ПЛЕТИЗМОГРАФИЯ

ПЛЕТИЗМОГРАФИЯ (греч. plethysmos увеличение + grapho писать, изображать) — способ регистрации изменений объема тела или его части. Традиционное применение термина «плетизмография» основано на понимании П. как метода графической регистрации колебаний объема отдельных частей тела, связанных с изменениями кровенаполнения сосудов во времени и под влиянием функциональных нагрузок в целях исследования кровотока и функционального состояния сосудов данной области. В экспериментальных исследованиях применяют П. внутренних органов (печени, почки и др.), которая получила название «онкография». Особое место занимает П. всего тела (общая П., или body plethysmography), к-рую применяют для исследования функций внешнего дыхания и минутного объема кровообращения.

Рис. 1. Схема плетизмографии с воздушной трансмиссией: плетизмографический рецептор (1) для пальца руки, трубка (2), соединяющая воздушное пространство рецептора с датчиком (3) и калибратором (4), кран (5) для сообщения воздухопроводов плетизмографа с атмосферой, усилитель (6), регистрирующее устройство (7).

П. основана на свойстве жидкостей и газов сохранять постоянный объем при неизменных температуре и давлении, что позволяет передавать колебания объема какой-либо части тела, помещенной в герметичный сосуд (плетизмографический рецептор), заполненный воздухом или водой, датчику измерительного устройства (рис. 1).

История

Применять П. для экспериментальных исследований начали в 17 в., но развитие и клин, использование метод получил лишь во второй половине 19 в. благодаря работам Фика (A. Fick, 1869), А. Моссо (1874, 1881), И. М. Догеля (1880, 1888), П. Новицкого (1880), С. Истаманова (1885) и др. В начале 20 в. впервые была применена окклюзионная П. для измерения объемной скорости кровотока путем регистрации прироста объема изучаемой части тела при местной окклюзии вен. Этот метод был предложен в 1905 г. Броди и Расселлом (T.G. Brodie, А. Е. Russell) в варианте онкографии и независимо от них в 1907 г. М. В. Яновским и А. И. Игнатовским для исследований у человека. В последующем были созданы плетизмографические методы измерения венозного и артериального давления, получившие особенное развитие в работах советских исследователей Я. С. Лейтмана (1930), Н. И. Аринчина (1952, 1954) и др. В 1936 г. Каппс (R. В. Capps) и независимо от него Б. Е. Вотчал применили окклюзионную П. для изучения тонуса вен, что позволило исследовать роль венозных дистоний в патологии человека. Необходимость и трудоемкость герметизации частей тела для проведения П., ограничивающие клин, использование метода, стали одной из причин создания методик регистрации изменений кровенаполнения тканей не по динамике их объема, а по сопутствующим изменениям их электрических или оптических свойств. Так, фотоэлектрическая П. (фотоплетизмография) основана на регистрации изменений оптической плотности ткани (вариант денсографии), или способности ее отражать свет в зависимости от кровенаполнения. Этот способ применяют в основном в стоматологии для исследования сосудов слизистых оболочек (см. Обследование больного, стоматологическое). С 70-х гг. 20 в. в экспериментальных и клин, исследованиях применяют фотоэлектрическую микроплетизмографию, с помощью которой изучают степень кровенаполнения микрососудов, диаметр которых 10 — 20 мкм. Метод основан на регистрации оптической плотности микрососуда. Стабилизированный световой поток, проходя через микрососуд, частично поглощается и попадает на фоточувствительный элемент, электрический сигнал с которого отражает кровенаполнение одного или нескольких микрососудов в зависимости от величины фотометрируемой поверхности. Для проведения фотоэлектрической микроплетизмографии необходимо получить увеличенное изображение микрососуда, что достигается при проведении биомикроскопии. В 1935 г. Ашер и Хопф (L. Asher, E. Hopf) осуществили диэлектрическую, или емкостную, П. конечности, помещенной в поле конденсатора, обкладками которого были два электрода в колебательном контуре токов высокой частоты. При этом сама конечность и воздух между ней и электродом играли роль диэлектрической прослойки, колебания объема которой вызывали изменения емкости конденсатора, регистрируемые специальными устройствами. Широкое применение получила импедансная П., основанная на измерении электрического импеданса (см.), возможность которой обосновал в 1937 г. Манн (Н. Mann), а А. А. Кедров и А. И. Науменко в 1941 — 1949 гг. разработали ее теорию и технику применения (см. Реография). Т. к. выражение электропроводности и оптической плотности ткани, регистрируемых при импе-дансной или фотоэлектрической П., в единицах объема технически сложно, эти виды П. не смогли заменить основную методику, обеспечивающую строго количественную интерпретацию плетизмо графических показателей, непосредственно отражающих физические характеристики изучаемых объектов. Поэтому дополнительное развитие, особенно с конца 50-х гг. 20 в., получили как теория П., так и способы регистрации плетизмо-грамм, что расширило возможности клин, применения плетизмографии. В 1959 г. Т. И. Бибикова и Е. В. Аврахова и независимо от них Петр и Малец (R. Petr, R. Malee) обосновали применение орбитальной и височной П. для раздельного изучения функции внутричерепной и наружночерепной сосудистых систем. В 1964 г. В. П. Жмуркин разработал методику орбитальной и височной П. с манжеточ-ной обтурацией вен шеи для раздельного исследования тонуса вен, артерий и кровотока в сосудах головного мозга и покровах головы. В последующем были созданы плетизмографические рецепторы, позволившие проводить полирегионарные исследования сосудистого тонуса и кровотока.

Основные элементы плетизмограммы

Выделяют три основных вида периодических колебаний объема, регистрируемых на плетизмограммах,— волны 1-го, 2-го и 3-го порядка.

Рис. 2. Синхронно зарегистрированные пневмограмма (а) и пальцевая плетизмограмма (б): I — волны первого порядка или объемный пульс (указаны стрелками); II — волны второго порядка, имеющие период дыхательных волн, изображенных на пневмограмме (а); III — волна третьего порядка, имеющая период нескольких дыхательных волн.

Волны 1-го порядка, или объемный пульс (рис. 2, б, I), отражают колебания кровенаполнения во время сердечного цикла. Каждая волна по форме напоминает сфигмографическую (см. Сфигмография), имеет относительно крутую восходящую часть, вершину и нисходящую часть с добавочными («дикротическими») волнами на ней (см. отдельную волну в круге на рис. 3), выраженность которых весьма изменчива. Амплитуда объемного пульса (а), т. е. высота волны от ее основания до вершины (рис. 3), выраженная в единицах объема, характеризует максимальный систолический прирост кровенаполнения артерий за период прироста давления крови в них на величину пульсового давления (ЛР), (см. Кровяное давление).

Волны 2-го порядка (рис. 2, б, II) имеют период дыхательных волн (рис. 2, а), регистрируются непостоянно; при спокойном дыхании их амплитуда обычно меньше амплитуды объемного пульса, но в некоторых случаях, особенно при одышке и у тучных людей с высоко стоящей диафрагмой, она может быть значительно большей. На пальцевых плетизмог-раммах дыхательные волны более выражены, если конечность исследуется на твердой поверхности.

Волнами 3-го порядка (рис. 2, б, III) обозначают все регистрируемые колебания кровенаполнения с периодом, большим, чем период дыхательных волн; иногда они относительно ритмичны и расцениваются как отражение периодичности в активности сосудодвигательного центра (волны Траубе — Геринга), но чаще эти волны имеют апериодический характер. На наличие и выраженность волн 3-го порядка решающее влияние оказывает психол, подготовка больного к исследованию. В состоянии эмоционального покоя у бодрствующих лиц удается получить пле-тизмограммы, представленные только объемным пульсом и минимально выраженными волнами 2-го порядка, — так наз. нулевые плетизмограммы.

Рис. 3. Основные элементы окклюзионной плетизмограммы (1), зарегистрированной с пальца руки одновременно с отметкой подачи давления (2) в окклюзионную манжету и отметкой времени в секундах (.3); в круге изображена отдельная волна объемного пульса: а — амплитуда объемного пульса, i — отклонение плетизмограммы при калибровке стандартным объемом, H — начальный прирост объема кровенаполнения пальца при окклюзии вен за время t, h — полный окклюзионный прирост объема кровенаполнения пальца, а — угол отклонения плетизмограммы в начале окклюзионного прироста кровенаполнения.

При окклюзионной П. сдавление компрессионной манжетой вен, расположенных проксимальнее плетиз-мографического рецептора, ведет к увеличению кровенаполнения исследуемой части тела за счет задержки оттока крови до тех пор, пока давление в венах, растягиваемых протекающей кровью, не станет достаточным для преодоления давления окклюзии и восстановления равенства между притоком и оттоком на новом повышенном уровне кровенаполнения. При снятии окклюзионного давления объем кровенаполнения сосудов уменьшается до исходного. Изменения кровенаполнения, связанные с окклюзией вен, отражаются на плетизмограмме (рир. 3) характерным изменением уровня кривой в виде трапеции: начало окклюзионного прироста объема характеризуется отклонением вверх под некоторым углом а, который постепенно уменьшается, и на некоторой высоте (h), соответствующей величине полного прироста кровенаполнения вен при данной степени их окклюзии, плетизмограмма образует «плато», снятие окклюзии характеризуется спадом кривой до исходного уровня. Степень крутизны спада, обусловленного оттоком задержанной в венах крови, дает информацию о скорости эвакуации крови из вен (скорость дренирования вен), используемую для оценки проходимости вен изучаемой области.

Для определения масштаба (S) линейно регистрируемых изменений объема плетизмограмма калибруется стандартным объемом с помощью специального калибрующего устройства, соединенного с пневмосистемой плетизмографа (рис. 1); масштаб регистрации определяется по формуле:

S = V/i,

где V — стандартный калибровочный объем, см3; i — линейное отклонение плетизмограммы в ответ на стандартный калибровочный объем, мм.

Умножая на S линейные значения элементов плетизмограммы, выражают их в единицах объема. Иногда плетизмографические показатели выражают по отношению к единице объема изучаемой ткани с целью сравнения их у разных лиц.

Теоретические основы плетизмографии и ее применение. Широкий диапазон физиол, колебаний сосудистого тонуса не позволяет оценить его изменения как гипер- или гипотонию без сопоставления с изменениями кровотока. Поэтому методика П., позволяющая одновременно исследовать кровоток и растяжимость вен и артерий в одной и той же области, является одной из наиболее адекватных для изучения функции кровеносных сосудов. Применение П. для оценки сосудистого тонуса основывается на представлении о тонусе как напряжении гладкомышечных клеток сосудистой стенки, определяющем ее способность сопротивляться растяжению, т. е. проявлять упругие свойства. Для определения модуля объемной упругости стенок сосудистой камеры необходимо знать ее исходный объем и прирост объема (AF) в ответ на прирост давления (АР) внутри камеры, если внешнее давление на стенки постоянно. Так как величина А P может быть задана или определена плетизмографическим или независимым способом, а прирост объема регистрируется на плетизмограмме, то для строгого вычисления модуля упругости сосудов недостает только данных об их исходном объеме, изменения которого в то же время сопряжены с изменениями ΔP/ΔV в сосудистои камере.

Поэтому последнее отношение является довольно достоверным показателем (Е) модуля объемной упругости изучаемых сосудов в размерности дин/см5:

E = ΔP/ΔV

Преимущество данной методики определения сосудистого тонуса состоит именно в объемной характеристике упругих свойств изучаемых сосудов. При этом, если, напр., скорость распространения пульсовой волны отражает упруго-вязкие свойства наиболее плотных слоев сосудистой стенки (включая стромальные слои и очаговые патол, изменения плотности), то с помощью П. упругое сопротивление сосудистых стенок оценивается при их растяжении, не достигающем обычно степени реактогенной нагрузки на соединительнотканный каркас сосуда, т. е. определяется гл. обр. напряжение мышечного слоя — собственно тонус.

Оценка артериального тонуса может осуществляться путем вычисления показателя артериального тонуса аналогично определению Е:

Ta = ΔP/a,

где Ta — показатель артериального тонуса, дин/см5; А P — пульсовое давление, дин/см2, а — амплитуда объемного пульса, см3.

Другой подход к плетизмографи-ческой оценке тонуса артерий, предложенный в 1951 г. Бертоном и Ямадой (А. С. Burton, S. Yamada), основан на зависимости Лапласа, согласно которой натяжение стенок цилиндрического сосуда уравновешивается силой, равной произведению трансмурального давления и радиуса сосуда. Зная среднее АД и определяя с помощью П. «критическое давление закрытия» просвета артерии, можно судить об исходном натяжении стенок, зависящем от тонуса. Этот метод физиологически менее адекватен, чем предыдущий, т. к. сама методика измерения «критического давления закрытия» влияет на механизмы формирования сосудистого тонуса.

Оценка тонуса вен, так же как и артерий, производится путем вычисления показателя венозного тонуса по отношению прироста давления в венах к приросту их объема во время окклюзии:

Тв = (Рм - Рв)/h,

где Тв — показатель венозного тонуса, дин/см5м — давление в окклюзионной манжете, дин/см2; Рв — исходное давление в венах, дин/см2; h — окклюзионный прирост объема (согласно описанному принципу для определения Тв необходимо измерение давления в измеряемых венах), см3.

Чтобы избежать пункции вен для определения исходного давления в них, величину прироста давления создают с помощью двухэтапного повышения давления в окклюзионной манжете — вначале на величину, заведомо превышающую исходное давление в венах, напр, до 30 мм рт. ст., а после стабилизации объема кровенаполнения на этом уровне — еще на 20 мм рт. ст. и новый окклюзионный прирост объема принимают за h. Тогда показатель венозного тонуса определяют по формуле:

Тв = (20 * 1333)/h,

где 1333 — коэффициент перевода давления из одной размерности (мм рт. ст.) в другую (дин/см2). В ряде случаев определяют величину (С), обратно пропорциональную показателю венозного тонуса, характеризующую растяжимость вен (С =1/Тв).

Для исключения влияния окклюзии на капиллярный кровоток Б. Е. Вотчал рекомендовал применять давление в окклюзионной манжете ниже 30 мм рт. ст. Так как, внутривенное давление в большинстве случаев значительно ниже окклюзионного, и чем выше Pм, тем меньше оно отличается от величины (Рм — Рв), то при отсутствии венозной гипертензии (правожелудочковая сердечная недостаточность, тромботическая обтурация вен и др.) показатель венозного тонуса можно определять по упрощенной формуле:

Тв = Рм/h.

Емкостная функция вен оценивается по абсолютным значениям прироста их кровенаполнения при окклюзии дозированным давлением или при повышении гидростатического давления в венах за счет изменений положения тела. При П. всей нижней конечности или голени результаты исследования характеризуют емкостную функцию существенной части венозной системы. Оценка этой функции имеет значение для определения роли снижения венозного возврата крови к сердцу в генезе ортостатических расстройств кровообращения (см. Ортостатические изменения кровообращения). С этой целью измеряют обычно полный прирост кровенаполнения вен голени при значениях PMJ близких к диастолическому АД, или при пассивном повороте тела обследуемого из горизонтального положения в наклонное на угол 30—70° (см. Ортостатические пробы). В последнем случае для стандартизации оценки прироста объема голени его относят к ортостатическому приросту давления в венах, который определяют по формуле:

M = 1,05*l*tgθ,

где М — прирост давления, мм вод. ст.; 1,05 — плотность крови, l — расстояние от правого предсердия до исследуемого участка голени, θ — угол поворота тела обследуемого.

Измерение кровотока производится с помощью окклюзионной П. и основывается на допущении, что в начале окклюзии все вены пережимаются полностью и заполнение их кровью происходит при практически неизмененном перепаде давления в артериях и венах. В таком случае скорость окклюзионного прироста объема, пропорциональная тангенсу угла а (рис. 2, б), непосредственно отражает объемную скорость артериального притока. Однако по мере заполнения вен кровью давление в них возрастает вплоть до значений Рм, что препятствует притоку. Поэтому построение угла а производится лишь по начальному отклонению плетизмограммы (обычно в пределах 1—3 пульсовых волн) и объемная скорость кровотока определяется по формуле:

Q = 60H/t,

где Q — объемная скорость кровотока, см3/мин, H — прирост объема, см3 за время t, сек.; 60 — коэффициент перевода из одной размерности времени (сек.) в другую (мин.).

Измерение и регистрация кровяного давления с использованием П. производятся с помощью нескольких приемов, имеющих разное теоретическое обоснование. В большинстве из них плетизмографу отводится вспомогательная роль. Собственно плетизмографическим методом измерения кровяного давления является так наз. волюмометрический метод, основанный на регистрации изменений кровенаполнения участка конечности при повышении давления, к-рое также регистрируется, в проксимально расположенной от него компрессионной манжете до уровня, превышающего систолическое давление в артериях. При этом на пле-тизмограмме регистрируется ряд изменений, связанных с достижением в манжете различных уровней давления: начальное увеличение объема, соответствующее началу сдавления вен, т. е. венозное давление, резкое и стойкое замедление прироста объема, обусловленное снижением артериального притока и соответствующее (в своем начале) диастолическому АД; прекращение прироста объема, соответствующее достижению систолического артериального давления. Ю. Н. Успенский и А. Н. Васильев модифицировали методику измерения венозного давления, применяя П. при декомпрессии вен плеча. Измерение кровяного давления с помощью П. не имеет преимуществ перед другими бескровными методиками, оно более сложно, поэтому оно применяется лишь в специальных исследованиях.

Клиническое значение плетизмографии

Как диагностический метод П. используется гл. обр. при сосудистых заболеваниях 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 сосудов. Интерпретация значений объемного пульса, кровотока и других показателей, полученных при первичном обследовании, производится с учетом их величины у здоровых лиц (табл.), но особенно ценную информацию дают симметричные исследования пораженных и непораженных сосудов у одного и того же больного, а также динамика плетизмограмм под влиянием функциональных нагрузок и при проведении фармакол, проб.

Значения амплитуды,объемного пульса,объемной скорости кровотока и полного окклюзионного прироста объема кровенаполнения в некоторых частях тела у здоровых лиц (пациенты обследовались в состоянии покоя при внешней температуре 19—22°)

Часть тела

Амплитуда объемного пульса, см3

Полный окклюзионный прирост объема кровенаполнения в исследуемой части тела, см3

Объемная скорость кровотока, см3/ мин

Палец кисти (на 100 cjvt3 ткани)

0,008 — 0,015

0,015 — 0,045

15 — 30

Голень (на 100 cju3 ткани)

0,09 —0,15

0,25 — 0,6

2,5 —6,5

Орбита (глазница,T; orbita)

0,008 — 0,016

0,001 — 0,06

1,5 —2,5

Покровы черепа в височной области (диаметр воронки рецептора 2 см)

0,004 — 0,01

0,001 — 0,05

1,1 — 1,5

При облитерирующих поражениях периферических артерий и при болезни Рейно (см. Облитерирующие поражения сосудов конечностей, Рейно болезнь) П. пораженной конечности или ее части (голени, пальца и т. д.) выявляет значительное снижение кровотока и амплитуды объемного пульса, малую выраженность или отсутствие дикротических волн. Посегментарная П. бедра и голени, а также посегментарное плетизмо-графическое измерение АД у больных с отсутствием пульса в дистальных артериях позволяет по степени снижения кровотока и АД установить уровень стеноза и степень окклюзии артерии. Фримонт (R. Е. Fremont, 1975), Сиггор-Андерсен (J. Siggaard-Andersen) с соавт. (1972) и другие исследователи отмечают диагностическое преимущество П. при этих заболеваниях в сравнении с другими методами.

С целью различения органической и функциональной природы нарушений артериального кровотока применяют пробы с физической нагрузкой, тепловую пробу, пробу с пассивной гиперемией, фармакол, пробы, регистрируя динамику плетиз-мографических показателей в процессе этих проб и оценивая степень восстановления кровотока и растяжимости артерий.

Для диагностики варикозного расширения и тромбоза глубоких вен конечностей (см. Варикозное расширение вен, Тромбоз) с помощью П. изучают различные параметры венозного кровенаполнения и кровотока, изменяя их путем окклюзии вен или смены положения тела обследуемого. По данным Ниэдерле и Пршеровского (P. Niederle, I. Prerov-sky, 1974), увеличение окклюзионного кровенаполнения вен и значительный венозный рефлюкс в ортостатике наблюдаются при варикозном расширении вен голеней; для тромбоза вен характерно снижение объема их кровенаполнения и скорости венозного дренирования. Холлбук и Линг (Т. Hallbook, L. Ling, 1974), Шмидт и Руайе (С. Schmidt, R. J. Royer, 1975), a также другие исследователи полагают, что в диагностике тромбоза вен П. может в большинстве случаев заменить флебографию.

П. применяют при сложных формах нарушений регионарного кровообращения для установления типа и патогенеза ангиодистоний (см. Дистония сосудистая). С ее помощью были установлены патогенетические особенности нарушений сосудистого тонуса при акроцианозе, шоке, ортостатических расстройствах кровообращения. Метод одновременной регистрации орбитальной и височной плетизмограмм, особенно в варианте окклюзионной П., является наиболее адекватным бескровным методом изучения мозгового кровообращения и наиболее достоверным методом диагностики типа церебральных ангиодистоний. В. П. Жмуркин в 1965 г. с помощью П. впервые установил основные варианты сосудистых церебральных кризов при гипертонической болезни: острую гипертонию мозговых артерий, их гипотонию при недостаточности тонуса мозговых вен и первичную гипотонию последних. Плетизмографически определяется также органический стеноз внутренней сонной артерии, который характеризуется снижением амплитуды объемного пульса и кровотока на орбитальной плетизмо-грамме и нередко повышением этих показателей на височной плетизмограмме пораженной стороны (и иногда на обеих плетизмограммах противоположной стороны).

Особую ценность представляет П. для изучения фармакодинамики вазоактивных лекарственных средств. С ее помощью установлено, что терапевтический эффект кофеина, эуфиллина, девинкана при церебральных ангиодистониях часто обусловлен их выраженным тонизирующим влиянием на мозговые вены, а не сосудорасширяющим действием. Возможности селективного изучения влияния лекарств на тонус вен и артерий разных областей определяют преимущества П. для объективной оценки эффекта и контроля проводимого лечения.

Плетизмографы

Плетизмографы — приборы для графической регистрации изменений объема части тела или органа, вызванных изменением их кровенаполнения. По принципу восприятия информации различают механические, механоэлектрические, электрические и фотоэлектрические плетизмографы, причем собственно плетизмографами являются только механические, т.к. только они способны непосредственно воспринимать изменения объема исследуемого объекта. Другие типы плетизмографов позволяют определить абсолютные колебания объема исследуемого объекта только при дополнительном измерении его исходного объема, что обычно сопряжено со значительными погрешностями.

Механические плетизмографы состоят из заполненного жидкостью или воздухом резервуара (приемник, рецептор), в к-ром исследуемую часть тела герметически изолируют от окружающей среды, и соединенного с ним измерительного устройства, чувствительного к изменению объема среды, окружающей исследуемый объект. При колебании кровенаполнения органа изменение его объема вызывает перемещение трансмиссионной среды и чувствительного элемента (столба жидкости в трубке, воздушного колокола, сильфона, мембраны), к-рое может быть отмечено по шкале или записано с помощью регистрирующего устройства. Если чувствительный элемент измерительного устройства мало податлив (мембрана, сильфон), изменения объема преобразуются в плетизмографе в колебания давления, к-рые измеряют с помощью электроманометра. Плетизмографы с водной трансмиссионной средой, имеющие нек-рые преимущества из-за практической несжимаемости жидкости, не применяют в связи с инерционностью, высокой теплоемкостью и значительной массой воды, влияющей на физиол, условия кровотока в изучаемых тканях. Чаще пользуются воздушными механическими плетизмографами, отличающимися компактностью плетизмографиче-ского рецептора, высокой чувствительностью и точностью. К ним относится пальцевой плетизмограф Вотчала — манометр со светолучевой регистрацией, чувствительные элементы которого соединены посредством резиновых трубок с надеваемыми на пальцы колпачками, являющимися приемниками сигнала.

Механоэлектрические плетизмографы — наиболее точные среди всех видов плетизмографов, широко применяются в клин, практике. В плетизмографах этого типа механические колебания воспринимающего рецептора различным путем преобразуются специальными датчиками (см.) в электрические колебания, к-рые затем усиливаются и регистрируются. Разновидностью подобных датчиков является датчик, представляющий собой легкорастяжимую трубку, наполненную электропроводящей средой и соединенную с измерительной электрической схемой. Трубку в один или несколько витков накладывают по периметру вокруг исследуемой части тела. Для уменьшения контактного давления трубки на поверхностные ткани ее проводят внутри звеньев браслета, имеющего большую площадь соприкосновения с исследуемым участком тела. Т. к. изменения объема неизбежно сопровождаются изменением периметра органа и, следовательно, длины датчика, его электрическое сопротивление меняется в зависимости от кровенаполнения органа. Строго говоря, датчики этого типа не являются плетизмографическими — с их помощью измеряют колебания периметра, а не объема. Однако при оценке изменений объема конечностей (голени, бедра, предплечья), длина которых практически не меняется при колебаниях кровенаполнения, их успешно используют в качестве плетизмографов.

Электрические плетизмографы основаны на измерении электрического импеданса (см.) или его компонентов: сопротивления (см. Реография), емкости, индуктивности. Особенностью плетизмографов, измеряющих емкость или индуктивность тканей, является возможность бесконтактных исследований—воспринимающий элемент в виде электрода или катушки находится на нек-ром расстоянии от исследуемого участка тела.

Фотоэлектрические плетизмографы имеют источник света и фоточувст-вительный элемент (обычно фоторезистор или фотодиод), соединенные так, что при наложении на исследуемый объект фоточувствительный элемент воспринимает свет, идущий от источника через ткань объекта. При этом датчик дает информацию не об объемных характеристиках кровенаполнения, а об оптической плотности ткани, зависящей не только от ее кровенаполнения, но и от колебаний спектрального состава крови. Существуют также фотоплетизмографы с датчиками, воспринимающими отраженный свет. Фотоэлектрические плетизмографы для измерения объемных величин требуют сложной калибровки.

Наиболее совершенными для окклюзионной П. являются воздушные плетизмографы с датчиками, преобразующими механические сигналы в электрические, а также механоэлектрические плетизмографы без трансмиссионной среды, снабженные наборами датчиков, окклюзионных манжет для различных участков тела, компрессором и регистрирующим устройством с автоматической обработкой данных, графическим и цифропечатным отображением информации. Такие плетизмографы являются многофункциональными измерительными комплексами, предназначенными для измерения ряда величин (среднего артериального кровотока и емкости венозного бассейна конечностей, периферического АД и др.), что достигается использованием соответствующих режимов компрессии исследуемых частей тела.

Плетизмография всего тела

Плетизмография всего тела (ПВТ, общая П., body plethysmography) — разновидность П., характеризующаяся применением специальной герметичной камеры, в к-рую помещают обследуемого. Современные плетизмографы для ПВТ — системы с постоянным объемом и, следовательно, с переменным давлением в камере при изменении в ней объема газа или объема тела обследуемого.

Изучение функций внешнего дыхания — основное назначение П. всего тела, с помощью которой регистрируют колебания объема грудной клетки, связанные с дыханием. Дыхательные пути обследуемого соединяют через воздухопровод с датчиками для регистрации скорости потока воздуха (пневмотахограммы) и давления в полости рта; введение в пищевод обследуемого катетера с баллоном позволяет регистрировать внутрипищеводное давление, условно приравниваемое к внутриплев-ральному. Помимо таких параметров дыхания, как дыхательный объем, резервы вдоха и выдоха, максимальная скорость форсированного выдоха и др., к-рые определяют также методом спирографии (см.) и пневмотахометрии, с помощью ПВТ можно получить параметры, позволяющие оценить механику дыхания: растяжимость легких и сопротивление дыхательных путей воздушному потоку (последнее при спокойном дыхании может быть адек-ватио определено только с помощью ПВТ).

Теоретической основой применения ПВТ для изучения механики дыхания является физическая взаимосвязь между давлением и объемом газа, позволяющая с учетом отношения объемов газа в легких и в камере плетизмографа определить внутри-альвеолярное давление и его изменения по колебаниям давления в камере. Соответствие изменений давления и объема в камере устанавливается с помощью калибровочного объема.

Сопротивление дыхательных путей (R) определяется по формуле:

R = (Ратм - РА)/F,

где Ратм — атмосферное давление, см вод. ст.; РА — внутриальвеолярное давление, см вод. ст.; F — скорость воздушного потока, л/сек. Одновременная регистрация пневмотахограммы (изменений F) и давления в камере плетизмографа, отражающего P 4, позволяет при известном Ратм определять R при спокойном дыхании в любой фазе дыхательного цикла — на выдохе и на вдохе.

Растяжимость (податливость) легких, уменьшающаяся при уплотнении легочной ткани, характеризуется отношением прироста объема газа в легких к приросту транспульмонального давления (см. Дыхание), определение которого сопряжено с дополнительным измерением внутри-пищеводного давления. Совр, приборы для ПВТ имеют специальные устройства для регистрации петли «давление — объем» в процессе дыхательного цикла, что позволяет определять растяжимость легких и величину общего неэластического сопротивления.

Измерение минутного объема кровообращения (МОК) с помощью ПВТ основано на регистрации снижения давления газа (закиси азота) в камере плетизмографа при растворении его в крови обследуемого. Исследование проводится в герметичкой камере, заполненной смесью, содержащей 80% закиси азота и 20% кислорода. Специальным газоанализатором определяют относительное содержание (j) закиси азота в альвеолярной газовой смеси. Зная коэффициент растворимости закиси азота в крови (0.47) и установив количество ее поглощения за минуту (Z) по снижению давления в плетизмографе, МОК (л/мин) определяют по формуле:

МОК = Z/(0.47j).

Для измерения МОК необходим специальный плетизмограф, обеспечивающий в камере автоматическое замещение поглощенного объема закиси азота эквивалентным объемом воздуха для поддержания в ней постоянного давления.

Применение ПВТ в клинике из-за сложной конструкции и высокой стоимости специальных плетизмографов ограничено; в основном она применяется для научных исследований. В то же время с помощью ПВТ получены важные клинические данные об изменениях механики дыхания при различных болезнях и о сравнительном влиянии ряда лекарств на гемодинамику. Особая ценность ПВТ для изучения сопротивления дыхательных путей создает перспективы для дальнейшего совершенствования и более широкого применения метода ПВТ в клин, практике.



Библиография: Аринчин Н. И. Комплексное изучение сердечно-сосудистой системы, Минск, 1961, библиогр.; Б и б и к о-ва Т. И. и А в р а х о в а Е. В. Изуче-ние реакций различных сосудистых областей с помощью плетизмографии, Науч. труды Моск. клин. больницы им. С. П. Боткина, т. 5, в. 1, с. 55, М., 1959; Вотчал Б. Е. и Жмуркин В. П. Изучение регионарного тонуса вен при помощи орбитальной и височной плетизмографии, Клин, мед., т. 42, № 5, с. 87, 1964; они же, Плетизмография — клинический метод исследования сосудистого тонуса, Вестн. АМН СССР, № 4, с. 10, 1967; Жмуркин В. П. К патогенезу расстройств мозгового кровообращения при гипертонической болезни, Клин, мед., т. 44, № 3, с. 78, 1966; Жмуркин В. П. и Татарский М. JI. О практическом значении дыхательных волн орбитальной плетизмограммы, Вопр, нейрохир., № 5, с. 30, 1965; Лейтман Я. С. Волумо-метрическое определение венозного и артериального кровяного давления, Тер. арх., т. 8, № 2, с. 165, 1930; N i e d e г 1 e P. и Prerovsky I. Диагностика венозного тромбоза методом плетизмографии, Сог et vasa (Прага), т. 16, № 4, с. 270, 1974; Орлов В. В. Плетизмография, М.—JI., 1961, библиогр.; Успенский Ю. Н. и В а с и л ь e в А. Н. Модификация бескровного метода определения венозного давления у человека, Физиол, журн. СССР, т. 47, № 1, с. 121, 1961; Чернух А. М., Александров П. Н. иАлексеев О. В. Микроциркуляция, с. 70, М., 1975; Яновский М. В. и И г н а т о в с к и й А. И. Клинический способ определения скорости кровообращения, Изв. Воен.-мед. акад., т. 14, № 4, с. 287, 1907; Asano М. a. Branemark Р.—I. Microcirculation studied by microphoto-electric plethysmography in man, 6th European conference on microcirculation, p. 81, Basel, 1971; Brodie T. G. a. Russell A. E. On the determination of the rate of blood-flow through an organ, Proc, physiol. Soc., p. XLVII, 1905; Capps R. B. A method for measuring tone and reflex constriction of the capillaries, venules and veins of the human hand with the results in normal and diseased states, J. clin. Invest., v. 15, p. 229, 1936; Fremont R. E. The clinical use and value of noninvasive diagnostic techniques in peripheral arterial occlusive disease, Angio-l'ogy, V. 26, p. 650, 1975; GaenslerE. A. Evaluation of pulmonary function, Ann. Rev. Med., v. 12, p. 385, 1961; Hall-book T. a. Ling L. Plethysmography in the diagnosis of acute deep vein thrombosis, Vasa (Bern), v. 3, p. 263, 1974, J u- chems R. u. Wertz U. Eine exakte un-blutige Methode zur Messung des Zeitvolu-mens am Menschen, Z. Kreisl.-Forsch., Bd 58, S. 215, 1969; M o s s o A. Von eini-gen neuen Eigenschaften der Gefasswand, Arb. a. d. physiol. Anst. zu Leipzig, № 9, S. 156, 1874; Untersuchungen aus dem phy-siologischen Laboratorium der Ztiricher Ho-chschule, hrsg. v. A. Fick, S. 51, Wien, 1869.



Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: