Оценка погрешностей результатов измерения
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
На тему: Измерение артериального давления механическими и автоматическими тонометрами.
Москва, 2011 г.
Теоретическая часть.
Артериальное давление — это давление крови в крупных артериях человека. Различают два показателя артериального давления:
Систолическое (верхнее) артериальное давление (САД) — это уровень давления крови в момент максимального сокращения сердца.
Диастолическое (нижнее) артериальное давление (ДАД) — это уровень давления крови в момент максимального расслабления сердца.
Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, сокращенно мм рт. ст.Значение величины артериального давления 120/80 означает, что величина систолического (верхнего) давления равна 120 мм рт. ст., а величина диастолического (нижнего) артериального давления равна 80 мм рт. ст.
Для чего нужно знать величину артериального давления.
Повышение давления на каждые 10 мм рт. ст. увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний на 30%. У людей с повышенным давлением в 7 раз чаще развиваются нарушения мозгового кровообращения (инсульты), в 4 раза чаще — ишемическая болезнь сердца, в 2 раза чаще поражение сосудов ног. Именно с измерения артериального давления необходимо начинать поиск причины таких частых проявлений дискомфорта, как головная боль, слабость, головокружение. Во многих случаях за давлением необходим постоянный контроль, и измерения следует проводить по нескольку раз в день.
Величина артериального давления постоянно колеблется. Она меняется с каждым ударом сердца в соответствии с его движением. Вы можете думать, что величина Вашего артериального давления постоянна, потому что Вы ее не ощущаете, однако она постоянно меняется. Результаты измерения, полученные утром и вечером, будут разными; показания будут зависеть также от времени года и температуры воздуха. Кроме факторов окружающей среды на величину артериального давления влияет также Ваше психологическое состояние, то есть возбуждение и стресс. Поэтому пусть у Вас не вызывает беспокойства, если измерения будут временно показывать повышенное или пониженное артериальное давление.
Для измерения артериального давления в настоящее время широко используются 2 метода:
Метод Короткова
Этот метод, разработанный русским хирургом Н.С. Коротковым в 1905 году, предусматривает для измерения артериального давления очень простой тонометр, состоящий из механического манометра, манжеты с грушей и фонендоскопа. Метод основан на полном пережатии манжетой плечевой артерии и выслушивании тонов, возникающих при медленном выпускании воздуха из манжеты.
Преимущества:
признан официальным эталоном неинвазивного измерения артериального давления для диагностических целей и при проведении верификации автоматических измерителей артериального давления; высокая устойчивость к движениям руки.
Недостатки:
зависит от индивидуальных особенностей человека, производящего измерение (хорошее зрение, слух, координация системы «руки—зрение—слух»);
чувствителен к шумам в помещении, точности расположения головки фонендоскопа
относительно артерии;
требует непосредственного контакта манжеты и головки микрофона с кожей пациента;
технически сложен (повышается вероятность ошибочных показателей при измерении)
и требует специального обучения.
Осциллометрический метод
Это метод, при котором используются электронные тонометры. Он основан на регистрации тонометром пульсаций давления воздуха, возникающих в манжете при прохождении крови через сдавленный участок артерии.
Преимущества:
не зависит от индивидуальных особенностей человека, производящего измерение (хорошее зрение, слух, координация системы «руки—зрение—слух»); устойчивость к шумовым нагрузкам;
позволяет производить определение артериального давления при выраженном «аускультативном провале», «бесконечном тоне», слабых тонах Короткова;
позволяет производить измерения без потери точности через тонкую ткань одежды;
не требуется специального обучения.
Недостаток:
при измерении рука должна быть неподвижна.
Артериальное давление — один из важнейших показателей функционирования организма, поэтому каждому человеку необходимо знать его величину. Чем выше уровень артериального давления, тем
выше риск развития таких опасных заболеваний, как ишемическая болезнь сердца, инсульт, инфаркт, почечная недостаточность.
Для оценки уровня артериального давления используется классификация Всемирной организации здравоохранения, принятая в 1999 году.
| Категория артериального давления | Систолическое(верхнее) артериальное давление мм рт. ст. | Диастолическое (нижнее) артериальное давление мм рт. ст. |
| Норма | ||
| Оптимальное | Менее 120 | Менее 80 |
| Нормальное | Менее 130 | Менее 85 |
| Повышенное нормальное | 130-139 | 85-89 |
| Гипертония | ||
| 1 степень(мягкая) | 140-159 | 90-99 |
| 2 степень(умеренная) | 160-179 | 100-109 |
| 3 степень (тяжелая) | Более 180 | Более 110 |
| Пограничная | 140-149 | Менее 90 |
| Изолированная систолическая гипертония | Более 140 | Менее 90 |
Если систолическое и диастолическое артериальное давление оказывается в различных категориях, выбирается высшая категория.
Правила проведения измерений артериального давления.
за 30 минут перед измерением необходимо исключить прием пищи, курение, физическое напряжение и воздействие холода;
перед измерением давления необходимо спокойно посидеть или полежать (в зависимости от выбранного положения тела, при котором будет производиться измерение) и расслабиться;
измерение начинается через 5 минут после отдыха в вышеуказанном положении;
при измерении давления в положении сидя спина должна иметь опору, т. к. любые формы изометрических упражнений вызывают немедленное повышение артериального давления. Средняя точка плеча должна находиться на уровне сердца (4-е межреберье);
в положении лёжа рука должна располагаться вдоль тела и быть слегка поднятой до уровня, соответствующего середине груди (под плечо и локоть можно подложить небольшую подушечку);
во время измерения нельзя разговаривать и делать резкие движения;
если проводится серия измерений, рекомендуется менять первоначальное положение. Интервал между измерениями должен составлять не менее 15 секунд. (Рекомендуемый интервал — 1 минута).
В паузах между измерениями желательно ослабить манжету.
Меры предосторожности:
Желательно измерять артериальное давление, когда Вы находитесь в расслабленном состоянии, через 1-2 часа после еды.
Если Вы приняли ванну или душ, а также выпили алкогольный напиток, Ваше артериальное давление изменится.
Артериальное давление повышается перед мочеиспусканием, поэтому производите измерения через несколько минут после мочеиспускания.
Артериальное давление повышается, когда в помещении холодно. Для измерения давления поддерживайте в помещении температуру около 20 °С.
На измерение могут влиять электромагнитные поля. Не держите мобильный телефон вблизи тонометра во время измерения давления.
Артериальное давление слегка повышается сразу после того, как Вы выпили кофе или чай или покурили.
Артериальное давление стабилизируется после 5-6 глубоких вдохов перед измерением. Не производите измерение, пока Ваше дыхание не нормализуется.
Не производите измерения непрерывно в течение длительного времени.
Не повышайте свое брюшное давление. Результаты измерения артериального давления могут оказаться выше, если Вы сгибаете спину (например, Вы сидите на диване и пользуетесь для измерения низким столом), сидите, положив ногу на ногу на стуле или поджав ноги по-турецки на ковре. В этом случае результаты измерения артериального давления не будут соответствовать его нормальной величине.
Измерение артериального давления в положении лежа. Лучше всего производить измерения сидя, однако, если Вы хотите измерить артериальное давление лежа, учтите, что результаты измерения могут отличаться от полученных при измерении в сидячем положении. Если Вы измеряете давление лежа, положите руку, на которую надета манжета, вдоль тела.
Цель работы и описание измерительных установок.
Целью данной работы является ознакомление с различными способами измерения артериального давление, изучение принципа работы механического и электронного тонометров и различий методов измерения артериального давления.
Тонометр «механический» для измерения артериального давления по методу Короткова.
Состоит из манжеты, надеваемой на руку пациенту, устройства для нагнетания воздуха в манжету и манометра, измеряющего давление воздуха в манжете. Также, тонометр оснащается стетоскопом.
На плечо накладывается манжета тонометра, в нее вручную при помощи резиновой груши нагнетается воздух. Фонендоскоп определяет тоны, а циферблат показывает цифровые значения.
«Элеткронный» тонометр.
Может быть представлен как автоматическим, так и полуавтоматическим экземпляром.
Для того чтобы измерить давление с помощью автоматического тонометра, достаточно лишь надеть его манжету на плечо или запястье и привести прибор в действие с помощью кнопки. Тонометр самостоятельно измеряет уровень давления, а результаты отразятся на жидкокристаллическом дисплее.
Для полуавтоматического экземпляра нагнетание воздуха в манжету производится вручную.
Методика выполнения лабораторной работы:
Лабораторная работа выполняется в паре, т.к. наиболее точный результат измерения достигается при полной неподвижности человека, давление которого измеряется в данный момент.
Для выполнения лабораторной работы произведите по 3 серии из 6-и повторных измерений (3 для механического манометра, 3 для автоматического) для положений:
1. Стоя
2. Сидя
3. Лежа
Запишите результаты в таблицу 1.
| Механический манометр | Автоматический манометр | ||||
| Положение тела при измерении: стоя | |||||
| Время измерения | САД | ДАД | Время измерения | САД | ДАД |
| Положение тела при измерении: сидя | |||||
| Время измерения | САД | ДАД | Время измерения | САД | ДАД |
| Положение тела при измерении: лежа | |||||
| Время измерения | САД | ДАД | Время измерения | САД | ДАД |
Таблица 1. Протокол проведенных измерений
Постройте графики, где по оси абсцисс САД и ДАД в мм рт. ст., а по оси ординат время проведения измерений для автоматического и механического измерительного прибора во времени; сравните изменения АД в зависимости от положения тела.
Пример построения графика измерения АД
Таблица 1.
| n | α | n | α | ||||||
| 0,8 | 0,9 | 0,95 | 0,98 | 0,8 | 0,9 | 0,95 | 0,98 | ||
| 1,9 | 2,9 | 4,3 | 7,0 | 1,5 | 2,0 | 2,6 | 3,4 | ||
| 1,6 | 2,4 | 3,2 | 4,5 | 1,4 | 1,9 | 2,4 | 3,1 | ||
| 1,5 | 2,1 | 2,8 | 3,7 | 1,4 | 1,9 | 2,4 | 3,9 |
Пользуясь данными таблицы, можно:
1) определить доверительный интервал, задаваясь определенной вероятностью;
2) выбрать доверительный интервал и определить доверительную вероятность.
При косвенных измерениях среднюю квадратичную ошибку среднего арифметического значения функции 
вычисляют по формуле
. (5)
Доверительный интервал и доверительная вероятность определяются так же, как и в случае прямых измерений.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
На тему: Измерение артериального давления механическими и автоматическими тонометрами.
Москва, 2011 г.
Теоретическая часть.
Артериальное давление — это давление крови в крупных артериях человека. Различают два показателя артериального давления:
Систолическое (верхнее) артериальное давление (САД) — это уровень давления крови в момент максимального сокращения сердца.
Диастолическое (нижнее) артериальное давление (ДАД) — это уровень давления крови в момент максимального расслабления сердца.
Артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, сокращенно мм рт. ст.Значение величины артериального давления 120/80 означает, что величина систолического (верхнего) давления равна 120 мм рт. ст., а величина диастолического (нижнего) артериального давления равна 80 мм рт. ст.
Для чего нужно знать величину артериального давления.
Повышение давления на каждые 10 мм рт. ст. увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний на 30%. У людей с повышенным давлением в 7 раз чаще развиваются нарушения мозгового кровообращения (инсульты), в 4 раза чаще — ишемическая болезнь сердца, в 2 раза чаще поражение сосудов ног. Именно с измерения артериального давления необходимо начинать поиск причины таких частых проявлений дискомфорта, как головная боль, слабость, головокружение. Во многих случаях за давлением необходим постоянный контроль, и измерения следует проводить по нескольку раз в день.
Величина артериального давления постоянно колеблется. Она меняется с каждым ударом сердца в соответствии с его движением. Вы можете думать, что величина Вашего артериального давления постоянна, потому что Вы ее не ощущаете, однако она постоянно меняется. Результаты измерения, полученные утром и вечером, будут разными; показания будут зависеть также от времени года и температуры воздуха. Кроме факторов окружающей среды на величину артериального давления влияет также Ваше психологическое состояние, то есть возбуждение и стресс. Поэтому пусть у Вас не вызывает беспокойства, если измерения будут временно показывать повышенное или пониженное артериальное давление.
Для измерения артериального давления в настоящее время широко используются 2 метода:
Метод Короткова
Этот метод, разработанный русским хирургом Н.С. Коротковым в 1905 году, предусматривает для измерения артериального давления очень простой тонометр, состоящий из механического манометра, манжеты с грушей и фонендоскопа. Метод основан на полном пережатии манжетой плечевой артерии и выслушивании тонов, возникающих при медленном выпускании воздуха из манжеты.
Преимущества:
признан официальным эталоном неинвазивного измерения артериального давления для диагностических целей и при проведении верификации автоматических измерителей артериального давления; высокая устойчивость к движениям руки.
Недостатки:
зависит от индивидуальных особенностей человека, производящего измерение (хорошее зрение, слух, координация системы «руки—зрение—слух»);
чувствителен к шумам в помещении, точности расположения головки фонендоскопа
относительно артерии;
требует непосредственного контакта манжеты и головки микрофона с кожей пациента;
технически сложен (повышается вероятность ошибочных показателей при измерении)
и требует специального обучения.
Осциллометрический метод
Это метод, при котором используются электронные тонометры. Он основан на регистрации тонометром пульсаций давления воздуха, возникающих в манжете при прохождении крови через сдавленный участок артерии.
Преимущества:
не зависит от индивидуальных особенностей человека, производящего измерение (хорошее зрение, слух, координация системы «руки—зрение—слух»); устойчивость к шумовым нагрузкам;
позволяет производить определение артериального давления при выраженном «аускультативном провале», «бесконечном тоне», слабых тонах Короткова;
позволяет производить измерения без потери точности через тонкую ткань одежды;
не требуется специального обучения.
Недостаток:
при измерении рука должна быть неподвижна.
Артериальное давление — один из важнейших показателей функционирования организма, поэтому каждому человеку необходимо знать его величину. Чем выше уровень артериального давления, тем
выше риск развития таких опасных заболеваний, как ишемическая болезнь сердца, инсульт, инфаркт, почечная недостаточность.
Для оценки уровня артериального давления используется классификация Всемирной организации здравоохранения, принятая в 1999 году.
| Категория артериального давления | Систолическое(верхнее) артериальное давление мм рт. ст. | Диастолическое (нижнее) артериальное давление мм рт. ст. |
| Норма | ||
| Оптимальное | Менее 120 | Менее 80 |
| Нормальное | Менее 130 | Менее 85 |
| Повышенное нормальное | 130-139 | 85-89 |
| Гипертония | ||
| 1 степень(мягкая) | 140-159 | 90-99 |
| 2 степень(умеренная) | 160-179 | 100-109 |
| 3 степень (тяжелая) | Более 180 | Более 110 |
| Пограничная | 140-149 | Менее 90 |
| Изолированная систолическая гипертония | Более 140 | Менее 90 |
Если систолическое и диастолическое артериальное давление оказывается в различных категориях, выбирается высшая категория.
Правила проведения измерений артериального давления.
за 30 минут перед измерением необходимо исключить прием пищи, курение, физическое напряжение и воздействие холода;
перед измерением давления необходимо спокойно посидеть или полежать (в зависимости от выбранного положения тела, при котором будет производиться измерение) и расслабиться;
измерение начинается через 5 минут после отдыха в вышеуказанном положении;
при измерении давления в положении сидя спина должна иметь опору, т. к. любые формы изометрических упражнений вызывают немедленное повышение артериального давления. Средняя точка плеча должна находиться на уровне сердца (4-е межреберье);
в положении лёжа рука должна располагаться вдоль тела и быть слегка поднятой до уровня, соответствующего середине груди (под плечо и локоть можно подложить небольшую подушечку);
во время измерения нельзя разговаривать и делать резкие движения;
если проводится серия измерений, рекомендуется менять первоначальное положение. Интервал между измерениями должен составлять не менее 15 секунд. (Рекомендуемый интервал — 1 минута).
В паузах между измерениями желательно ослабить манжету.
Меры предосторожности:
Желательно измерять артериальное давление, когда Вы находитесь в расслабленном состоянии, через 1-2 часа после еды.
Если Вы приняли ванну или душ, а также выпили алкогольный напиток, Ваше артериальное давление изменится.
Артериальное давление повышается перед мочеиспусканием, поэтому производите измерения через несколько минут после мочеиспускания.
Артериальное давление повышается, когда в помещении холодно. Для измерения давления поддерживайте в помещении температуру около 20 °С.
На измерение могут влиять электромагнитные поля. Не держите мобильный телефон вблизи тонометра во время измерения давления.
Артериальное давление слегка повышается сразу после того, как Вы выпили кофе или чай или покурили.
Артериальное давление стабилизируется после 5-6 глубоких вдохов перед измерением. Не производите измерение, пока Ваше дыхание не нормализуется.
Не производите измерения непрерывно в течение длительного времени.
Не повышайте свое брюшное давление. Результаты измерения артериального давления могут оказаться выше, если Вы сгибаете спину (например, Вы сидите на диване и пользуетесь для измерения низким столом), сидите, положив ногу на ногу на стуле или поджав ноги по-турецки на ковре. В этом случае результаты измерения артериального давления не будут соответствовать его нормальной величине.
Измерение артериального давления в положении лежа. Лучше всего производить измерения сидя, однако, если Вы хотите измерить артериальное давление лежа, учтите, что результаты измерения могут отличаться от полученных при измерении в сидячем положении. Если Вы измеряете давление лежа, положите руку, на которую надета манжета, вдоль тела.
Цель работы и описание измерительных установок.
Целью данной работы является ознакомление с различными способами измерения артериального давление, изучение принципа работы механического и электронного тонометров и различий методов измерения артериального давления.
Тонометр «механический» для измерения артериального давления по методу Короткова.
Состоит из манжеты, надеваемой на руку пациенту, устройства для нагнетания воздуха в манжету и манометра, измеряющего давление воздуха в манжете. Также, тонометр оснащается стетоскопом.
На плечо накладывается манжета тонометра, в нее вручную при помощи резиновой груши нагнетается воздух. Фонендоскоп определяет тоны, а циферблат показывает цифровые значения.
«Элеткронный» тонометр.
Может быть представлен как автоматическим, так и полуавтоматическим экземпляром.
Для того чтобы измерить давление с помощью автоматического тонометра, достаточно лишь надеть его манжету на плечо или запястье и привести прибор в действие с помощью кнопки. Тонометр самостоятельно измеряет уровень давления, а результаты отразятся на жидкокристаллическом дисплее.
Для полуавтоматического экземпляра нагнетание воздуха в манжету производится вручную.
Методика выполнения лабораторной работы:
Лабораторная работа выполняется в паре, т.к. наиболее точный результат измерения достигается при полной неподвижности человека, давление которого измеряется в данный момент.
Для выполнения лабораторной работы произведите по 3 серии из 6-и повторных измерений (3 для механического манометра, 3 для автоматического) для положений:
1. Стоя
2. Сидя
3. Лежа
Запишите результаты в таблицу 1.
| Механический манометр | Автоматический манометр | ||||
| Положение тела при измерении: стоя | |||||
| Время измерения | САД | ДАД | Время измерения | САД | ДАД |
| Положение тела при измерении: сидя | |||||
| Время измерения | САД | ДАД | Время измерения | САД | ДАД |
| Положение тела при измерении: лежа | |||||
| Время измерения | САД | ДАД | Время измерения | САД | ДАД |
Таблица 1. Протокол проведенных измерений
Постройте графики, где по оси абсцисс САД и ДАД в мм рт. ст., а по оси ординат время проведения измерений для автоматического и механического измерительного прибора во времени; сравните изменения АД в зависимости от положения тела.
Пример построения графика измерения АД
Оценка погрешностей результатов измерения
- Погрешности измерений и их типы
Любые измерения всегда производятся с какими-то погрешностями, связанными с ограниченной точностью измерительных приборов, неправильным выбором, и погрешностью метода измерений, физиологией экспериментатора, особенностями измеряемых объектов, изменением условий измерения и т.д. Поэтому в задачу измерения входит нахождение не только самой величины, но и погрешности измерения, т.е. интервала, в котором вероятнее всего находится истинное значение измеряемой величины. Например, при измерении отрезка времени t секундомером с ценой деления 0,2 с можно сказать, что истинное значение его находится в интервале от 
с до 
с. Таким образом, измеряемая величина всегда содержит в себе некоторую погрешность 
, где 
и X – соответственно истинное и измеренное значения исследуемой величины. Величина 
называется абсолютной погрешностью(ошибкой) измерения, а выражение 
, характеризующее точность измерения, называется относительной погрешностью.
Вполне естественно стремление экспериментатора произвести всякое измерение с наибольшей достижимой точностью, однако такой подход не всегда целесообразен. Чем точнее мы хотим измерить ту ил иную величину, тем сложнее приборы мы должны использовать, тем больше времени потребуют эти измерения. Поэтому точность окончательного результата должна соответствовать цели проводимого эксперимента. Теория погрешностей дает рекомендации, как следует вести измерения и как обрабатывать результаты, чтобы величина погрешности была минимальной.