Géptervezők és Termékfejlesztők XIX. Országos Szemináriuma

Gépipari Tudományos Egyesület Borsod-Abaúj-Zemplén megyei Géptervező Szakosztálya

Miskolci Akadémiai BizottságMiskolci Egyetem Gépelemek Tanszéke

A vérnyomásmérő készülékek fejlődésének technikai háttere

Sarka FerencMiskolci Egyetem Gépelemek Tanszéke

Miskolc, 2003. 11. 13-14.

2

Gépter. Termékfejl. XVIII. Országos Szem. 3 Miskolc

A vérnyomásmérő készülékek fejlődésének technikai háttere

1. BevezetésA vérnyomás és a pulzus jelenségének megfigyeléséről az első feljegyzések az ókori Görögországból származik. Már ekkor megfigyelték, hogy a bőr alatt érrendszer hálózza be az emberi testet. Megfigyelték a pulzus lüktetését, és a sebek vérzését is. Következtetéseket nem vontak le megfigyeléseikből, inkább a lélek fogalmával kapcsolták össze a jelenségeket.

Az ókori Kínában is megfigyelték a pulzust. A Kínai orvosok viszont már használták is megfigyeléseket. A pulzus tapintását felhasználták a diagnózis felállításában. Ám a pulzus fogalmát nem a mai értelemben használták (percenkénti lüktetések száma), csak a ritmusát figyelték meg, ugyanis időmérő eszköz még nem állt a rendelkezésükre. A kor orvosainak több mint 50 különböző pulzust kellett tudni kitapintani. Ezeket az adatokat egy Kr. e. 280-ból származó orvosi kézikönyvben találták meg, melynek arab nyelvű fordítása is létezik (1.ábra).

1. ábra A kínai orvosi kézikönyv arab fordítása2. Santorio1610-ben Santorini Santorio egy Velencében praktizáló orvos használt egy készüléket a pulzusszám meghatározásához. Ez a műszer Galilei ingáján alapult. Használatához két emberre volt szükség. Ebből kifolyólag a betegek számára ez a módszer igen bonyolultnak tűnhetett, ezzel is fokozva az orvosokat körüllengő mítoszokat.

3. A vérkeringés1628-ban William Harvey (1578-1657) nyilvánosságra hozta az emberi vérkeringésről szóló tanulmányát. Ebben jelenik meg először a vérkeringés létezése, mint tudományos tény. William Harvey-nak tulajdonítható az egzakt módszerekkel történő vizsgálatok meghonosítása az orvosi tudományban.

4

4. Kanca – kísérlet [2]]Az első direkt vérnyomásmérés 1733-ban történt és Stephen Hales lelkipásztor nevéhez fűződik. A kísérletet a következő módon végezte el. Egy fiatal kancát (innen az elnevezés kanca-kísérlet (2. ábra)) kötelek segítségével elkötözött. Az állat hasán lévő egyik ütőérbe egy 1/6 hüvelyk átmérőjű rézcsövet szúrt. Ehhez egy ugyanilyen átmérőjű 9 láb hosszú üvegcsövet csatlakoztatott. Mikor feloldotta az eret elszorító kötelet, a vér az üvegcsőben 300cm magasra szaladt fel.

2. ábra: Stephen Hales Kanca-kísérlete

A kísérlet közben folyamatos vérnyomás ingadozást látott. A vérnyomás ingadozásán és nagyságán csodálkozva többször egymásután elvégezte a kísérlete, egészen addig, amíg a ló el nem pusztult.

5. PoisseulleAz emberek vérnyomásának mérése nem hagyta nyugodni az orvosokat és kísérleti készülékek megalkotásába kezdtek. Az első ilyen készülék Poisseulle hemodinamométere volt 1783-ból (3.ábra).

3. ábra: Poisseulle hemodinamométere

Nem sokban különbözött Halens módszerétől, de az emberi vérnyomás pillanatnyi értékét képes volt megmutatni. A mérés végrehajtása invasiv beavatkozást (invasiv: bőrön áthatoló) igényelt. A paciens ütőerébe szúrtak egy tűt, amit csatlakoztattak egy U-csöves manométerhez. A manométerben a higanyt és a vért egy sóoldat választotta el egymástól, és a higanyoszlop magassága mutatta a pillanatnyi vérnyomás értékét.

Gépter. Termékfejl. XVIII. Országos Szem. 5 Miskolc

6. Szfigmométer [1]1834-ben Hérisson (orvos) és Garnier (mérnök) hozták létre a szfigmométernek (4. ábra) elnevezett szerkezetet. A készülék nem igényelt invasiv beavatkozást, ezért alkalmazható volt embereken is. De Marey szavaival élve „A tapintás nehezen mérhető érzékelését tette láthatóvá” mindössze. A készülék egy higanytartályból és egy üvegcsőből állt. A tartály alja egy membránnal volt lezárva. Ezt a membránt szorított az orvos a paciens ütőeréhez. A ütőér megemelte a membránt, ami így higanyt szorított ki a tartályból és láthatóvá tette a pulzust az üvegcsőben mozgó higanyoszlop segítségével.

4. ábra: Szfigmométer

7. KimográfCarl Ludwig készítette el 1847-ben a Kimográf nevű szerkezetét. Részben visszalépésnek tekinthető az előző készülékhez képest, mert invasiv beavatkozást igényelt. Előrelépés volt annyiban ,hogy a Ludwig a higanyoszlop tetején egy úszót helyezett el melyhez egy tollat rögzített. A higany elmozdulásakor magával vitte a tollat is, amely a vérnyomás pillanatnyi értékét egy korommal bevont lapon rögzítette. Ezzel a szerkezettel egy papíron rögzített eredményt kapott az orvos, melyet a későbbiekben fel tudott használni. (5.ábra)

5. ábra: Kimográf

6

8. Kiegyenlítő manométerEtienne-Jules Marey alkotta meg a kiegyenlítő manométert (6.ábra) Ezt a szerkezetet az orvosi praxisa során használt is. Ez volt az első, amellyel már vérnyomást lehetett mérni. A készülék működéséhez invasiv beavatkozásra volt szükség. Ez előzőekkel ellentétben nem egy higanyoszloppal rendelkezett, hanem kettővel. Az egyik (1-el jelölve a 6-os ábrán) a pillanatnyi nyomást mutatta, mint Poiseulle hemodinamométere. A másik (2-el jelölve a 6-os ábrán) manométer szár alján egy kapilláris méretű szűkület volt kialakítva. Ez a szűkület nem engedte a higany gyors mozgását a csőben. Az első csőhöz képest csak lassan emelkedett benne a higanyoszlop magassága. Az emelkedés egészen addig tartott, amíg el nem érte az artériás középnyomás értékét. A készülék használatával állapította meg Marey, hogy a szívtől távolodva csökken a vérnyomás.

6. ábra: Kiegyenlítő manométer 7.ábra: Szfigmoszkóp

Marey nem hagyott fel a kísérletezéssel és ennek eredménye lett a szfigmoszkóp (7.ábra) és a direkt szfigmográf. A szfigmoszkóppal a manométer hátrányait próbálták kiküszöbölni, de nem vezette sikerre. A direkt szfigmográf (8.ábra) volt az első hordozható készülék, amelyik a vérnyomás hullámok mérésér szolgált.

8. ábra: Direkt szfigmográf

Gépter. Termékfejl. XVIII. Országos Szem. 7 Miskolc

A szerkezetet a beteg csuklójára rögzítették pántok segítségével. Úgy helyezték el hogy a szerkezet nyomást gyakoroljon az ütőérre, így az érfal mozgását képes volt átvenni (9.ábra).

9.ábra: A szfigmográf mműködési elve

Ezt a mozgást egy egykarú emelő segítségével felnagyították, és egy korommal bevont papírlapon rögzítették.

Ebben az időszakban rengeteg különféle „vérnyomásmérő” készülék keletkezett, ám mind az előzőekben leírt elven működött. Csak apró módosításokat végeztek rajtuk a direkt szfigmoszkóphoz képest.

9. UjjszfigmográfTermészetesen voltak olyanok is, akik teljesen más utakon jártak Mint például Angelo Mosso, aki az emberi ujj térfogatának változása alapján próbálta a vérnyomást mérni (10.ábra).

10. ábra Ujjszfigmográf

Vérnyomásmérésre nem vált be a módszer, de napjainkban ezen az elven működnek a pulzus monitor készülékek.

10. Az első vérnyomásmérőkAz első készülék mellyel már a korházakban könnyen gyorsan lehetett vérnyomást mérni 1890-ből származik és Potain francia orvos nevéhez fűződik. A készülék egyszerű felépítésű volt (11.ábra).

11.ábra: Potain vérnyomás mérője

8

Egy henger, melynek mindkét oldala membránnal volt lezárva, egy rugalmas cső és egy nyomásmérő. Használat közben az orvos az ütőér fölé helyezte a hengert. Az egyik membrán a bőrön keresztül kapcsolatba került az érrel, a másikat az orvos az ujjával szorította neki. Ha sikerült olyan erővel odaszorítania a membránt, hogy az érben az elszorítás helyétől lefelé megszűnt a vérkeringés, akkor a nyomásmérő éppen a maximális vérnyomásértéket mutatta (systoles érték /az első szám a vérnyomásban/). Alkalmazták klinikai használatban, ám nem vált be, mert pontatlan volt. A mérési eredményeket nagyban befolyásolta, hogy az ér fölött milyen pozícióba helyezték el.

12. Az „igazi” vérnyomás mérőA napjainkban használt vérnyomásmérés alapelveit dr. Scipione Riva-Rocci olasz orvos állította fel. Mi szerint:

Mérni kell a pulzushullám tovaterjedését megakadályozó erőt Teljes nyomást kell mérni

o kinetikus és hidrodinamikus komponens Kiküszöbölni a pulzálást.

Elveit egy orosz orvos – Korotkoff - tanulmányai alapján állította fel. Korotkoff azt állította, hogy az érhez szorított sztetoszkópban hallható hangok a vér áramlása következtében jönnek létre. Akkoriban ezeket a hangokat a szívből jövőnek tételezték fel. És csak vezetés útján, mint testhang érkezik meg a szívtől távol elhelyezett sztetoszkóphoz. Rocci viszont Korotkoffal értett egyet. A vérnyomás értékeit ezen hangok segítségével tudjuk mérni. Az által (12.ábra) 1896-ban bemutatott szerkezet volt az első igazi vérnyomásmérő készülék. Három fő részből épült fel:

1. nyomásmérő2. mandzsetta ( a prototípuson egy kerékpárbelsőből készült)3. pumpa

A működése a következő:A mandzsettát elhelyezték a paciens karján. A pumpa segítségével olyan nyomást hozunk létre a mandzsettában, mely megszünteti a vérkeringést a karban. Erről azzal győződhetett meg az orvos, hogy a korotkoff (Korotkoff-ról elnevezett) hangok megszűnnek. Ekkor a nyomást csökkentette a mandzsettában. Amikor hallott hangot a sztetoszkópban leolvasta a nyomásmérő által mutatott értéket. Ez volt a systoles érték, vagy ahogy ő nevezte kinetikus komponens. A nyomás továbbcsökkent a mandzsettában. Amikor a turbulens áramlásból következő örvénylés megszűnt, vagyis megszűntek a korotkoff hangok, ismét leolvasta a nyomásmérő által mutatott értéket. Ez a második érték lett a dyastoles érték, amit hidrodinamikus komponensnek nevezett el.

12.ábra: Riva-Rocci vérnyomásmérője

Gépter. Termékfejl. XVIII. Országos Szem. 9 Miskolc

A találmányát a kórházában alkalmazta, sikerrel, ám az orvos társadalom nem akarta befogadni. A szerkezet nemzetközi elterjedése végül egy amerikai idegsebésznek (Harvey Cushing) lett köszönhető. Egy olaszországi útja alkalmával találkozott Rocci-val és a vérnyomásmérőjével. A műszer segítségével műtét közben folyamatosan figyelemmel tudta tartani a paciensek vérnyomását és ezzel nagy mértékben csökkenteni tudta a keringési elégtelenségből bekövetkező, műtét közbeni halálesetek számát.Rocci találmányának nagyszerűsége abban rejlik, hogy a napjaink vérnyomásmérői (13.ábra) mindössze a mandzsetta kialakításában különböznek az 1896-ban bemutatottól.

13.ábar Napjainkban használt vérnyomás mérő

Felhasznált irodalom[1] Gianfranco Parait – Guiseppe Mancia: A vérnyomás mérése a laboratóriumtól a klinikai gyakorlatig, 2002.[2] www.uihealthcare.com[3] www.medphys.ucl.ac.uk

10