Реография
Оборудование:
Реография — это регистрация изменяющейся величины электрического сопротивления живых тканей, органов или участков тела при пропускании через них слабого по силе переменного электрического тока высокой частоты. В этих условиях ткань рассматривают как электрический проводник, имеющий ионную проводимость. При прохождении электрического тока в живой ткани следует учитывать действие целого ряда факторов (мембранный потенциал, наличие токов действия и покоя, медленные колебания потенциала), но все же определяющим фактором является сопротивление. Говоря об электрическом сопротивлении тканей, мы имеем в виду полное электрическое сопротивление или импеданс (z).
Разные органы или участки живого тела обладают относительно стабильной величиной электропроводности (электропроводность — величина, обратно пропорциональная сопротивлению), и только участки тела с меняющимся объемом или составом среды могут иметь переменную величину сопротивления. Колебания электрического сопротивления обусловлены в первую очередь колебаниями кровенаполнения сосудов и изменениями скорости движения крови в них. Вслед за систолой желудочков сердца в сосудистую систему выбрасывается определенная масса крови и возникает перемещающаяся по сосудам волна кровенаполнения. По мере распространения от сердца к периферии эта волна приводит к последовательному изменению объема различных органов или участков тела. Это происходит в результате способности артериальных сосудов расширяться под воздействием увеличивающейся массы крови, а затем вновь сокращаться, возвращаясь к исходному уровню. Наряду с расширением артерий, во время систолы сердца передаётся ускорение столбу крови, наполняющей артерии, которое весьма значительно в крупных артериальных стволах. Следовательно, перемещение систолического объема крови волнообразно расширяет артериальные сосуды и приводит к ускорению кровотока в них. Процессы эти взаимосвязаны, что, естественно, отражается на формировании возникающих и перемещающихся пульсовых волн, а, следовательно, на параметрах реографических кривых. Подробные экспериментальные исследования на моделях в целях изучения биофизических основ метода провел F.Matzdorf, а на изолированных органах — F. Gollan, R.Namon (1970).
Метод реографии базируется на законе Ома: I=V/R,
где I — сила тока, пропускаемого через живую ткань; V — падение напряжения на участке между электродами; R — электрическое сопротивление.
Величина тока и характер его изменений во времени находятся в зависимости от величины сопротивления, которая определяется структурой ткани и изменением во времени исследуемой структуры в результате жизнедеятельности организма. Колебания электрического сопротивления, возникая в результате сердечной деятельности, распространяются далее благодаря целостности сердечно-сосудистой системы по всему телу и, следовательно, возникающие при этом пульсовые колебания электропроводности имеют общее физиологическое происхождение.
В связи с тем, что кровь обладает значительно большей электропроводностью по сравнению с другими тканями, при увеличении объема крови в каком-либо участке сосудистой системы после систолического выброса её, происходит увеличение электропроводности (сопротивление падает), а после уменьшения объема в результате оттока крови отмечается уменьшение электропроводности. Зарегистрированные во времени колебания электропроводности создают условия для получения реограммы.
J. Nyboer (1959) вывел следующую зависимость между изменением электропроводимости и объемом изучаемых с помощью реографии органов: ??/?=?V/V,
где ? — проводимость; V — объем органа; ?? — изменение электрической проводимости; ?V — изменение объема органов.
Благодаря применению переменного тока высокой частоты (от 40 до 120 кГц) возможна регистрация очень малой величины изменений электрического сопротивления живых тканей, обусловленной колебаниями кровотока.
Колебания электрического сопротивления, регистрируемые как реографические волны, подобно любым волновым колебаниям, имеют определенные параметры, основными из которых являются период, амплитуда и форма (строение) волны. Эти параметры реографических волн служат выражением тех сложных процессов, которые обеспечивают появление переменного электрического сопротивления в тканях. Они являются косвенным выражением основных процессов, совершающихся в артериальной системе при работе сердца. Колебания массы крови в изучаемом участке сосудистого русла отражают состояние пульсового кровенаполнения, что проявляется на реограмме в соответствующей амплитуде реографической волны.
Величина кровенаполнения, скорость кровотока, характер их динамических изменений после сокращения сердца во многом зависят от состояния сосудистой стенки в данном участке артериального и, в меньшей степени, венозного русла: от ее эластичности, растяжимости, тонуса, упруговязких свойств и т. д. Так, например, эластичная сосудистая стенка позволяет притекающей, увеличивающейся после систолы массе крови быстро и полностью раскрыть просвет сосуда. У лиц с ригидной стенкой артериального сосуда этот процесс будет иным по времени, а расширение сосуда не таким полным. Существенное изменение тонуса сосудов (спазм или, наоборот, резкая вазодилатация) также приведёт к качественно иным изменениям реакции сосудистой стенки на притекающую кровь. Любое измененное состояние стенки артериального сосуда при различных ее патологических состояниях неизбежно отразится на форме реографической волны. Период реографической волны определяется частотой сердечных сокращений.
Таким образом, реография дает косвенную информацию о величине пульсового кровенаполнения, состоянии сосудистой стенки, об относительной скорости кровотока, а также, как будет показано ниже, о взаимоотношениях артериального и венозного уровня кровообращения.
Для неврологов особый интерес представляет реоэнцефалография (исследование мозгового кровотока), что обусловлено значительным числом больных с церебральной сосудистой патологией. Впервые реографию для исследования сосудистой системы головного мозга применили К. Polzer, F. Schuhfried в 1950 г., ими же предложен термин «реоэнцефалография» (РЭГ).
Аналитическое изучение основ метода биоимпедансной плетизмографии подробно провели Kyoko Sasaoka и Keikitsu Ogawa (1983). L. Montgomery (1992), много сделавший для обоснования и развития метода РЭГ, особо подчеркивает возможности метода для мониторинга интракраниальной гемодинамики и контроля за длительными компенсаторными ответами мозга.
К числу достоинств реографии следует отнести неинвазивность, возможность проводить исследования практически в неограниченном числе сосудистых зон, длительно и в любых условиях, безболезненность и безвредность для пациента, простота проведения исследования, информативность, оперативность получения данных – отсутствие длительного цикла измерения. В большинстве случаев используют поверхностные электроды, для каждой из исследуемых зон требуются два реографических электрода, расположение которых зависит от исследуемого бассейна кровообращения.
Например, при исследовании кровообращения конечностей (рук и ног) используют специальные металлические рулетки или прямоугольные металлические пластины. Для исследования мозгового кровотока используют круглые электроды диаметром порядка 20 мм. Реограмма характеризует состояние сосудов в зоне между установленными электродами.
Существует предубеждение, что реографические методы широко используется только в России, а в западных странах в основном они вытеснены ультразвуковыми и инвазивными методами исследований. На самом деле реографические методы (т.е. методы биоимпедансной плетизмографии) используются во многих странах (Германия, США, Италия, Франция, Венгрия и др.), так как они имеют ряд достоинств, отсутствующих у ультразвуковых и инвазивных методов. За рубежом реография используется для мониторирования показателей центральной гемодинамики, для характеристики мозгового и периферического кровообращения.
За рубежом в последнее время возрос интерес к подходу анализа покардиоцикловой динамики различных показателей кровообращения с соответствующим представлением трендов. В основном это касается методов исследования центральной гемодинамики. Более того, они называют его истинно революционным походом в медицинских технологиях (a truly revolutionary advance in medical technology). Свидетельством тому является обширная библиография по этой теме и наличие нескольких коммерческих систем, в основе которых наряду с традиционным анализом пульсовых кривых лежит данный методический прием. Вместо того, чтобы подвергать пациента тяжелым инвазивным процедурам, при использовании новой технологии все, что требуется для проведения мониторинга – это наложение на кожу пациента съемных регистрирующих датчиков. Примерами таких импортных коммерческих систем, использующих реографические каналы, являются комплекс «CardioScreen», «RhеоSсгееп»(фирма «Medis», Германия), комплекс «RheoRon» (Венгрия), комплекс «Impedance Cardiography», (фирма ASK Ltd, Венгрия), комплекс «BioZ» («BioZSystem«, США), импедансный кардиограф SORBA CIC-1000 (SORBA Medical Systems, США), импедансный кардиограф BoMed NCCOM3 R-7 (BoMed Medical Manufacturing) и др.