears on the input leg / CS, the ADC simultaneously transmits serial data on the amplitudes of the measured signals at the outputs DOUTA and DOUTB on clock pulses supplied to the SCLK input. The DOUTA output is responsible for channel A of the ADC, and the DOUTB output is for channel B. The simultaneous start of measurements is carried out at the moment the signal at input / CS passes from logical 1 to logical 0.

Далее информация в виде последовательного цифрового кода, минуя гальваническую развязку 9, передается на устройство преобразования 10. Гальваническая развязка 9, выполненная по технологии iCoupler на микросхеме ADuM1402BRW, является гальванической развязкой трансформаторного типа и используется для защиты оборудования и людей от поражения электрическим током.Further, information in the form of a serial digital code, bypassing the galvanic isolation 9, is transmitted to the conversion device 10. The galvanic isolation 9, made using iCoupler technology on the ADuM1402BRW chip, is a transformer-type galvanic isolation and is used to protect equipment and people from electric shock.

В качестве устройства преобразования используется 8-битовый микроконтроллер, например, АТ89С2051 фирмы Atmel. Задачами, возложенными на микроконтроллер, являются: выработка синхросигналов /CS и SCLK для управления аналого-цифровым преобразователем 8, чтение последовательного кода с выходов DOUTA и DOUTB аналогово-цифрового преобразователя 8, преобразование полученного последовательного кода в параллельный код и передача его на вход устройства согласования 11. Программное обеспечение микроконтроллера (алгоритм представлен на фиг.5), получив прерывание от таймера, настроенного на частоту дискретизации 1 кГц, генерирует сигнал начала преобразования и сигнал тактовых импульсов для SPI интерфейса АЦП 8, одновременно считывая сигналы с его выходов. Получив два 12-битных числа, соответствующие амплитудам на выходах усилителей 6 и 7, микроконтроллер, добавив в старшие биты информацию о номере канала, преобразует их в два двухбайтных слова и передает на вход устройства согласования 11. На фиг.5 приведена блок-схема алгоритма работы программного обеспечения микроконтроллера. В качестве устройства согласования 11 может быть использована, например, микросхема FT245BM фирмы FTDI, представляющая собой преобразователь FIFO - USB, позволяющая получать и передавать параллельные данные в виде отдельных байтов по USB интерфейсу на ЭВМ. Микроконтроллер, используя параллельный порт (D0…D7) этой микросхемы и сигналы /RD, WR, записывает данные во внутренний промежуточный буфер, тем самым автоматически инициирует передачу этих данных по USB интерфейсу.An 8-bit microcontroller, for example, Atmel's AT89C2051, is used as a conversion device. The tasks assigned to the microcontroller are: generating clock signals / CS and SCLK for controlling the analog-to-digital converter 8, reading a serial code from the outputs DOUTA and DOUTB of the analog-to-digital converter 8, converting the received serial code to parallel code and transmitting it to the input of the matching device 11. The software of the microcontroller (the algorithm is presented in Fig. 5), having received an interrupt from a timer tuned to a sampling frequency of 1 kHz, generates a conversion start signal and a signal al clock pulses for the SPI interface of the ADC 8, while simultaneously reading the signals from its outputs. Having received two 12-bit numbers corresponding to the amplitudes at the outputs of the amplifiers 6 and 7, the microcontroller, adding the channel number information to the high bits, converts them into two two-byte words and transfers them to the input of the matching device 11. Figure 5 shows a block diagram of the algorithm microcontroller software work. As a matching device 11, for example, FTDI FT245BM chip, which is a FIFO-USB converter, can be used to receive and transmit parallel data in the form of separate bytes via a USB interface to a computer. The microcontroller, using the parallel port (D0 ... D7) of this microcircuit and the signals / RD, WR, writes data to the internal intermediate buffer, thereby automatically initiating the transfer of this data via the USB interface.

Источник опорного напряжения (ИОН) 12 осуществляет питание элементов схемы устройства сопряжения 3 стабилизированным напряжением. ИОН 12 состоит из трех частей: LC фильтра, изолированного DC/DC конвертера и стабилизатора напряжения. Напряжение питания схемы подается от USB порта компьютера. LC фильтр обеспечивает сглаживание пульсаций этого напряжения. С выхода LC фильтра напряжение 5 вольт подается на всю цифровую часть схемы (гальваническая развязка 9, блок преобразования 10 и блок согласования 11). Аналоговая часть схемы (усилители 6 и 7, АЦП 8, гальваническая развязка 9) запитывается через цепочку изолированный DC/DC конвертер - стабилизатор напряжения. Изолированный DC/DC конвертер (микросхема DCPO 10505) позволяет осуществлять гальваническую развязку входной и выходной частей схемы, а стабилизатор напряжения (микросхема LP2986IM) сгладить неравномерности питания аналоговой части.The reference voltage source (ION) 12 provides power to the elements of the circuit of the device 3 by a stabilized voltage. ION 12 consists of three parts: an LC filter, an isolated DC / DC converter, and a voltage regulator. The power supply circuit is supplied from the USB port of the computer. LC filter provides smoothing of ripple of this voltage. From the output of the LC filter, a voltage of 5 volts is applied to the entire digital part of the circuit (galvanic isolation 9, conversion unit 10 and matching unit 11). The analog part of the circuit (amplifiers 6 and 7, ADC 8, galvanic isolation 9) is powered through a chain of isolated DC / DC converter - voltage stabilizer. An isolated DC / DC converter (DCPO 10505 chip) allows galvanic isolation of the input and output parts of the circuit, and a voltage stabilizer (chip LP2986IM) smooths out the uneven power supply of the analog part.

Способ с помощью устройства осуществляют следующим образом.The method using the device is as follows.

Обследование проводят в условиях физического и эмоционального покоя пациента. Определение скорости распространения пульсовой волны по аорте (Vao) проводят в положении лежа. При исследовании других магистральных артерий (Var) положение пациента зависит от задачи обследования (лежа, сидя или стоя при ортостатической нагрузке). Регистрацию пьезопульсограммы проводят после 5-10 минутного отдыха, непрерывно в течение не менее 30 с. в зависимости от задачи обследования.The examination is carried out in conditions of physical and emotional rest of the patient. Determination of the propagation velocity of the pulse wave along the aorta (Vao) is carried out in the supine position. When examining other main arteries (Var), the position of the patient depends on the examination task (lying, sitting or standing with orthostatic load). Piezogram pulsograms are recorded after 5-10 minutes of rest, continuously for at least 30 s. depending on the task of the survey.

Для определения Vao измеряют расстояние Lc между яремной выемкой и пульсирующим участком над сонной артерией (arteria carotis), с которого снимают сигнал датчиком 1, а также расстояние Lf между яремной выемкой и пульсирующим участком над бедренной артерией (arteria femoralis), с которого снимают сигнал датчиком 2. Величина разности Lf-Lc представляет собой реальное расстояние Lao, которое пробегает пульсовая волна АД по аорте за интервал времени Δt между точками B₁ и В₂ (Фиг.1).To determine Vao, measure the distance Lc between the jugular notch and the pulsating section above the carotid artery (arteria carotis), from which the signal is taken by sensor 1, as well as the distance Lf between the jugular notch and the pulsating section above the femoral artery (arteria femoralis), from which the signal is taken by the sensor 2. The magnitude of the difference Lf-Lc represents the actual distance Lao, which runs the pulse wave of blood pressure along the aorta for the time interval Δt between points B ₁ and B ₂ (Figure 1).

Определение величины Var, например, по магистральной артерии левой руки, проводят аналогично вышеописанному. Расстояния Lao и Lar вносят в окошко меню «Данные о пациенте» программного обеспечения.The determination of Var, for example, from the main artery of the left hand, is carried out similarly to the above. The Lao and Lar distances are entered in the window of the "Patient Data" menu of the software.

Сигналы 1 и 2 с соответствующих пьезодатчиков поступают на входы 1 и 2 устройства сопряжения 3, с выхода которого в оцифрованном виде поступают на ЭВМ 4 (Фиг.2), и после вычисления скорости распространения пульсовой волны по алгоритму, представленному на фиг.4, отображаются на мониторе 5 в виде графиков (Фиг.1) и таблицы результатов.The signals 1 and 2 from the respective piezoelectric sensors are fed to the inputs 1 and 2 of the interface device 3, the output of which is digitized and sent to the computer 4 (Figure 2), and after calculating the propagation velocity of the pulse wave according to the algorithm presented in figure 4, are displayed on the monitor 5 in the form of graphs (Figure 1) and a table of results.

Алгоритм, представленный на фиг.4, обеспечивает вычисление временной разницы между экстремумами на первом и втором графиках (фиг.1) по формуле Δt_i=N_i/F, где Δt_i- интервал времени между точками B₁ и В₂; N_i - количество дискрет оцифровки; F - частота оцифровки. Точность определения Δt_i составляет 1 дискрет, что соответствует 1 мс при частоте дискретизации сигнала, равной 1 кГц.The algorithm presented in figure 4, provides the calculation of the time difference between the extrema in the first and second graphs (figure 1) by the formula Δt _i = N _i / F, where Δt _i is the time interval between points B ₁ and B ₂ ; N _i - the number of discretization of digitization; F is the frequency of digitization. The accuracy of determination of Δt _i is 1 discrete, which corresponds to 1 ms at a signal sampling rate of 1 kHz.

Полученные интервалы Δt_i усредняются и определяется величина Δt - как среднее время задержки прохождения пульсовой волны между выбранными пульсирующими участками тела над обследуемой артерией.The obtained intervals Δt _i are averaged and Δt is determined as the average delay time of the passage of the pulse wave between the selected pulsating parts of the body above the examined artery.

Далее, согласно алгоритму, по полученным значениям Δt и Lao или Lar вычисляется скорость распространения пульсовой волны артериального давления крови.Further, according to the algorithm, the velocity of the pulse wave of blood pressure is calculated from the obtained values of Δt and Lao or Lar.

После окончания регистрации обе пьезопульсограммы сохраняют на жестком диске в виде одного файла. Кроме оцифрованных данных в файл записывают данные о пациенте (ФИО, возраст, пол, артериальное давление, предварительный диагноз) и параметры измерения (дата, время, длительность, дискрет квантования и др.).After registration, both piezo-pulsograms are saved on the hard disk as a single file. In addition to the digitized data, the file contains patient data (name, age, gender, blood pressure, preliminary diagnosis) and measurement parameters (date, time, duration, quantization discretization, etc.).

Способ иллюстрируется следующими клиническими примерами.The method is illustrated by the following clinical examples.

1. Обследованный С., 22 г., без патологии ССС в анамнезе. Определение скорости распространения пульсовой волны АД по аорте Vao и магистральной артерии левой руки Var проводили в соответствии с описанной выше методикой. Расстояние Lao составило 490 мм, расстояние Lar - 615 мм. Для определения Vao пьезодатчик 1 был установлен на пульсирующем участке над сонной артерией, пьезодатчик 2 - на пульсирующем участке над бедренной артерией. Для определения Var пьезодатчик 1 был установлен на пульсирующем участке над над сонной артерией, пьезодатчик 2 - на пульсирующем участке над лучевой артерией. Была проведена серия из 10 регистрации пьезопульсограмм, выполненных независимо в течение одного месяца. Результаты обработки сигналов, полученных с датчиков, заявленным устройством представлены в Таблице, для каждого отдельного результата указана средняя арифметическая ошибка измерения, для средних результатов 10 измерений указана средняя квадратическая (стандартная) ошибка.1. Surveyed S., 22 g., Without a history of CCC in history. Determination of the propagation velocity of the pulse wave of blood pressure by the aorta Vao and the main artery of the left arm Var was carried out in accordance with the above procedure. The Lao distance was 490 mm, the Lar distance was 615 mm. To determine Vao, piezoelectric transducer 1 was installed on a pulsating area above the carotid artery, piezoelectric transducer 2 was installed on a pulsating area above the femoral artery. To determine Var, piezoelectric transducer 1 was installed in a pulsating area above the carotid artery, piezoelectric transducer 2 was installed in a pulsating area above the radial artery. A series of 10 registration of piezo-pulsograms was performed, performed independently within one month. The results of processing the signals received from the sensors by the claimed device are presented in the Table, for each individual result the arithmetic mean error of measurement is indicated, for average results of 10 measurements the mean square error (standard) error is indicated.

2. Обследованный В., 75 лет, практически здоров, без патологии ССС в анамнезе. Определение скорости распространения пульсовой волны АД по аорте Vao и магистральной артерии левой руки Var проводили в соответствии с описанной выше методикой. Расстояние Lao составило 450 мм, расстояние Lar - 610 мм. Для определения Vao пьезодатчик 1 был установлен на пульсирующем участке над сонной артерией, пьезодатчик 2 - на пульсирующем участке над бедренной артерией. Как и в предыдущем примере, была проведена серия из 10 регистрации пьезопульсограмм, выполненных независимо в течение одного месяца. Результаты обработки сигналов представлены в таблице.2. Surveyed V., 75 years old, practically healthy, without a history of CVD history. Determination of the propagation velocity of the pulse wave of blood pressure by the aorta Vao and the main artery of the left arm Var was carried out in accordance with the above procedure. The Lao distance was 450 mm, the Lar distance was 610 mm. To determine Vao, piezoelectric transducer 1 was installed on a pulsating area above the carotid artery, piezoelectric transducer 2 was installed on a pulsating area above the femoral artery. As in the previous example, a series of 10 registration of piezo-pulsograms was performed, performed independently within one month. The results of signal processing are presented in the table.

ТаблицаTable nn Обследованный С., 22 г.Surveyed S., 22 g. Обследованный В., 75 летSurveyed V., 75 years old Var (м/сек)Var (m / s) Vao (м/сек)Vao (m / s) Var (м/сек)Var (m / s) Vao (м/сек)Vao (m / s) 1one 7,23±0,037.23 ± 0.03 6,22±0,036.22 ± 0.03 9,03±0,059.03 ± 0.05 9,98±0,069.98 ± 0.06 22 6,97±0,036.97 ± 0.03 6,13±0,026.13 ± 0.02 9,21±0,049.21 ± 0.04 9,25±0,059.25 ± 0.05 33 6,42±0,026.42 ± 0.02 6,53±0,036.53 ± 0.03 8,98±0,058.98 ± 0.05 9,45±0,079.45 ± 0.07 4four 7,31±0,037.31 ± 0.03 5,87±0,035.87 ± 0.03 8,57±0,078.57 ± 0.07 9,87±0,069.87 ± 0.06 55 7,11±0,037.11 ± 0.03 6,04±0,036.04 ± 0.03 8,85±0,058.85 ± 0.05 8,89±0,068.89 ± 0.06 66 7,28±0,037.28 ± 0.03 6,56±0,046.56 ± 0.04 8,45±0,068.45 ± 0.06 9,23±0,059.23 ± 0.05 77 6,88±0,036.88 ± 0.03 5,98±0,035.98 ± 0.03 9,08±0,069.08 ± 0.06 9,59±0,059.59 ± 0.05 88 7,53±0,047.53 ± 0.04 6,06±0,026.06 ± 0.02 9,11±0,059.11 ± 0.05 9,76±0,069.76 ± 0.06 99 6,94±0,036.94 ± 0.03 6,18±0,026.18 ± 0.02 8,78±0,058.78 ± 0.05 10,04±0,1110.04 ± 0.11 1010 7,40±0,037.40 ± 0.03 6,08±0,036.08 ± 0.03 9,06±0,079.06 ± 0.07 9,12±0,069.12 ± 0.06 Среднее значение (X±SD) для n=10The average value (X ± SD) for n = 10 6,42±0,326.42 ± 0.32 6,17±0,226.17 ± 0.22 8,91±0,258.91 ± 0.25 9,52±0,399.52 ± 0.39

Из приведенных примеров можно видеть, что у молодого мужчины, для стенок артериальных сосудов которого характерна высокая эластичность, средние величины скоростей (Vao и Var) значительно ниже, чем величины тех же показателей у пожилого мужчины, для стенок артериальных сосудов которого является характерным возрастное увеличение жесткости (ригидности, stiffhess) и, соответственно, - скорости распространения пульсовой волны АД.From the above examples, it can be seen that in a young man whose arterial vessel walls are characterized by high elasticity, the average values of velocities (Vao and Var) are significantly lower than the same values in an elderly man whose arterial wall is characterized by an age-related increase in stiffness (rigidity, stiffhess) and, accordingly, the propagation velocity of the pulse wave of blood pressure.

Величины всех этих показателей совпадают с численными значениями соответствующих международных стандартных кривых зависимости величин Vao и Var от возраста обследуемых [W.W.Nichols; S.J.Denardo; I.В.Wilkinson; C.M.McEniery; J.Cockcroft; M.F.O'Rourke. Effects of Arterial Stiffiiess, Pulse Wave Velocity, and Wave Reflections on the Central Aortic Pressure Waveform //J Clin Hypertens (Greenwich). 2008, 10: 295-303].The values of all these indicators coincide with the numerical values of the corresponding international standard curves of the dependence of the Vao and Var values on the age of the subjects [W.W. Nichols; S.J. Denardo; I. B. Wilkinson; C.M.McEniery; J.Cockcroft; M.F. O'Rourke. Effects of Arterial Stiffiiess, Pulse Wave Velocity, and Wave Reflections on the Central Aortic Pressure Waveform // J Clin Hypertens (Greenwich). 2008, 10: 295-303].

Использование заявленной группы изобретений позволяет упростить определение скорости распространения пульсовой волны артериального давления крови и повысить точность получаемых результатов.Using the claimed group of inventions allows to simplify the determination of the propagation velocity of a pulse wave of blood pressure and increase the accuracy of the results.

Claims

1. A method for determining the propagation velocity of a pulse wave of blood pressure, including recording pulsograms from two pulsating sections of the body surface above the arteries under investigation, determining the distance L between these sections, the travel time Δt of the pulse wave between them and calculating the pulse propagation velocity V according to the formula V = L / Δt, characterized in that from two pulsating sections of the body surface above the examined arteries, two differential pulsograms are recorded simultaneously by two piezo sensors, a Δt is determined by the shift of the graphs of cardiocycles of these two pulsograms.

2. The method according to claim 1, characterized in that the shift in the graphs of cardiocycles of the two received pulsograms is determined by the points of the absolute positive extremum of the graphs of cardiocycles.

3. A device for determining the propagation velocity of a pulse wave of blood pressure, containing in series a first piezoelectric transducer, a pairing device, a computer and a monitor, the pairing device including a first amplifier, one of the inputs of which is the first input of the pairing device and connected to the output of the first piezosensor, and the output of the first amplifier is connected to an analog-to-digital converter (ADC), connected in series with the conversion unit and the matching unit, the output to which is the output of the interface device and connected to a computer, and also contains a reference voltage source, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first amplifier, ADC, conversion unit and matching unit, characterized in that it is additionally equipped with a second piezoelectric sensor, and the second is introduced into the interface device an amplifier connected to the ADC parallel to the first amplifier, and a galvanic isolation unit connected between the ADC and the conversion unit, one of the inputs of the second amplifier being the second input one of the interface devices and is connected to the output of the second piezoelectric sensor, and its other input is connected to the corresponding output of the reference voltage source, the input of which is connected to the computer.