Средства инвазивных измерений давления крови

Использование средств инвазивных измерений давления крови требует хирургического вмешательства, при котором в сердечно-со­судистую систему вводится миниатюрный датчик, размещенный на конце катетера, или катетер, подключенный к внешнему датчику давления через гидравлическую систему.

В зависимости от месторасположения датчика давления различа­ют измерительные установки с внешним (внесосудистым или внепо­лосным) датчиком давления и с концевым катетерным (внутрисосу- дистым или внутриполосным) датчиком давления.

В установках с внешним датчиком давления длинный катетер вво­дится через артерию или вену к точке измерения А (рис. 9.5, а), кото­рая может располагаться в одном из главных сосудов или даже в са­мом сердце. До введения катетер и камеру датчика заполняют физио­логическим раствором, который подается из резервуара под избыточ­ным давлением большим, чем максимальное значение измеряемого значения крови. Промывка осуществляется при открытых двух- и трехходовом кранах. Давление физиологического раствора (промы­вочный раствор) создается путем нагнетания воздуха с помощью ре­зиновой груши в верхнюю часть резервуара. Физиологический рас­твор подается периодически и в процессе измерения давления крови один раз в несколько минут для того, чтобы предотвратить образова­ние тромбов на конце катетера, размещенного в сердечно-сосудистой системе.

Перед измерением при закрытом двухходовом кране путем под­ключения через трехходовой кран камеры датчика к атмосфере опре­деляется и при необходимости корректируется начальный сигнал датчика давления. В процессе измерений давление крови через про-

б

Рис. 9.5. Схемы установок для инвазивных измерений давления крови:

Л — точка измерения давления; 1 — катетер; 2 — трехходовой кран; 3— камера датчика; 4—датчик давления; 5— кабель; 6— прикроватный монитор; 7—двухходовой кран; 8—трубка; 9— резервуар для промывочного раствора; 10—резиновая груша; 11—вентиль; /2—измерительный блок

мывочный раствор передается в камеру датчика, воздействует на его мембрану, деформация которой преобразуется в электрический сиг­нал.

При использовании установок с внешним датчиком давления не­обходимо учитывать гидростатическое давление, создаваемое стол­бом промывочного раствора высотой h, значение которого определя­ется из выражения Р_тс = p_pgh, где р_р — плотность промывочного рас­твора.

Учет гидростатического давления имеет важное значение в тех случаях, когда значение измеряемого давления в выбранной точке мало, например при измерении венозного давления. В таких случаях давление крови измеряют в положении пациента лежа.

В установках с внешним датчиком давления используют индук­тивные, дифференциально-трансформаторные, емкостные и тензо- резистивные датчики давления.

В установках с концевым катетерным датчиком давления (рис.

9.5, б) отсутствует заполненный промывочной жидкостью катетер, а следовательно, и вся гидравлическая система. Это является одним из преимуществ таких установок. Другое их преимущество — сущест­венно меньшая инерционность, определяемая тем, что датчик разме­щается непосредственно в точке измерения давления, а не соединяет­ся с ней через линию, заполненную жидкостью и обладающую замет­ной инерцией.

Сигнал концевого катетерного датчика по кабелю, размещенному во внутренней полости катетера, поступает в измерительный блок и далее в прикроватный монитор, на экране которого отображаются непрерывно значения измеряемого давления. Важным моментом при использовании установок с концевым катетерным датчиком давле­ния является отсутствие необходимости учета взаимного расположе­ния датчика и точки измерения в пространстве.

Находят применение емкостные, дифференциально-трансфор­маторные, индуктивные, оптические и тензорезистивные концевые катетерные датчики давления. Эти датчики имеют внешний диаметр 2—3 мм и длину 15—25 мм. Схемы последних трех из перечисленных датчиков давления показаны на рис.

Индуктивный датчик (рис. 9.6, а) содержит корпус, катушку ин­дуктивности, размещенную на обойме, две упругие мембраны, соеди­ненные между собой штоком, одна половина которого (на рисунке — левая) изготовлена из ферромагнитного материала, а вторая — из ди­электрика. Мембраны и шток составляют мембранный блок, кото­рый, например, при увеличении давления передвигается слева напра­во. При этом сила, возникающая на блоке под действием давления, уравновешивается упругой деформацией мембран. Ферромагнитная часть штока смещается вправо, что увеличивает индуктивность ка­тушки (см. рис. 6.5, в). Изменения индуктивности катушки, которые измеряются и преобразуются в унифицированный сигнал измери­тельным блоком (см. рис. 9.5, б), несут информацию о значении дав­ления крови.

Оптоволоконный датчик давления (рис. 9.6, 6) содержит корпус с металлической мембраной, во внутренней полости которого вблизи внутренней поверхности мембраны размещены концы оптических волокон, принадлежащих двум оптоволоконным пучкам. По одному из пучков к мембране посылается поток света от светодиода, а по дру­гому — отразившиеся от поверхности мембраны лучи света поступа­ют к фотодиоду. Светодиод и фотодиод размещаются в измеритель­ном блоке.

Под действием измеряемого давления мембрана деформируется. При этом изменяется отраженный от ее поверхности световой поток, что вызывает изменение сигнала фотодиода. Эти изменения несут информацию о значениях измеряемого давления.

Рис. 9.6. Схемы концевых катетерных датчиков:

/ корпус; 2,5— упругие мембраны; 3— обойма; 4— катушка индуктивности; 6— электрический шйсль; 7— шток; 8, 11 — оптоволоконные пучки; 9— светодиод; 10— фотодиод; 12— металличе­ская мембрана; 13— полимерный катетер; 14 — тензорезисторный неуравновешенный мост; 15 — кремниевая подложка; 16 — кремниевые пластины; 17 — полупроводниковая мембрана

Тензорезистивный датчик давления (рис. 9.6, в) содержит две кремниевые пластины и кремниевую подложку, которые соединены между собой специальным клеем. Верхняя пластина вытравлена хи­мическим способом до толщины 15 мкм. Часть верхней пластины размером 3 х 1 мм служит мембраной, воспринимающей измеряемое давление. На нижней стороне мембраны размещены четыре тензоре- зистора (см. подразд. 9.4), включенные в схему неуравновешенного электрического моста. Этот мост получает питание от измерительно­го блока (см. рис. 9.5, б). Туда же посылается сигнал (разбаланс) с из­мерительной диагонали моста, возникающей при действии измеряе­мого давления на мембрану. Неуравновешенный электрический мост соединен с измерительным блоком кабелем. Датчик снабжен защит­ным кожухом.

9.7.