РЕОГРАФИЯ
Описание
Реография (греч. rheos течение, поток + grapho писать, изображать; син.: импедансная плетизмография, реоплетизмография, электроплетизмография) — общее название метода исследования кровенаполнения органов и тканей или отдельных участков тела на основе регистрации изменений их электрического сопротивления. Реография находит широкое применение в клинике и эксперименте на животных как метод, позволяющий объективно оценить изменения пульсового кровенаполнения и свойств сосудистой стенки в динамике; используется для диагностики различного рода органических и функциональных сосудистых изменений как в артериальном, так и в венозном руслах; для изучения особенностей коллатерального кровообращения, действия лекарственных веществ, механизма экстремальных воздействий на организм и пр. С этой целью в клин, практике используются разновидности Реографии, напр., Реографию головного мозга (см. Реоофтальмография), Реографию нижних и верхних конечностей (реовазография) и т. д.
Биофизические основы реографии
Сущность метода Реографии заключается в следующем: на исследуемый объект накладывают электроды и пропускают через них электрический ток высокой частоты. Изменение степени кровенаполнения и скорости движения крови в кровеносных сосудах сопровождается колебаниями электрического сопротивления в живых тканях, расположенных между электродами.
В общем виде эта связь определяется формулой А. А. Кедрова:
dV/V = dR/R,
где dV/V — относительное изменение объема ткани в исследуемом участке практически равное изменению объема крови в этом участке; dR/R — относительное изменение сопротивления этого участка.
В течение сердечного цикла значение dR изменяется в соответствии с изменениями кровенаполнения исследуемого объекта или участка ткани: уменьшается по определенному закону при систоле и возрастает при диастоле. Графическая запись зависимости dR во времени называется реограммой. Параметры реографических волн, образующих реограмму, служат выражением тех сложных процессов, к-рые обеспечивают проявление переменной величины электрического сопротивления в тканях (см. Электропроводность биологических систем). Колебания массы крови в изучаемом участке сосудистого русла обусловливают соответствующие изменения амплитуды реографических волн, а состояние сосудистой стенки (ее эластичность, тонус, упруговязкие свойства и т. п.) находит свое отражение в изменениях других показателей реограмм.
Исследования производят с помощью реографов, к-рые для усиления и записи сигналов подключаются к электрокардиографам (см. Электроэнцефалография) и другим аналогичным приборам. На теле с помощью резиновых лент, лейкопластыря, бинтов и т. п. укрепляются электроды, размер и форма к-рых определяется областью и целями исследования. Для уменьшения сопротивления кожи и усиления контакта применяются специальные пасты. Одновременно записывается ЭКГ.
Анализ реограмм производится по оценке ее амплитудных и временных показателей (рис. 1). В каждой реографической волне выделяют начало, вершину и конец, а также восходящую (анакротическую) и нисходящую (катакротическую) части. На нисходящей части обычно наблюдаются 1—2 дополнительные волны. К внешним показателям относятся регулярность, форма, выраженность и расположение дополнительных волн. Кривая в норме достаточно регулярна; изменения регулярности зависят от нарушения ритма сердечных сокращений или дыхания. Регулярность реографических волн существенно меняется при нек-рых видах патологии, напр, при выраженной сосудистой дистонии. Форма реографических волн зависит, главным образом, от состояния сосудистой стенки. При ее патологических изменениях меняется конфигурация отдельных частей, вершины реографической волны, угла наклона восходящей части, выраженности и местонахождения дополнительных волн. Характерные изменения формы реограммы наблюдаются при патологии венозной системы. Для объективной оценки состояния венозного кровообращения (см.) используется метод разделения реограмм на артериальные и венозные компоненты с использованием экстремальных точек кривой и их сопоставлением с тангенсом угла наклона этой кривой (т. е. с первой производной). Из показателей реограммы наиболее информативными и физиологически обоснованными являются следующие: реографический индекс (отношение амплитуды реографической волны к величине стандартного калибровочного индекса), характеризующий величину пульсового кровенаполнения в изучаемом участке сосудистого русла, время восходящей части волны (период полного раскрытия сосуда — а), отражающий тоническое состояние сосудов, гл. обр. крупных; время быстрого кровенаполнения (a1), определяемое модулем упругости стенок крупных сосудов и сократительной функцией миокарда; время медленного кровенаполнения (а2), зависящее от упруговязких свойств сосудистой стенки; отношение времени восходящей части к длительности всей волны (а : T), отражающее тоническое состояние сосудов; дикротический индекс (h2 : h1, характеризующий тонус артериол; диастолический индекс (h3 : h1), отражающий состояние оттока крови в вены и тонус вен; время распространения волны (Q — а), характеризующее суммарное состояние крупных сосудов организма; коэффициент асимметрии. Абсолютные значения всех этих показателей находятся в зависимости от области исследования и возраста людей (рис. 2).
Результаты исследований методом Р. зависят от частоты переменного тока, на к-рой проводятся измерения. Теоретические и экспериментальные работы по обоснованию метода показали, что реограмма наиболее адекватна показателям кровоснабжения при использовании переменного тока с частотами 30—300 кгц. Для устранения неприятных ощущений для пациента и изменений физиологических показателей исследуемого объекта (нарушений структуры, механических, химических, нервных или каких-либо других процессов жизнедеятельности) величина тока высокой частоты не должна превышать порогового значения. Для указанного диапазона частот величина тока составляет 1—5 ма.
Клиническое применение
В клинической практике наибольшее значение приобрела Реография конечностей (реовазография) и Р. головного мозга (реоэнцефалография), дающие представление о пульсовом кровенаполнении и состоянии артериального и, в меньшей степени, венозного тонуса сосудов. Реограмма конечностей используется при диагностике заболеваний периферических сосудов, сопровождающихся изменением эластичности, сужением или полной облитерацией артерий, измерением сосудистого тонуса, а также при изучении фармакодинамики различных фармакологических средств.
Для регистрации продольных реограмм различных отделов конечностей пластинчатые или кольцевые электроды накладывают на проксимальные и дистальные отделы плеча, предплечья, кистей или пальцев руки, бедра, голеней, стопы или пальцев ноги. Электроды выбираются одинаковой площади, шириной 10—20 мм. Расстояние между электродами, наложенными на различные участки конечностей, составляет 100—150 мм; при Р. пальца применяются эластичные электроды из фольги или латунные посеребренные кольца с косым разрезом и внутренним диаметром от 15 до 24 мм у расстояние между электродами 10—15 мм. Запись рекомендуется проводить с симметричных участков обеих конечностей.
При качественной оценке реограмм обращается внимание на регулярность пульсовых волн, крутизну подъема и спуска, характер вершины, выраженность инцизуры нисходящей волны, наличие и выраженность дополнительных волн, симметричность записи на разных конечностях. При количественном анализе определяются следующие показатели: амплитуда реограммы отражает изменение эластичности и упругости стенок артерий и их пульсовое кровенаполнение, к-рое зависит также от величины ударного объема сердца. Более точные представления о пульсовом кровенаполнении различных отделов конечностей дает отношение амплитуды реограммы к омическому базовому сопротивлению.
Амплитуда реограммы находится в зависимости от отношения объема пульсового кровенаполнения к общему объему изучаемого отдела конечности, поэтому амплитуда реограммы бедра меньше амплитуды реограммы голени и пальцев ног. У здоровых лиц амплитуда реогграммы в среднем составляет для плеча 0,05 ом, для предплечья 0,08 ом, для кисти 0,1 ом, для пальца 0,24 ом; для бедра 0,035 ом, для голени 0,08 ом, для стопы 0,1 ом, для пальцев ног 0,22 ом.
Время подъема реографической волны (а) измеряют от начала волны до основания перпендикуляра, опущенного из точки максимального подъема. Оно характеризует способность артерий крупного и среднего калибра к растяжению. В норме а составляет 0,08—0,13 сек.
Дикротический индекс отношения амплитуды на уровне инцизуры нисходящей волны к максимальной амплитуде основной волны реограммы отражает состояние тонуса артерий преимущественно мелкого и среднего калибра и составляет в среднем 50%.
Реографический коэффициент (a*100%/T, где Т — длительность среднего цикла) отражает состояние тонуса артерий и в норме составляет в среднем 10—13%.
Реограмма здоровых лиц характеризуется основной систолической волной с крутым подъемом, заостренной вершиной, пологим спуском, на к-ром имеются две-три дополнительные волны, хорошо выраженной инцизурой. Дифференциальная реограмма (т. е. первая производная основной реограммы) характеризует скорость притока и оттока изучаемой области (ом/сек).
Увеличение ригидности (снижение эластичности) артерий, вызванное повышением тонуса или органическими изменениями стенок артерий, сопровождается уменьшением амплитуды, удлинением времени подъема (а), увеличением реографического коэффициента, закруглением вершины кривой, смещением дикротической волны к вершине, сглаженностью кривой вследствие исчезновения диастолических волн.
Для дифференцирования функциональных изменений от органических и выяснения компенсаторных возможностей сосудистой системы применяются функциональные пробы:
проба с нитроглицерином (рис. 3). Пациент принимает 0,5 — 1 табл. нитроглицерина; при отсутствии органических изменений артерий амплитуда реограммы увеличивается в 1,5—1,8 раза, уменьшается а и уменьшается дикротический индекс (положительная проба);
постуральная проба заключается в регистрации реограммы голеней и стоп в положении: а) с приподнятыми конечностями под углом 45° и б) с опущенными под углом 90° голенями. У здоровых лиц в положении с приподнятыми ногами отмечается увеличение амплитуды систолической волны, а с опущенными ногами — ее уменьшение;
проба с локальной физической нагрузкой — сгибание, разгибание в голеностопном или лучезапястном суставе в течение 1 мин.: при заболевании артерии амплитуда реографического коэффициента не изменяется или уменьшается, а длительность а увеличивается на 30—60% (отрицательная проба);
проба на реактивную пост ишемическую гиперемию: у здоровых лиц после двухминутной ишемии, созданной давлением, превышающим систолическое, в манжете, наложенной проксимальнее исследуемой области, амплитуда реографического коэффициента увеличивается через 1,0—1,5 мин. на 30—40%;
холодовая проба: в норме после охлаждения кисти в течение 1—2 минут водой при температуре 5—8° амплитуда реографической волны уменьшается незначительно с возвращением к исходной через 6—8 мин.
При диагностическом применении Р. у больного с подозрением на болезнь Рейно (см. Рейно болезнь) в начальной стадии отмечаются признаки повышенного тонуса артерий кистей рук; проба с нитроглицерином положительна, а холодовая — резко отрицательна (исходный уровень амплитуды реографической волны восстанавливается только через 15 мин.).
При облитерирующем эндартериите (см. Эндартериит облитерирующий) в начальной стадии заболевания на реограмме стоп наблюдаются изменения, характерные для сосудистой дистонии; нитроглицериновая проба положительна, постуральная и проба на реактивную гиперемию часто отрицательны. При прогрессировании болезни изменения реограммы становятся более выраженными и обнаруживаются также на реограммах голеней.
При облитерирующем Коллатерали сосудистые).
Реографы
Реографы — это электронные устройства, предназначенные для преобразования колебаний импеданса живой ткани (см. Импеданс) или его составляющих, обусловленных пульсовыми изменениями кровенаполнения в пропорциональный электрический сигнал. Анализ этого сигнала осуществляется визуально при записи на регистрирующем устройстве (чаще всего электрокардиограф) или автоматическими вычислительными устройствами. По числу каналов реографы подразделяются на одноканальные и многоканальные.
Принцип работы реографа заключается в следующем: от генератора высокой частоты реографа с помощью электродов через исследуемый орган пропускается ток высокой частоты. При этом на исследуемом участке (органе) возникает падение напряжения. Изменения кровенаполнения в исследуемом органе приводят к изменениям его импеданса и пропорциональным изменениям амплитуды высокочастотного напряжения. После усиления с помощью детектора и фильтров выделяется низкочастотная составляющая, представляющая собой реографический сигнал (реограмму).
В зависимости от количества используемых в каждом канале электродов различают двухэлектродные (биополярные) и четырехэлектродные (тетраполярные) реографы. В свою очередь двухэлектродные реографы в зависимости от схемы преобразования изменения импеданса в электрический сигнал подразделяются на потенциометрические и мостовые. Кроме того, разработан и все чаще стал применяться так называемый метод фокусирующей реографии.
Наибольшее распространение получили мостовые схемы (рис. 5). На исследуемый участок накладываются 2 электрода, обеспечивающие пропускание электрического тока через этот участок. С помощью проводников исследуемый участок включается в мостовую схему, образованную элементами R1, R2, Rэ, Сэ. При балансе моста, что имеет место при равенстве сопротивлений R1 и R2 а также равенстве импеданса исследуемого участка (плечо а — d моста) импедансу цепочки Rэ, Сэ (плечо d — с моста), напряжение на выходе моста равно нулю. Изменения импеданса исследуемого участка приводят к нарушению равновесия моста и появлению на выходе моста (точки b — d) высокочастотного напряжения, амплитуда которого изменяется пропорционально изменениям импеданса. Дальнейшее преобразование напряжения осуществляется в усилении выходного сигнала и отфильтровывания низкочастотной составляющей. Балансировка моста производится обычно плавно регулировкой сопротивления Rэ и дискретно (с помощью переключателя) подключением конденсаторов различной емкости.
Для качественной оценки результатов исследования производится калибровка реограммы в единицах измеряемой величины — омах. Практически амплитуда реограммы весьма мала и используемые на практике величины калибровки имеют типовые значения 0,05; 0,1 и 0,2 ом.
Общим недостатком биполярных реографов является то, что в измерительную схему реографа включается не только импеданс исследуемого органа, но и переходные сопротивления между электродом и внутренними тканями: сопротивление перехода электрод — паста, паста — кожа, кожа — внутренние ткани. Это приводит к тому, что импеданс, измеренный реографом, фактически выше, чем импеданс собственно исследуемого органа, а следовательно, при расчетах количественных показателей кровенаполнения имеет место ошибка, к-рую трудно учесть.
Развитие методов количественной Реографии привело к разработке и широкому внедрению в клиническую практику тетраполярных четырехэлектродных реографов. В них ток высокой частоты подается через электроды, располагаемые вблизи от исследуемого участка. С помощью двух других электродов, расположенных по краям исследуемого участка, снимается высокочастотное напряжение, амплитуда к-рого изменяется пропорционально изменениям импеданса именно между этими электродами. При большом входном сопротивлении усилителя высокой частоты напряжение высокой частоты, образующееся на внутренних структурах исследуемого участка полностью поступает на его вход. Падение напряжения на переходах внутренние ткани — электроды ничтожно мало, и поэтому на схему реографа поступает напряжение, пропорциональное именно импендансу внутренних тканей. Повышение точности измерения импеданса внутренних тканей, а следовательно, и повышение точности исследования кровенаполнения на участке, ограниченном электродами, являются наиболее важным и принципиальным преимуществом тетраполярно-го четырехэлектродного реографа.
Наиболее распространенным в СССР является реоплетизмограф РПГ—202. Он имеет 2 измерительных канала, выполненных по четырехэлектродной схеме измерения, обеспечивает количественное измерение ударного и минутного объемов кровообращения, пульсового объема кровенаполнения и т. д. Реограф предназначен для записи реограмм на электрокардиографах типа ЭЛКАР, регистраторах типа Н—338 или анализа автоматическими вычислительными устройствами.
Реограф имеет один общий генератор высокой частоты с частотой 40 кгц, создающий стабильный ток силой 2 ма. Оба измерительных канала выполнены по единой схеме и обеспечивают получение на их выходах следующих показателей:
—реограммы;
—ее первой производной (дифференциальной реограммы);
—медленной составляющей импеданса.
Реограф имеет калибровку всех выходных напряжений: каналы реограммы 0,1 и 0,5 ом, каналы дифференциальной реограммы 1 и 5 ом/сек. Калибровка осуществляется от встроенного генератора синусоидальных колебаний частотой 1,59 гц. Измерение базисного импеданса осуществляется стрелочным измерительным прибором в диапазоне 10—100 ом с погрешностью не более ±5%. Реоплетизмограф выполнен в корпусе, имеющем габариты 106 X 238 X 304 мм, масса его не более 5 кг.
Библиография: Большов В. М. и Цветков А. А. Реоплетизмограф РПГ-202, Мед. техника, № 3, с. 49, 1978; Матвейков Г. П. и Пшоник С. С. Клиническая реография, Минск, 1976, библиогр.; Минц А. Я. и Ронкин М. А. Реографическая диагностика сосудистых заболеваний головного мозга, Киев, 1967, библиогр.; Савватеев К. Л. и Пушкарь Ю. Т. Изучение фармакодинамики препаратов нитроглицерина методами тетраполярной реоплетизмографии пальца и импеданс-кардиографии у больных ишемической болезнью сердца, Кардиология, т. 20, № 12, с. 89, 1980; Эниня Г. И. Реография как метод оценки мозгового кровообращения, Рига, 1973, библиогр.; Яруллин X. X. Клиническая реоэнцефалография, Л., 1967; Jenkner F. L. Rheoencephalography, Springfield, 1962; Kaindl F., PolzerK. u. Schuhf-ri ed F. Rheographie, Darmstadt, 1959
М. А. Ронкин; Ю. Т. Пушкарь (клин, применение), В. М. Большов (техн.).