автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Исследование помехоустойчивости автоматизированных сфигмоманометров, выполненных осциллометрическим способом

РГ6 од

2 6 ДПР 1993

ВНИИ МЕДИЦИНСКОЮ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

На правах рукописи

' ЛАЗАРАШВИЛИ ЛЕВАН ТЕНГИЗОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СФИГМОМАНОМЕТРОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ОСЦШШОГйГГРИЧЕСКИИ СПОСОБОМ

Специальность 05.11.17 - Медицинские приборы и измерительные системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена во ШШ медицинского приборостроения

Научный руководитель: кандидат технических наук,

старший научний сотрудник Притыко АД.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Попов В.К.

кандидат технических наук

Элочьвскка М.С.

Ведущая органйзация: ВЫИШМТ Минздрава РФ

Защита состоится "_и__1993 в 14 часов

на заседании Специализированного совета Д 038 . 04 . 01 ш ВНИИ медицинского приборостроения по адресу: 125422 Москва, ул. Тимирязевская, д.1.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан |!__"_____19ЭЗ

Ученый секретарь Специатазнрованного совета к.т.н., с. ..с. К.Л.Попов

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Параметры артериального давления (ДТО являются одними из важнейших показателей состояния сердечно-сосудистой системы, с помощью которых можно судить о таких патологиях, как гипертония, гипотония и т.д.

В настоящее время наиболее распространены ручные устройства для измерения АД, основанные на аускультативном способе. Достаточно точное измерение АД с помощью ручного прибора требует определенной профессиональной подготовки, но несмотря на это, является субъективным. Учитывая, что процедура измерения АД используется практически во всех областях медицины, задача автоматизации измерения АД является актуальной.

Для решении данной задачи в • первую очередь необходимо обеспечение достаточной для практики погрешности измерения АД, что непосредственно связывается с задачей помехоустойчивости.

При создании автоматизированных сфигмоманометроЕ одним из путей является автоматизация прибора на основе аускультативно-го способен Кроме этого, в настоящее время при решении данной задачи используются иные способы, которые практически не применяются для создания ручных приборов и имеют некоторые преимущества перед автоматизированными сфигмоманометрами, основанными на аускультативном способе. Наиболее распространенным среди указанных способов является осциллометрический.

. Задача помехоустойчивости автоматизированных сфигмомано-нетров требует совместного решения задач определения характернее гик полезного сигнала, анализа помех, разработки способов и ¡редеть уменьшения их влияния. Дс настоящего времени рассматривать лишь отдельные аспекты данной задачи.

Цель работы. Целью диссертационной работы является соз-[вние помехоу^то^'швих автоматизированных сфигмомапометров на ос-юве осциллометрического способа п., тем исследования псмехоустой-

чивости канава передачи и преобразования осциллосигнала.

Для достижения поставленной цели необходимо решить сле-дутие эадачи:

г определить основные характеристики полезного сигнала:

- исследовать причины возникновения, характеристики и влияние помех на полезный сигнал;

- разработать способы уменьшения влияния помех на полезный сигнал:

- создать технически« средства для контроля автоматизировали х сфигмоманометров;

- определить общую погрешюсть измерения параметров АД автоматизированными сфигмоманометрами путем проведения клинических испытаний.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- определены основные характеристики полезного сигнала для разных видов упругости и коллапса плечевой артерии, отношения объем-давление плечевой артерии, и различных значений диастоли-ческого и пульсового АД и объема ман;кеты.

- исследованы и классифицированы помехи, искажающие характеристики полезного сигнала при измерении параметров АЛ осцил-лометрическим способом.

- проведен анализ уменьшения высокоемплитудной одиночной помехи способом логического усреднения. Осуществлен выбор постоянных времени дифференцирующих цепочек качала передачи и преобразования осциллосигнала. V.-;пользован метод линейного парного регрессионного анализа для уменьшения иизкоакплитулних помех.

- создан алгоритм определения систолического и диастоли-ческого АД для сфигмоманометров с повышенной помс-хоустойчиЕсстьп.

Практическая ценность. Теоретически » экспериментально обоснованы основные заиисимости и соотношении для проектировании помехоустойчивых автоматизированных сфигмоманомотров нн оспою осцилломэтрического способа, что позволило определять параметры

~ 5 -

АД с достаточной для практики точностью.

. Закончен ОКР по созданию автоматизированного сфигмомак'" метра CA-02. Псковским заводом "Аппаратуры дальней связи" Btunjjuf-на установочная партия автоматизированных сфигмоманомзтров Са-Ш

Апробация работы. Основные положения работы и отдельньэ ее результаты были доложены и обсуадены на:

- I Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов в области приборостроения "Интерприбор-90", Шсква, 1990;

- III Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы создания технических средств для диагностики и лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы", Львов, 1990.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 работ и подана заявка на изобретение.

Струстура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 70 наименований и 5 приложений. Основное содержание работы изложено на 133 страницах, включая 33 рисунка и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность, цель, задачи исследования и практические результаты работы.

В первой главе приводится анализ известных способов и средств неинвазквного измерения параметров артериального давления.

Проанализированы основные составляющие суммарной погрешности при измерении АД косвенными способами. Установлено, что главным фактором увеличения методической и инструментальной погрешностей при измерении АД косвенным осциллометрическим способом, являются помехи физиологического и электронного происхождения. Обзор существующих работ показывает отсутствие систематизирован-

ного подхода к зедаче помехоустойчивости при создании автоматизм рованных сфигмоманоматров, а также недостаточность сведений о па раметрах полезного сигнала при осцилло.четр;;ческом способе Имеются линь отдельные сообщения, относящееся к помехе, вызывав мой дыхательной активностью пациента.

Во второй главе приводятся результаты исследовали характеристик полезного сигнала и анализ критериев идентификаци систолического к диастолмческого АД при осцилломотрическом спосо бе.

Осциллометрический способ измерения АД, предложенный Ма рей и далее усовершенствованный R К Савицким, заключается в ре гистрации осцилляций давления в манжете при прохождении пульсово волны крови на компрессии или декомпрессии. Параметры АД опреде ляются по осциллограмме путем нахождения на ней характерных то чек, Анализ характеристик полезного сигнала производился на осно ив экспериментальных данных.

Для определения характеристик полезного сигнала была ис пользована математическая модель, разработанная Форстером (1986 при разных видах упругости и коллапса плечевой артерии, отношени объем-давление плечевой артерии, а также с учетом объема манжеты амплитуды и формы осцилляций АД и при разных значений диастоли ческого и пульсового АД.

С физической точки зрения процесс осцилляции давления манжете можно объяснить следующим образом: известно, что во врем систолы кровь из левого желудочка под давлением перемешается аорту, а затем в артерии, чему соответствует увеличение амплитуд осцилляции АД. При систоле артерия расширяется за счет эластич ности и расширение стенки через мягкую ткань плеча передается наполненную воздухом манжету, сжимая ее; при этом объем мандат уменьшается. В момент окончания систолы осцилляция АД достигав максимальной амплитуды, после чего, в течение диастолы, происхо дит ее постепенное уменьшение, чему соответствует увеличение объ

а ман;шты.

Внешняя с;енка манаты неподшдаа (см. рис. 1), и упру-сть манжеты полностью обусловлена воздухом с камере, который дчиняется закону Войля-Мариотта для идеального газа.

Исходя из вышесказанного, расчет характеристик полезного гнала проведен на основе следующего уравнения:

РмШ Рм.д

Ум. л

Ум fi)

(1)

где Рм(Ь) - мгновенное значение давления в манжете и <(t)"Pa(t)-PT(t); Ра( t) - мгновенное значение давлении в артерии; (t) - мгновенное трансмуральное давление; Рм. д - давление в шкете при диастолическом АД; Vm. д - объем манжеты при диастоли-iCKOM АД; VM(t) - (мгновенный объем манжеты; к-показатель адиаба-1,и для двухатомных газов при комнатной температуре к-1.4.

Исходные объемы манжеты и артерии определяются опытным тем и они связаны между собой следующим отношением:

I/M(i) = Va-VM.H-VaU)

(2)

• где Уа - объем плечевой артерии при нулевом значении г( I); Ум. и - нормированный объем манжеты; Уа( Ь) - мгновенный 5ъем плечевой артерии.

Дачная система уравнений была решена'методом последова-;л; ного приближения. При этом давление в манжете вычислялось для юкретных значений АД в течение каждого сердечного цикла с уче-зм лго, чго процедура вычисления повторялась для разных значе-Щ давления Гид, которой уменьшалось от 220мм рт.ет. до 1ш рт. г.

Исследования показали, что пиковая амплитуда полезного

плечевая нандятя...

плечевая артерия

мы рт.ст. АРЫсП

Л Vk.H=IOO / \

- Ра.д=70ым рт.ст.;

- Ра.п=5СЬш рт.ст.;

- Экспоненциальный коллапс;

- А, Б, В для артерий с нормальной, большей и «алой упругости, соответственно.

100 200 мы рт.ст;

Рис.1. Схематическое представление модели плеча и зависимость пиковой амплитуды полезного сигнала ДРы.п от давления Ры.д для разных видов упругости плечевой артерии.

сигнала (ДРм. п) прямолинейно зависит от степени упругости артерии и значений диастолического и пульсового АД и обратно пропорциональна объему манжеты (см. рис. 1). Максимальное пиковое значение полезный сигнал имеет на уровне среднединамического АД. Длительность полезного сигнала связана с длительностью осцилляции АД. Форма полезного сигнала изменяется в зависимости от изменения давления в кан.хге: когда давление в «еджете на уровне систолического АД, форма полезного сигнала колоколобразная; по мере снижения давления ее форма приближается к половине синусоидальной волны.

Давление в манжете, передаваемое через мягкую ткань, сжимает артерию, и чем больше отрицательные значения трансмураль-ного АД. тем больше сдавливается артерия, следовательно, возрастает степень коллапса Было рассмотрено три разных вида коллапса для артерии с нормальной упругостью: полный, линейный и экспоненциальный.

Проведенные расчеты показали, что наилучшие результаты достигаются в случае экспоненциального коллапса. При таком виде коллапса кривая по форме гладкая и амплитуда осцилляций давления в манжете не нулевая, когда давление в мандате при среднединамическом АД больше систолического АД.

Установлено, что пиковая амплитуда полезного сигнала изменяется в пределах от 0.43 до 7.31мм рт. ст. , а длительность - от 0.3 до 1.5с; мощность сигнала сосредоточена главным образом г трех первых гармониках, при основной частоте 0.66-3. 33гц.

Одной из самых важных проблем при измерении параметре:; ЛД косвенными способами является выбор критериев идентификации, ■гго в данном случае сводится к обнаружению характерных точек на осциллограмме, соответствующих значениям,систолического и диосто'-лического АД. Гроведекные исследования показали, что при использовании второй производной от оециллосигналов значение си'.'толи-1ес;:ого АД равно значению давления з манжете, с;этве.тств\гяу кг

ь-аксимуму огибающей "отрицательного" участка осциллосигналов, = значение диастолического АД разно значению давления в манжете соответствующему максимальной скорости убывания огибающей "поло жительного" участка осциллосигналов (см. рис. В).

Для проверки правильности расчетов было разработано устройство, которое регистрировало осциллограмму, ее первую и втору) прол&мдные и давление в манжете. С помощью данного устройств; било ¡^регистрировано около 240 осциллограмм у 97 пациентов. Сопоставление полученных данных в основном подтвердило правильное« предложенной методики расчета характеристик полезного сигнал« (коэффициент корреляций между рассчитанным и снятым экспериментально сигналами ранен 0.8-3).

В третьей главе рассмотрены причины возникновения, основные характеристики и свойства и виды влияния помех на полезны! сигнал.

Установлено, что помеха, вызванная двигательной активностью пациента по характеру случайная, а по свойству аддитивная. Возникновение помехи данного вида полностью зависит от физиологического состояния М1лщ плеча, что объясняется следуамда образом: если ьо время измерения происходит сокращение мышцы, находящей« под манжетой, меняится ее физические параметры, т.е. она укорачивается и становится толще, а также уменьшается ее упругость. Вследствие этого мыща'сказывает физическое воздействие на манжету и сжимает ее, при этом амплитуда колебаний давления в манж?то превышает амплитуду полезного сигнала.

Помеха, вызванная двигательной активностью пациента, наблюдалась на 28 осциллограммах из всего числа аарегистрир-Ж'.н-ных осциллограмм. Как видно из рис. 2 огибающие максимумов соеи>

v

участков второй производной от осциллосигналов имеют два максимума, иг которых один является ложным и соответствует помехе. Амплитуда помех в подавляющем большинстве случаев превышает максимальную амплитуду полезного сигнала.- а в некоторых случая>

I sc ,2. г-гогол ы,о£лтдноД u-r есцглльч'лл s кэт-'^ \з)

; л;«'.* .'-lúviivait поых tfvjaiwi'únncy.ovo п^хсхогглс-яъ". (о ч ь) ;

- \г -

достигав" нескольких десятков мм рт. ст. и зависит от физических данных мышц и физиологических данных пациента Под влиянием этой помехи в основном искажается амплитуда полезного сигнала и частично ее форма В большинстве случаев количество помех на одно измерение не превышает двух; при этом расстояние между помехами ке меньше трех периодов нормальных осцилляций.

Помеха, вызванная дыхательной активностью пациента, име• рт периодический характер с частотой, совпадающей с частотой дыхания человека, и тоже характеризуется аддитивным свойством. Она возникает при сокращении большой грудной мьшцы, которая относится к вспомогательных» инснираторным мьшцам. Во время вдоха она становится короче и толще, а также меняется ее упругость. Мышцы плеча, которые прилегают к большой грудной мышце, под давлением манжеты стремятся валять освободившееся пространство, тем самым нарушается существующее силовое равновесие между манжетой и мышцами плеча, находящимися под манжетой. Вследствие этого внутренняя сторона манжеты несколько расширяется, и давление в ней, соответственно, уменьшается, что вызывает лох'ое колебание давления в манжете.

Помеха наблюдалась в 70Х зарегистрированных осциллограмм. Рассчитанный коэффициент корреляций между полезным сигналом и помехой изменялся в пределах от 0.22 до 0.33. .По форме огибающие максимумов обеих участков второй производной от осщшюсигна-лов волнообразные и характеризуются несколькими максимумам;! (см. рис. 2). Амплитуда помехи линейно зависит от глубины дыхания, а под воздействием этой помехи искажается как амплитуда, так и форма полезного сигнала.

Проведенные исследования артериальных осциллограмм показали, что среди причин, вызывающих искажение характеристик полезного сигнала, важную роль играют некоторые патологии сердца, такие как экстрасистолия и мерцание и трепетание предсердий. В зависимости от вида патологии искажается амплитуда, период или

форма осцилляций АД, следовательно, регистрируемый полезный сигнал также подвергается этим искажениям.

Помехи, вызванные зкстрасистолией и мерцанием и трепетанием предсердий, по характеру влияния на полезны.! сигнал очень похожи. Они в основном искажают форму полезного сигнала, а в некоторых случаях амплитуду и длительность.

Помехи, вызываемые собственно устройством регистрации сигнала, такие, как резонансная частота, паразитные емкости, помехи через пину питания, собственный шум усилителей и т.д. можно значительно уменьшить пут.м использования известных способов электронного конструирования и монтажа аппаратуры.

В четвертой главе осуществляется группирование помех по основным характеристикам и рассматриваются способы к средства для уменьшения влияния помех на полезный сигнал.

Помехи, которые имеют похожие характеристики и форму влияния на полезный сигнал, а также уменьшение влияния которых осуществляется с помощью применения одинаковых способов и средств, были объединены в одну группу. Таким образом, группа высокоамплитудной одиночной помехи состоит из помехи, вызванной двигательной активностью пациента, а группа низкоамплитудных помех - из помех, вызванных дыхательной активность» пациента, зкстрасистолией, мерцанием и трепетанием предсердий.

Дяя уменьшения высокоамклитудной одиночной помехи предложено использоват:. способ логического усреднения, применение которого в данном случае заключается в следующем: кз трех -юсиедо-вательнЫх значений максимумов второй производной от ссцил.гссигна-лов как "положгелыого", гак к "отрицательного" участков по отдельности определяются логические средние значения, которые в последующем записываются вместо значений первого по порядку максимумов.

Анализ способен и средств борьбы с помехе«» показал, что уменьшение низкоомплк1удгшх ломех возможно при одновременном ис-

- 14 •

пользовании нескольких способов и средств, а именно:

- выбор постоянных времени дифференцирующих цепочек канала передачи и преобразования осцилл$юигнг па;

- использование метода линейного парного регрессионного

анализа;

- разработка помехоустойчивых способов определения характерных точек на кривой второй производной от осциллссигналои.

Канал передачи и преобразоьания осцихлосигнала состоит из манжеты, соединенной с преобразователем давления в электрический сигнал (датчик давления) пневматической трубкой, трех дифференцирующих цепочек, двух усилителей неременного тока, двух диодов и активного фильтра нижних частот.

В процессе измерения, при декомпрессии, на вход датчика давления с манжеты поступает пневматический.сигнал, который преобразуется в электрический и с помощью первой дифференцирующей цепочки разделяется ча квазипостоянную (соответствующую значению давления в манжете) и переменную (соответствующую ссциллосигналу) составляющие. После прохождения первой дифференцирующей цепочки первая производная от осциллосигнала усиливается с помосты первого усилителя переменного тока и, пройдя второй и третий дифференцирующие цепочки, повторно дифференцируется, после чего с помощью диодов разделяется на "положительный" и "отрицательный" участки. Затем сигнал, соответствующий "отрицательному" участку, с помощью усилителя переменного тока усиливается и поступает в блок обработки и индикации, а сигнал, соответствующий "положительному" участку, пройдя активный фильтр нижних частот второго порядка, тоже поступает в блок обрабоиси и индикации.

Было установлено, что основным фактором уменьшения влияния низкоамплитудных помех на полезный Л1гна>! является выбор постоянны;: времени дифференцирующих цепочек. Следует отметить, что наилучшие результаты достигается когда 'Г/=0. йс, Тг~0. ?с. и Т>«1 с.

Применение метода линейного Парного регрессионного ала-

лиза для уменьшения низкоамплитудных помех заключается в следую-вдм: для пяти последовательных максимумов обоих участков второй производной от осциллосигналов определялись коэффициенты эмпирической линейной зависимости по следующим формулам:

N ' N N

4* = -Ц- (3)

/ /V N \

(4)

где Л1-значение максимума второй производной от осциллосигналов "положительного" участка для И момента времени; 1-1,2,. ...Я.

Если учесть, что в данном случае количество отсчетов N-5» и для данного количества отсчетов и принимает значения и-1,2,3, 4,5, а также если принять некоторые упрощения, то формулы (3) и (4) можно записать следующим образом:

п _ 2Й1 +ЙЫ - Д м -2(к** Во - Н5{АЙ1 *5№ч - -2(к**) (б)

С помоиц>ю данных формул рассчитывались коэффициенты и

л ' •

Цс, а затем определялись новые значения максимумов М и А1*< по следующим формулам:

а'- &ч+6г(к+6о (7)

м- ^

о ■ „ + Во Не ♦/—--=-

- 16 -

Для максимумов "отрицательного" участка второй производной от^ осциллосигналов новые значения первых двух максимумов в! и В1-И определялись аналогичным образом. После определения новых значений первых двух максимумов, они запоминались вместо предыдущих значений.

Ка следующем этапе таким же образом определялись максимумы для отсчетов 1+2 и ¡*з, I** и 1 и т. д. до з'авершения процесса измерения.

Характерная точка, соответствующая систолическому АЛ, определялась путем нахождения максимума огибающей "отрицательного" участка иторой производной от осциллосигналов следующим образом: из семи последовательных максимумов данного участка С Б1, Р1+1,... ,В1*в) выбирались две группы по три максимума так, чтобы первая группа состояла из первых трех максимумов (В1, ВИ1 ), а вторая группа - из последних трех максимумов (В!*«, В1*5,В1*&). Затем среди данных групп определялись Логически средние максимумы и сравнивались между собой. Если »¡ри сравнении логический средний максимум первой группы оказывался больше, чем такой же второй группы, тогда среди этих семи максимумов определялся пиковый максимум (Вмах) и соответствующее ему значение давления в манжете принималось равным значению систолического АД (см. рис. 3).

Цикл анализа повторяется до тех пор, пэка не будет найдена пиковая амплитуда "отрицательного" участка.

Нахождение максимальной скорости убывания огибающей "положительного" участка второй производной от осциллосигналов, которое служит характерной точкой.для определения диастолического АД, производилось поэтапно. На первом зтапи определялась пиковая амплитуда "положительного" участка второй производной от осциллосигналов (Амах) таким же образом, как это производилось при поиске ха. актеркой точки для систолического АД. На втором этапе находились максимумы этого же участка, которые по амплитуде составляли А1-0.75Амах и А2-0.5Амах от пиковой амплитуды На третьем эта-

Определение систолического АД.

111.11111 В1 .ВЫ В1*г Вил ВЫ В1*5 ВС**

Лаил

\

\

ч

К7

Вмах

Определение диастолического АД.

ч

искомая площадь

А2=0.5Аыах д.

А1 АЫ АЫ А1+3 АЫ> Аи5

—к>

Рио.З. Графическое представление способов определения систолического и диастоличвского АД.

пе на промежутке, ограниченном максимума}.«! Л1 и Л2, определялась площадь сегмента (s/), которая находится между огибающей максимумов Ai,... .АН-* и линией, соединяющей максимумы Ai и Ai++, по следующей формуле:

sl = 3/2- (& + fíi-n) - (fíut +(ll+2 +n;+j) (Q)

'Таким же образом определялось следующее значение площади, после чего значения этих площадей сравнивались между собой. При определении максимальной площади значение днастолыческого АД равно значению давления в манжете, которое соответствует третьему максимуму из этой группы максимумов (см. рис. 3).

Эффективность разработанных способов и средств уменьшения влияния помех на полезный сигнал Сила проверена в эксперименте путем определения общей погрешности измерения систолического и диастолического АД по методике, которая описана ниже.

На основе проведенных исследований создан помехоустойчивый алгоритм определения систолического и диастолического АД.

В пятой гяаве приЕздены основные результаты разработки, создания способов и средств контроля и клинических испытаний автоматизированных сфигмоманометров, созданных на основе исследований, приведенных в предыдущих главах.

Полученные результаты по исследованию характеристик по'-лезг.ого сигнала и помех, а также разработанные способы и средства для уменьшения влияния помех на полезный сигнал явились основой при разработке -штоматизированных сфигмоманометроа двух модифлка-ций СА-02 и СА-03, обобщенный алгоритм работы которых показан на рис. 4.

В разработанных устройствах использованы микропроцессорные средства Для создания и моделирования программны средств использован аппаратно-программный отладочный комплекс, включающий языки Бейсик и Макроассемблер.

Pilo.4. Обобщенный алгоритм работы автоматизированных сфагмоманоыетроз.

- 20 -

В связи с отсутствием имитатора пневматических сигналов с заданными параметрами, была создана методика контроля пневматической и цифро-аналоговой частей автоматизированного сфи^момачо-метра по отдельности, которая включает в себя: поверку давления в манжете; проверку динамических характеристик канала передачи и преобразования осциллосигнала; проверку скорости медленной декомпрессии манжеты; проверку алгоритма.

Поверка давления в статическом режиме осуществлялась путем сопоставления показаний образцового манометра и автоматизированного сфигмоманометра для разных значений давления.

При проверке динамических . характеристик использовался калибратор переменного давления, с помощью которого на .вход датчика давления подавался пневмосигнал известной амилитуды и формы. Сопоставлением показаний образцового манометра и значения выходного электрического сигнала проверялись динамические характеристики автоматизированного сфигмоманометра.

Проверка скорости медленной декомпрессии манжеты производилась путем определения времени декомпрессии манжеты для трех промежутков значений давления.

Проверка алгоритма осуществлялась с помощью тестовых осциллосигналов, созданных на • основе экспериментальных данних, которые охватывали случай контроля при:

- идеальных параметрах;

- наименьшей, средней и наибольшей амплитуде осциллосигналов, длительности сердечного, цикла и разнице давлений;

- наличии высокоамплитудной одиночной и низкоамплитудных

помех.

Тестовые осциллосигналы формировались с помощью специально разработанного генератора и подавались ча вход цифровой части устройства. Разница в показаниях автоматизированного сфигмоманометра и контрольных данных являлась критерием верности показаний прибора, способности уменьшения помех и дпугих эксплуата-

циошшх качеств.

Oпpeдeлet?иe обдай погрешности измерения параметром АД автоматизированными сфигмоманометрами производилось по методике, которая заключалась в одновременном измерении параметров АД фонендоскопом и автоматизиров.ыным сфигмсманометром с одной манжеты. Дпя уменьшения погрешности, связанной с субъективными особенностями наблюдателя лри измерении давления аускультативным способом, использовались два независимых одновременных результата, полученных двумя наблюдателями. Средняя величина результатов наблюдений использовалась при опенке точности, но перед сопоставлением аускулътативного и осциллометричсского способов достигалась согласованность данных двух наблюдателей путем определения среднего отклонения показаний наблюдателей друг от друга и с последующим анализом с помощью {.-распределения Стьюдента.

В соответствии с данной методикой производились три измерения параметров АД в течение 10-30 мин. для каждого пациента при количестве пациентов не менее 85. При этом вычислялись следу-юяие величин!': среднее значение И и среднеквадратичное отклонение

5. Среднее значение определялось по формуле:

/V

о- - *гуА<

А/ - (10)

где разница между величина»« АД, определенная автоматизированным офигмоманометром и наблюдателем, для 1-го измерения: количество измерений.

Среднее значение должно находиться в пределах +5мм рт. от. Среднеквадратичное отклонение определялась по формуле: Гл/-7~1

V /V"/

и но должно Сыть боле'? 8мм рт. ст.

В соответствии с вышеописанной методикой была проведена

предварительная клиническая апробация автоматизированных сфигмо-манометров СА-02 и СА-03.

<ь

Клинические и экспериментальные иссведования проводились

♦

в ВНИЦ профилактической медицины МЗ РФ, Республиканской центральной клинической больнице МЗ Республики Грузия и Всероссийском кардиологическом научном центре АМН РФ. .

Сопоставление полученных результатов общей погрешности измерения систолического и диастолического АД, а также, основных характеристик автоматизированных сфигмоманометров СА-02 и СА-03 с наиболее распространенными зарубежными аналогами показало, что нами разработанные устройства по основным характеристикам не уступают своим зарубежным аналогам.

В приложении представлены материалы, подтверждающие практическую ценность результатов диссертационной работы.

ОСНОЕНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Получены характеристики полезного сигнала при осцил-лометрическом способе, зависящие от значений диастолического и пульсового АД, . частоты сердечных сокращений, степени упругости и коллапса плечевой артерии, объема артерии и манжеты. Выявлено, что для реальных параметров пиковая амплитуда полезного сигнала изменяется в пределах от О. 43 до 7.31 мм рт. ст., а мощность сигнала в основном сосредоточена в трех гармониках при основной частоте О. 66-3.33гц.

2. Установлены характерные точки для определения систолического и диастолического АД, которыми являются, соответственно, мшссимальная амплитуда огибающей максимумов "отрицательного" участка второй производной от осциллосигналов и максимальная скорость убывания огибающей максимумов "положительного" участка второй производной от осциллосигналоЕ.

3. Исследованы характеристики помех. Помехи классифици-

роваяы. Определены степень и характер влияния помех ча полезный сигнал. Выявлено, что в наибольшей степени к искажению полезного сигнала приводят низкоамплитудные помехи.

4. Разработаны способы и средства уменьшения злияния помех на полезный сигнал. Предложено использование спосоьа логического усреднения для уменьшения высокоачплитудных одиночных помех. Уменьшение низкоамплитудных помех осуществлялось путем выбора постоянных времени дифференцирующих цепочек канала передачи

я преобразования осциллосигкала и использованием метода линейного парного регрессионного анализа.

5. Создан алгоритм определения систолического и диастоли-ческого АЦ для сфигмоманометров с повышенной помехоустойчивостью.

6. Проведен анализ методик определения общей погрешности

л средств контроля отдельных узлов автоматизированных сфигмоманометров . Полученные теоретические и экспериментальные результаты использованы при создании автоматизированных сфигмоманометров двух модификаций СА-02 и СА-03. Проведены их клинические испытания и технические испытания СА-03.

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях:

1.' Лазарэшвили Л.Т., Петрова Э.Ю., Крашенинникова Г.А., Притнко А.П.- Автоматические и авто?латизировашше сфигмоманометра. М.: Нн^юрмприбор, 1969, выпуск 6, 28 е..

2. Лазарашвили Л.Т., Притыко А.П. - Контроль автоматизированных устройств для измерения артериального давления// I международная научно-техническая конференция молодых ученнх и специалистов в области приборостроения "Интерлрибор-90": тезисы докладов.- М, 1990.- с. 22-23. ■

3. Лазарашв1ш1 Л.Т., Притыко А.П. -Анализ результатов меди-

пинских исследований автоматизированного сфягмоианометра// "Проблемы создания технических средств для диагностики и лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы": тезисы докладов Ш' Всесоюзной научно-технической конференции:- Львов, 19У0.

- с„83-89.

4. Голиков В.А., Воронцов Р.Г., Лритыко А.П., Лазарашвили Л.Т.

- Приборы да! измерения артериального давления на меэду народной выставке "Здравоохранение-90"// Медицинская техника.- 1991. -М.- с.9-12.

5. Лазарашвили Л.Т. -Помехоустойчивость осциллометрических автоматизированных сфигмоманометров// Медооданская техника,- 1993.

- 02.( принята в печать I3.II.I992.).

ТБИЛИССКАЯ КНЖ11АЯ ФАБРИКА ПРОСПЕКТ ГР.РОБАКВДЗЕ т. ТИРАЖ 100 З'ЛК. й75