Артериальное давление

Артериальное давление (лат, Tensio arterialis) - давление, развиваемое кровью в артериальных сосудах организма (Б.М.Э. 1975, т.2 ст. 173).

Артериальное давление представляет собой энергию сердца, необходимую для продвижения массы крови через огромную сеть кровеносных сосудов. Мельчайшие из них – капилляры, сечение которых настолько мало, что через них с трудом проходят ферментные элементы крови. Малые кровеносные сосуды выполняют очень важную функцию в организме. Через их стенки происходит обмен между кровью, протекающей по ним, и окружающими тканями. Благодаря сосудам ткань постоянно принимает питательные вещества и отдает продукты деятельности клеток. Движение крови по сосудам является одним из основных элементов, обеспечивающих жизнь человека. Если она остановится и произойдет полный обмен веществ между нею и тканями, то в крови не останется питательных веществ и возникнет ее перенасыщение продуктами жизнедеятельности клеток. В таком случае биоткани погибают, так как перестает поступать источник энергии для поддержания их существования. Кроме того, скопившиеся продукты деятельности организма приводят к его интоксикации, т.е. отравлению. Одним из факторов поддержания оптимального состояния клетки является артериальное давление.

В состоянии стресса резко возрастает количество активных клеток в организме и усиливается их жизнедеятельность. Как следствие возникает необходимость усилить поступление питания к ним и вывод продуктов их деятельности. Для решения этой задачи организм увеличивает количество крови, протекающей через капилляры за 1 секунду, причем, не редко за счет повышения артериального давления.

Так как жизнедеятельность биологических тканей полностью зависит от кровотока, организм человека имеет ряд предохранительных, регуляторных механизмов для его обеспечения. Главным из них является система регуляции артериального давления. Для нормального функционирования организма человека необходима относительная стабилизация артериального давления. Чрезмерное повышение давления или его падение одинаково опасны.

В состоянии эмоционального напряжения возникает некоторое повышение давления, которое способствует лучшему обмену между биологической тканью и протекающей кровью. Особенно это важно для мышечной ткани, которая в стрессовой ситуации может быть напряжена (сжата), что препятствует прохождению крови через ее сечение.

В среднем в теле мужчины находится около 5 литров крови, женщины около 4-х литров. Но не вся кровь, находящаяся в организме, постоянно циркулирует. Существует так называемое «кровяное депо», где в спокойном состоянии может находиться большое количество крови. В качестве депо организм использует селезенку, печень, легкие. Мощным дополнительным депо является кожа (включая подкожные образования). В ней может находиться до 1-го литра крови, практически в неподвижном состоянии. В норме депонированная кровь выключена из кровообращения, но, по мере нарастания эмоционального напряжения, она постепенно вводится в кровеносное русло, увеличивая циркулирующий объем крови.

Давление крови измеряется в миллиметрах ртутного столба. На его величину в основном влияет 9 факторов (рис. 19), ведущими из которых являются:

- частота сердечных сокращений;

- количество крови, поступающей в сосудистое русло при каждом сокращении сердца;

- скорость, с которой выводится кровь из него;

- эластичность стенок сосудов артерии;

- величина просвета и эластичность периферических сосудов, включая икапилляры;

- объем циркулирующей крови;

- емкость венозных сосудов.

Каждый из перечисленных факторов теоретически может самостоятельно оказать влияние на величину артериального давления. На практике, как правило, на начальном этапе, включается сразу несколько механизмов регуляции давления.

К наиболее важным механизмам регуляции давления следует отнести:

а) систему регуляции с использованием «датчиков» давления, расположенных в крупных сосудах. Это один из наиболее изученных способов индикации АД. Увеличение артериального давления ведет к растяжению стенок крупных кровеносных сосудов, где находятся нервные клетки, реагирующие на это явление. Чем больше растяжение стенок, тем чаще идут импульсы в центр, сигнализируя о возможной опасности для организма человека. Мозг реагирует на эти сигналы снижением частоты сердечных сокращений, уменьшением объема перекачиваемой крови. Дается команда на расширение периферического кровеносного русла. В результате чего АД приходит к норме. Если же оно падает ниже необходимого уровня, то механизм коррекции «срабатывает» в обратном порядке.

б) химические регуляторы. Если артериальное давление уменьшается до достаточно низкого уровня, то снижаются обменные процессы между кровью и биотканями. В результате, в организме уменьшается содержание кислорода (О₂) и повышается концентрация углекислого газа (СО₂). Такое изменение баланса растворимых газов заставляет хемочувствительные клетки передавать в мозг, а через него и в систему кровообращения, сигналы, вызывая усиление сердечной деятельности на фоне сужения периферических сосудов.

в) нарушение кровоснабжения центральной нервной системы так же вызывает резкое снижение содержания О₂ и повышение СО₂. Это ведет к появлению мощного потока сигналов, посылаемых автономным нервным системам, обслуживающим кровообращение, с целью увеличения сердечной активности и степени сужения периферических сосудов. Этим самым артериальное давление приводится к нормальному уровню.

г) увеличение давления – может компенсироваться за счет дополнительного растяжения сосудов. Растягивание сосудов увеличивает их объем и, следовательно, снижает уровень кровяного давления. К этой системе регуляции подключается и сердце – снижаются частота сокращений и объем крови, выталкиваемой сердцем при каждом сокращении.

д) с окращение объема циркулирующей крови.

е) п ри понижении артериального давления почки выделяют специальный фермент, который, в конечном итоге, вызывает резкое увеличение сопротивления периферических сосудов (сужение сосудов), что ведет к повышению давления

ж) почечная система регуляции. Если артериальное давление повышается выше нормы, то степень потери воды и солей в моче быстро увеличивается. В конечном итоге через промежуточные звенья уменьшается объем циркулирующей жидкости. Параллельно снижаются частота сокращений сердца и количество крови, перекачиваемой за одну минуту. Если же давление падает ниже нормы, то происходит обратный процесс.

В дополнение к описанным выше механизмам управления уровнем АД существуют и другие. Их роль менее значительна. Следует заметить, что диапазон включения различных систем регуляции кровяного давления довольно широк – от считанных секунд до нескольких часов и дней. При проведении полиграфных проверок нас интересуют механизмы, сравнительно быстро включающиеся в нормализацию АД. На рис.20 показаны нервные механизмы регуляции артериального давления.

Как видно из этого рисунка, в первую очередь реагируют «датчики», измеряющие уровень давления. Сигналы с них поступают в центральные отделы нервной системы практически мгновенно. С некоторой задержкой передается информация об уровне содержания СО₂ и О₂ в крови и отдельно – о содержании кислорода в тканях мозга. То, что так оперативно отслеживается содержание О₂ в головном мозге, явление вполне обоснованное. Снижение содержания кислорода в тканях мозга ниже нормы приводит к расстройству его функций и, в конечном итоге, к гибели организма. Позже всего реагирует сосудистое русло, перестройка которого может продолжаться до нескольких минут.

Еще в 1895 году Ч. Ломброзо своими исследованиями «правдивости показаний испытуемого» при помощи гидросфигмографа установил, что изменение АД может быть весьма информативным при изучении психологического стресса.

Артериальное давление – важнейший показатель, отражающий функциональное состояние сердечнососудистой системы. Оно максимально во время сердечного сокращения (систолическое давление – СД) и минимально во время расслабления мышц сердца перед следующим сокращением (диастолическое давление – ДД). Причем, систолическое давление в достаточно полной мере отражает состояние самой работы сердца, а диастолическое – состояние периферического сопротивления сосудов. Некоторые авторы предлагают использовать разность между СД и ДД – пульсовое давление, обладающее не меньшей информативностью для оценки эмоционального напряжения.

Существует два способа измерения АД – прямой (введение непосредственно в артерию датчика давления), и непрямой (при помощи резиновой манжеты, закрепляемой на руке испытуемого).

Причем при непрямом методе измеряется не только давление крови, но и связанного с ним изменения объема руки.

Основной недостаток прямого измерения – необходимость хирургического вмешательства, что в практике и тем более при проведении тестирования в принципе неприемлемо.

При конструировании полиграфных устройств реже используется классический метод измерения АД, когда в манжетку, закрепляемую на левой руке человека, накачивается воздух и создается давление 50-60 миллиметров ртутного столба. Даже это незначительное дополнительное давление нарушает кровообращение, ведет к чувству онемения руки и появлению дискомфорта, вплоть до болевых ощущений.

При анализе результатов артериального давления в классическом варианте в качестве информативного показателя берут относительное изменение АД на «значимый» вопрос (рис.21), при этом также измеряется площадь под кривой и время ее возвращения к исходному уровню.

Более удачно была решена эта задача в полиграфной системе типа «Барьер». Для оценки гемодинамики в нем вместо «классического артериального давления» измеряется объемное кровообращение, т.е. регистрируется изменение количества крови, протекающей через сечение руки. В медицине этот способ регистрации гемодинамики называют «оклюзным» кровообращением. Любое изменение объема крови параллельно меняет уровень давления, что сравнительно легко фиксируется специальным датчиком. Объемное кровообращение довольно точно отражает уровень эмоционального напряжения. По условиям регистрации объемного кровообращения давление, создаваемое датчиком на руку, должно быть минимальным. Даже при 3-4-х часовом нахождении датчика на теле обследуемый не ощущает дискомфорта, связанного с его креплением.

При регистрации объемного кровообращения (рис.22) кривая более динамична. На ней четко прослеживаются дыхательные волны. Механизм их появления: в зависимости от фаз дыхания (вдох или выдох) меняется давление в брюшной полости. Изменение внутриполостного давления влияет на венозное кровообращение, а оно, в свою очередь, - на объемное кровообращение, тесно связанное с ним. Сопоставление обеих кривых показывает насколько выше чувствительность объемного кровообращения по сравнению с артериальным давлением, зафиксированным классическим способом. Щадящая методика регистрации, практическое отсутствие ощущения дискомфорта от крепления датчика на теле, не затрудняющего кровообращение, значительно повышает как чувствительность этого метода, так и его надежность.

При измерении объемного кровообращения в качестве информативных признаков могут быть:

- длительность кривой (t), определяемая временем отрицательного давления в брюшной полости;

- амплитуда кривой (h), обусловленная величиной отрицательного
давления, меняющего количество крови, протекающей через руку;

- амплитуда пульсовой волны (h₂), определяемая изменениями объема крови после каждого сердечного сокращения.

Безусловно, на кривую объемного кровообращения влияет еще десяток различных факторов, но для упрощения понимания механизмов мы рассмотрели лишь основные из них.

Таким образом, артериальное давление это весьма стабильная для организма человека величина.

Для поддержания его постоянства организм вынужден использовать несколько систем, во многом дублирующих друг друга. В экстремальных условиях, давление повышается, а после снятия стресса, как правило, быстро возвратиться к исходному уровню.

Из существующих способов регистрации давления наиболее оптимальным следует считать систему, регистрирующую объемное кровообращение. Являясь косвенным показателем АД, она, тем не менее, информативна и, в то же время, полностью снимает неприятные ощущения, связанные с наложением манжеты.

Пульс.

«Пульс (лат. pulsus - удар, толчок) - периодические колебания объема сосудов, связанные с динамикой их кровенаполнения и давления в них в течение одного сердечного цикла» (Б.М.Э. т. 21, стр. 393).

Для упрощения понимания в дальнейшем, чтобы сделать излагаемый материал более доступным для специалистов, не имеющих медицинского или биологического образования, мы объединяем понятия «частота пульса» и «частота сердечных сокращений», хотя с позиций научной медицины это не совсем верно. Пульс несет значительную информацию не только о работе системы кровоснабжения, но и в целом о состоянии всего организма. По пульсу врачи древнего Китая, Греции, Индии пытались ставить диагнозы различных заболеваний. Гален, во II веке до нашей эры различал 27 видов пульса. О деятельности сердца, великий физиолог XX столетия Иван Петрович Павлов писал: «Различных сердечных состояний столько, что они могут с избытком покрыть все поэтические описания деятельности сердца».

С помощью кровообращения осуществляется обмен веществ между тканями организма и внешней средой. Кровь переносит различные вещества от одних органов к другим. Общая длина кровеносных сосудов у человека составляет около ста тысяч километров. Через них в сутки в среднем перекачивается около десяти тысяч литров крови. Четыре процента из общего объема перекачиваемой сердцем крови идет на его обслуживание.

Увеличение эмоционального напряжения человека ведет к росту энергозатрат его организма, что, в свою очередь, увеличивает интенсивность работы систем, поддерживающих необходимый энергетический уровень. Следует отметить, что увеличение активности регуляторных процессов, обеспечивающих деятельность организма в условиях стресса, идет с некоторым опережением. Например, возникающее нервно-эмоциональное напряжение привело к увеличению потребления энергии на 10 к/калорий. В ответ на это организм перестроится с «запасом», могущим обеспечить 11 к/калорий, как бы защищаясь в обеспечении энергией от всяких «случайностей».

Кроме того, системе кровообращения человека свойственна определенная инертность. Внезапно возникшее эмоциональное напряжение может не сразу привести к изменению в организме. Вообще, «инертность» – время задержки с включением изменений физиологических реакций является свойством любой биологической системы регулирования. Изменение частоты пульса происходит не мгновенно, а через какое-то время, определяемое индивидуальными особенностями человека.

Инерционность (запаздывание) реакций слагается из двух компонентов:

первый – время, затраченное на получение команды для изменения уровня реакции, ее оценка и принятие решения.

второй – время на перестройку (изменение) и доведение ее до оптимального уровня. В комплексе это достаточно сложная задача.

В организме объем циркулирующей крови может быть увеличен как за счет частоты сокращений сердца, так и количества крови, нагнетаемой в кровяное русло при каждом сердечном сокращении. Организму человека далеко не безразлично, благодаря чему в конечном итоге это произойдет.

Система регулирования кровообращения, в которую входит и сердце, в каждом конкретном случае вынуждена решать, что лучше, увеличить объем крови, выталкиваемой сердцем или при том же объеме увеличить частоту. В реальных условиях, как правило, эти два механизма включаются практически одновременно, но степень их влияния на определенных этапах эмоционального напряжения не одинакова. Чтобы на треть увеличить минутный объем крови, выброс ее должен возрасти на 30% при той же частоте сердечных сокращений. Можно эту задачу решить и за счет увеличения частоты сердечных сокращений при том же объеме крови, изгоняемой из сердца. В норме эти изменения, как правило, проходят параллельно.

Эти процессы жизнедеятельности человека не могут проходить в отрыве от функционирования сердечнососудистой системы. Связь между различными функциональными системами сложилась в процессе эволюции человека. Например, в норме не бывает изменения частоты (глубины) дыхания без изменений в сердечнососудистой системе. Причем, реакция сердца и сосудов более динамична и наступает раньше изменения дыхания. Если в крови увеличилось содержание С0₂, то в дыхательный центр и в структуры, регулирующие сердечно-сосудистую систему, поступают соответствующие команды. Это связано с тем, что деятельность сердца надежно защищена системой регуляции от случайных и не случайных изменений в организме.

Что же послужило толчком для использования показателей частоты пульса в полиграфных системах? Исследованиями многих ученых было установлено, что чем сильней эмоциональное напряжение, тем интенсивнее должны протекать обменные процессы между клеткой и кровью, тем больший объем крови необходим для устранения последствий стресса в организме.

Эмоциональное напряжение может быть оценено частотой сердечных сокращений. Возрастание эмоционального напряжения увеличивает частоту пульса, а снижение – уменьшает. Казалось бы, есть решение и данный показатель должен максимально облегчить задачу повышения точности полиграфных проверок. К сожалению, эта закономерность проявляется не всегда. В середине 20-го столетия было открыто явление, вошедшее в науку как «отрицательная фаза» пульса. Суть ее заключается в том, что у обследуемых, имеющих хорошую физическую подготовку, на кратковременную эмоциональную нагрузку (в нашем случае на вопрос теста) может наблюдаться двухфазное изменение частоты пульса. Сначала происходит увеличение частоты пульса, а затем она возвращается к исходному уровню, а иногда становится даже ниже его (рис.23).

Например, во время тестирования частота пульса подозреваемого составляла 87 ударов в минуту. После предъявления значимого вопроса она возросла до 95 ударов, с последующим снижением до 79 ударов. В результате «суммарный пульс» во время тестирования практически не меняется. Причем, это «качание» пульса может продолжаться до 3-5 минут. Так как полиграф не проводит мгновенный подсчет средней частоты пульса, то возможны случаи, когда реакция на «значимый» вопрос попадает на отрицательную фазу пульса, и тогда зафиксированные изменения становятся близкими к результатам, полученным при предъявлении «нейтральных вопросов».

Ряд исследований был проведен по уточнению причин еще одной «нестандартной» реакции частоты сердечных сокращений. В стрессовой ситуации, если человек ограничен в возможностях противодействия, возможны случаи, когда на предъявление сильного эмоционального раздражителя частота пульса замедляется. Это связано с тем, что влияние отрицательных эмоций на организм человека носит двухфазный характер. Сначала при незначительных отрицательных эмоциях она возрастает. При неожиданных резких эмоциональных нагрузках частота может снижаться. При очень сильном воздействии на организм отрицательных эмоций возможно не только замедление, но и полная кратковременная остановка сердца (В.В. Фролькс, 1954). Как же это возможно, если усиление эмоционального напряжения введет к возрастанию объема продуктов обмена, и в этой ситуации должен увеличиваться кровоток? Эта проблема организмом человека решается нестандартно. На фоне некоторого снижения частоты пульса резко увеличивается объем крови, выбрасываемой при каждом сердечном сокращении. Проявления такого типа реагирования сердечнососудистой системы очень трудно прогнозировать.

Для повышения точности оценки эмоционального напряжения часто используют не частоту пульса, а его стабильность. Если у человека средняя частота пульса составляет 60 ударов в минуту, то это не значит, что каждую секунду наблюдается один сердечный цикл. На практике периоды между сокращениями сердца не стабильны. Допустим, в нашем примере при частоте 60 за минуту период между отдельными сокращениями может колебаться от 1,5 сек. до 0,8 сек. Обычно, чем больше частота пульса, тем стабильнее его ритм. Для расчета этого показателя берется время между зубцами «R» или вершинами пульсограмм (рис.24). Например, время между R1 и R2 составляет 1,2 сек., R2 и R3 - 1,1 сек. и т.д.

В литературе эта методика называется периодометрией (от слова период). Все интервалы обычно обозначаются как RR. Ритмичность сокращения сердца во многом определяется точностью «работы» нервных структур, обеспечивающих регуляцию частоты сердечных сокращений. Ведущим в этом сложнейшем биокибернетическом процессе является, так называемый, «центр сличения», в который поступает информация о реальном пульсе, и необходимом. На основании этих данных проводится соответствующая коррекция. Допустим, в какой-то момент был задан «значимый» вопрос. Это привело к увеличению эмоционального напряжения. Включились дополнительные биологические структуры, возросло потребление кислорода тканями и выделение СО₂. Для поддержания необходимого уровня жизнеобеспечения поступает «команда» увеличить частоту пульса с 70 до 80. Время прохождения команды занимает около 0,1 секунды. Когда частота пульса достигнет запланированной, поступит команда прекратить увеличение частоты сердечных сокращений. Причем, она опять поступит с отставанием на 0,1 сек. За этот период пульс может возрасти до 81-82 за счет ее «запаздывания» Следовательно, необходимая для организма частота пульса будет все время отличатся от реальной частоты. Эта «нестабильность» (так называемый индекс напряженности Баевского) был использован в полиграфах типа «ЭПОС» для оценки предтестового состояния подозреваемого.

К сожалению, не всегда с ростом эмоционального напряжения увеличивается стабильность сердечного ритма. В книге «Космическая кардиология» приводятся данные космонавта В. Николаевой-Терешковой, полученные на различных этапах перед стартом и непосредственно в полете. При нахождении в макете космического корабля «Восток» частота пульса у нее составляла 72, а нестабильность сердечного ритма равнялась 0,35 секундам. Незадолго перед стартом пульс увеличился до 85 в сек., а нестабильность его вопреки теории P.M. Баевского также выросла до 0,40. Хотя по всем утверждениям увеличение частоты сердечных сокращений должно быть всегда связано с уменьшением разброса сердечного ритма. Следовательно, показатели частоты пульса и его стабильности могут в ответ на эмоциональную нагрузку проявлять тенденцию, как к увеличению, так и к уменьшению. Отсутствие однозначности этих параметров значительно снижает надежность оценки функционального состояния подозреваемого при проведении полиграфных проверок.

Особенно это касается утверждения, о якобы большой информативности так, называемого «индекса напряженности», в расчет которого входят параметры RR интервалов (таблица 10. На первом этапе, с ростом эмоционального напряжения, «индекс» увеличивается, на втором этапе не изменяется, а на третьем наблюдается его снижение.

Так как при проведении полиграфных проверок нам неизвестно, в каком состоянии находится обследуемый, верить «индексу напряжения» опасно.

В выборе информативных признаков для оценки эмоционального напряжения по характеристикам показателей пульса в период с 1730 по 1950 годы прослеживается некоторая стабильность в используемых критериях (таблица 2).

При оценке уровня эмоциональной напряженности по характеристикам пульса информативными признаками могут выступать также изменения таких параметров, как: амплитуда, изменение базовой линии, площадь под кривой, динамика, длина огибающей кривой пульса. Информативным признаком может быть также появление или исчезновение каких-либо «искажений кривой», если они не являются следствием противодействия обследованию