Od czego zależy dokładność ciśnieniomierza krwi ?

Dokładność ciśnieniomierzaStosowana powszechnie zarówno przez lekarzy, jak i przez pacjentów metoda nieinwazyjnego określania ciśnienia tętniczego krwi polega na pomiarze ciśnienia powietrza w mankiecie zaciśniętym na ramieniu lub nadgarstku. Sama dokładność pomiaru ciśnienia powietrza w mankiecie to tylko jedna strona medalu. Druga strona medalu to dokładność określenia na tej podstawie najważniejszej informacji, jaką są dwie wartości ciśnienia krwi: wartości skurczowej i rozkurczowej

W niniejszym artykule postaramy się odpowiedzieć na pytanie, od czego zależy dokładność pomiaru ciśnienia tętniczego krwi za pomocą ciśnieniomierza, jakie są rodzaje błędów pomiarowych i jakie ciśnieniomierze posiadają najmniej tych błędów.

Różne ciśnienia krwi
Ciśnienie krwi w naczyniach krwionośnych ma charakter zmienny, drgający, związany z rytmiczną pracą serca, które wtłacza krew do aorty. W chwili skurczu mięśnia sercowego ciśnienie krwi osiąga swoją maksymalną wartość i nazywane jest ciśnieniem skurczowym, lub górnym ( DIA-Diastole) występuje przy pełnym rozkurczu mięśnia sercowego i nazywana jest ciśnieniem rozkurczowym. Oba wymienione powyżej graniczne wartości ciśnienia krwi brane są pod uwagę do oceny ciśnienia krwi człowieka. Innymi słowy, pod pojęciem „ciśnienie krwi człowieka” rozumie się zazwyczaj dwie opisane powyżej wartości graniczne pulsującego ciśnienia krwi.

Okluzja
Zdecydowana większość metod pomiaru ciśnienia krwi człowieka wykorzystuje zjawisko tzw. okluzji, czyli zamknięcia światła tętnicy (w większości przypadków tętnicy ramiennej) poprzez zewnętrzny nacisk. Kiedy zewnętrzna siła uciskająca tętnicę zrównoważy ciśnienie krwi wewnątrz tętnicy, wówczas przepływ krwi zostanie zablokowany (okluzja). Do uzyskania tego efektu stosuje się specjalne mankiety złożone z balonu powietrznego zawijanego w odpowiedni sposób wokół ramienia. Równowaga sił ucisku na ścianę tętnicy występuje właśnie wtedy, gdy ciśnienie krwi równe jest ciśnieniu powietrza w mankiecie. Oczywiście zakładamy tutaj, że mankiet założony jest w sposób prawidłowy. Wystarczy zatem zmierzyć ciśnienie samego powietrza w mankiecie w momencie wystąpienia okluzji dla dwóch granicznych ciśnień krwi (skurczowe i rozkurczowe) i przyjąć te ciśnienie powietrza, jako wartości ciśnienia krwi.

Przebieg pomiaru ciśnienia krwi
Pomiar zaczyna się od napompowania (inflacja) mankietu do ciśnienia powietrza przekraczającego ciśnienie skurczowe krwi. W wyniku takiej całkowitej okluzji przepływ krwi w tętnicy zostanie zatrzymany. Następnie stopniowo uwalniamy powietrze (deflacja) w mankiecie. W pewnym momencie zmniejszające się ciśnienie mankietu uzyskuje wielkość równą maksymalnemu ciśnieniu krwi, jakie występuje podczas jej pulsowania w tętnicy. Krew zaczyna przeciskać się przez miejsce ucisku, a do okluzji dochodzi tylko chwilowo, w odstępach czasu określonym przez rytm serca. Towarzyszą temu określone zjawiska. Z jednej strony, są to zjawiska akustyczne w samej tętnicy – charakterystyczne szmery i dźwięki pulsowania, a z drugiej strony drgania ciśnienia powietrza w mankiecie. Oba powyższe zjawiska stały się podstawą opracowania dwóch odmiennych metod pomiaru ciśnienia krwi, tj. metody oscylometrycznej, co zostało opisane dalej.

Dalsze zmniejszanie się ucisku na tętnicę zmniejsza czas trwania okluzji i zwiększa czas trwania przepływu krwi. Kiedy ciśnienie powietrza w mankiecie osiągnie w końcu wartość odpowiadającą rozkurczowemu ciśnieniu krwi, okluzja nie będzie się pojawiała i krew zacznie swobodniej przepływać, a nasilenie opisanych wcześniej zjawisk zauważalnie się zmniejszy.
Innymi słowy, podczas pomiaru ciśnienia krwi analizujemy zjawiska zachodzące podczas stopniowego zmniejszania się ciśnienia powietrza w mankiecie, który poprzez siłę nacisku na tętnicę reguluje przepływ pulsującej krwi.

Dokładność pomiaru

Pierwszym źródłem błędów pomiarowych jest samo zmierzenie wartości ciśnienia powietrza w mankiecie. Nas interesują jednak te dwa szczególne ciśnienia, skurczowe i rozkurczowe (górne i dolne), dlatego drugim źródłem błędu jest określenie tych dwóch momentów czasu, kiedy to ciśnienie powietrza równe jest granicznym ciśnieniom krwi.

1. Pomiar ciśnienia powietrza
Współczesne aparaty stosują trzy rozwiązania do zamiany wartości ciśnienia powietrza na jakąś inną wielkość fizyczną dającą się łatwo zobrazować:

  • wysokość słupa rtęci (ciśnieniomierze rtęciowe)
  • napięcie sprężyny w mechanizmie aneroidowym (ciśnieniomierze aneroidowe)
  • prąd elektryczny w czujniku elektronicznym (ciśnieniomierze elektroniczne)

Takie odwzorowanie jednej wielkości fizycznej (mierzonej) na inną wielkość (wskazywaną) nazywamy wzorcowaniem przyrządu pomiarowego. Podstawowy problem z jakim tu się spotykamy, to powtarzalność wskazań dla tej samej wielkości mierzonej. Dokładność pomiaru zależy zarówno od czynników losowych, np. od różnego rodzaju zakłóceń (ruchowe, termiczne, grawitacyjne, czy elektryczne), ale również zależy od właściwości użytych materiałów, które niestety zmieniają się wraz z upływem czasu. Z uwagi na ten ostatni czynnik, przyrządy pomiarowe powinny być co jakiś czas powtórnie kalibrowane.
Występująca w parametrach technicznych ciśnieniomierzy tzw. dokładność pomiaru dotyczy na ogół właśnie błędu pomiaru ciśnienia powietrza w mankiecie dla fabrycznie skalibrowanego urządzenia. Światowe standardy określają maksymalną dokładność pomiaru tego ciśnienia na maksymalnie +/- 3 mm Hg. Wymaganie to nie jest trudne do spełnienia. Pewien problem stanowi tu jedynie konieczność okresowej kalibracji przyrządu, co dotyczy przede wszystkim ciśnieniomierzy zegarowych oraz automatycznych ciśnieniomierzy elektronicznych. Najlepiej wypadają tutaj ciśnieniomierze rtęciowe oraz ich nowsze alternatywy – najwyższej klasy manualne ciśnieniomierze elektroniczne z funkcją samokalibracji podczas włączania.

2. Określenie ciśnienia krwi
Co z tego, że bardzo dokładnie zmierzymy ciśnienie powietrza w mankiecie, gdy nie wiemy dokładnie, czy odpowiada ono maksymalnemu ciśnieniu krwi w tętnicy (skurczowemu), czy minimalnemu (rozkurczowemu). Innymi słowy, podczas stopniowego zmniejszania ciśnienia powietrza w mankiecie (deflacja) musimy określić, w jakiej chwili skończyła się całkowita okluzja (ciśnienie skurczowe) i zaczął się sporadyczny przepływ krwi, a kiedy okluzja przestała już w ogóle występować (ciśnienie rozkurczowe) i krew zaczęła płynąć już bez przerw przez światło tętnicy.
Określenie tych momentów okazuje się być dużo poważniejszym źródłem błędów i zależy od właściwej interpretacji zjawisk, na których oparte są dwie metody określania ciśnienia krwi.

2a. Dokładność metody osłuchowej
W dużym stopniu zależy od umiejętności osoby wykonującej badanie. Dotyczy to nie tylko samej znajomości zasad wysłuchiwania tonów Korotkowa, ale też od wiedzy o różnych czynnikach chorobowych, czy anatomicznych występujących u badanej osoby. Nie mniej jednak, dokładny pomiar ciśnienia jest przy tej metodzie możliwy.
W przypadku zastosowania metody osłuchowej nie ma znaczenia jakie zastosowaliśmy rozwiązanie techniczne do pomiaru samego ciśnienia powietrza w mankiecie. Ważne jest tylko, aby wiedzieć, kiedy ciśnienie powietrza było równe ciśnieniu skurczowemu i rozkurczowemu krwi.

2b. Dokładność metody oscylometrycznej
W tym wypadku, cały pomiar wykonywany jest przez automat, czyli układ elektroniczny z mikroprocesorem, który analizuje sygnał elektryczny uzyskany z elektronicznego czujnika ciśnienia powietrza. W tej metodzie, zamiast zjawisk akustycznych bierze się pod uwagę wyłącznie zmiany ciśnienia powietrza w mankiecie, w szczególności drgania tego ciśnienia wywołane oscylacjami ciśnienia krwi w tętnicy. Podczas badania, oscylacje te propagują się praktycznie cały czas, zarówno podczas całkowitej okluzji jak i podczas przejścia poniżej ciśnienia rozkurczowego. Zmienia się tylko amplituda tych oscylacji i to jest właśnie analizowane przez mikroprocesor. Na początku amplituda oscylacji zaczyna rosnąć osiągając pewną wartość maksymalną, po czym zaczyna maleć.

Okazuje się, że charakter zmian amplitudy drgań powietrza w mankiecie, w zależności od ciśnienia powietrza w mankiecie uciskającym tętnicę jest bardzo podobny u wszystkich ludzi i może być opisany specjalnymi parametrami – współczynnikami, co jest podstawą działania algorytmów obliczeniowych szacujących wielkość ciśnienia skurczowego oraz rozkurczowego.
Niedokładność tego szacowania jest podstawową wadą tej metody, gdyż współczynniki brane w tym algorytmie uzyskiwane są metodami statystycznymi. Przypomina to trochę metodę określania wzrostu człowieka na podstawie np. długości jego stopy. Można powiedzieć, że aparaty stosujące metodę oscylometryczną są dobrze skalibrowane jedynie do pewnej dominującej grupy populacyjnej. Pomiary ciśnienia u osób, które nie należą do tej grupy są niestety niedokładne (błąd systematyczny). Z tego względu aparaty stosujące metodę oscylometryczną nie nadają się do dokładnego określania ciśnienia krwi człowieka. Są natomiast dobrym rozwiązaniem do określania trendu zmian ciśnienia krwi u badanej osoby, co często jest zupełnie wystarczające.
Algorytmy obliczeniowe stosowane w metodzie oscylometrycznej są przez producentów stale udoskonalane. Ponieważ występuje tu pełen automatyzm pomiaru, to wiele zależy od zastosowanych technologii i indywidualnych rozwiązań poszczególnych producentów. Ma to oczywiście wpływ na cenę tych urządzeń.

Podsumowanie

Z powyższej analizy należy wysnuć wniosek, że najlepszą dokładność pomiaru ciśnienia krwi uzyskamy stosując manualną, osłuchową metodę pomiaru ciśnienia. To, jaki zastosujemy rodzaj manometru do pomiaru ciśnienia powietrza w mankiecie, ma już mniejsze znaczenie, ale musimy wziąć pod uwagę konieczność przeprowadzania okresowej kalibracji przyrządu, na ogół za pośrednictwem specjalistycznego serwisu.
Ciśnieniomierze elektroniczne automatyczne wykorzystują metodę oscylometryczną do określenia ciśnienia krwi, dlatego są mniej dokładne, chociaż wiele zależy tu jeszcze od technologii stosowanej przez poszczególnych producentów. Z drugiej strony są proste w użyciu i nadają się do stosowania w warunkach domowych przez pacjentów, gdzie są całkiem wystarczające do pomiaru trendu zmian ciśnienia krwi.

W niniejszym artykule skoncentrowano się przede wszystkim na technologicznych aspektach nieinwazyjnego badania ciśnienia krwi mających wpływ na dokładność pomiaru, w szczególności na metodach pomiaru. Pominięte zostały inne, bardzo istotne czynniki mające wpływ na dokładność pomiaru związane z przestrzeganiem pewnych zasad i warunków pomiaru.

Zobacz również:

image_print

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *