Jak działa ciśnieniomierz?

Co właściwie mierzy ciśnieniomierz?

Zanim przejdę do mechaniki, warto ustalić, co tak naprawdę jest mierzone, bo to klucz do zrozumienia całej reszty. Ciśnieniomierz, fachowo zwany sfigmomanometrem, mierzy ciśnienie tętnicze, czyli nacisk, jaki przepływająca krew wywiera na ściany tętnic. Nie jest to jedna wartość, lecz dwie, i stąd biorą się dwie liczby na wyświetlaczu.

Pierwsza, wyższa liczba to ciśnienie skurczowe. Odpowiada ono momentowi, w którym serce się kurczy i wyrzuca krew do tętnic, więc nacisk na ściany naczyń jest największy. Druga, niższa liczba to ciśnienie rozkurczowe, panujące w naczyniach wtedy, gdy serce odpoczywa między uderzeniami i napełnia się krwią. Zapisuje się je w milimetrach słupa rtęci, w skrócie mmHg, co jest pozostałością po pierwszych aparatach, w których ciśnienie odczytywano z wysokości słupka rtęci. Orientacyjnie prawidłowe ciśnienie dorosłego to okolice 120/80 mmHg, choć normy zależą od wieku i stanu zdrowia, a interpretację wyników najlepiej zostawić lekarzowi.

Cała pomysłowość pomiaru polega na tym, że robi się go bezkrwawo, od zewnątrz, bez nakłuwania tętnicy. Zamiast bezpośrednio sięgać do naczynia, urządzenie posługuje się sprytnym pośrednikiem: nadmuchiwanym mankietem, który najpierw zaciska tętnicę, a potem stopniowo ją uwalnia, obserwując, przy jakim ciśnieniu krew zaczyna i kończy przeciskać się przez zwężone naczynie.

Skąd wziął się pomiar ciśnienia mankietem?

Ta historia tłumaczy, dlaczego dzisiejsze aparaty działają tak, a nie inaczej, bo współczesny ciśnieniomierz to wciąż udoskonalona wersja pomysłu sprzed ponad stu lat. Pierwszy nadający się do praktyki aparat skonstruował w 1896 roku włoski pediatra Scipione Riva-Rocci. Wcześniej ciśnienie mierzono brutalnie, otwierając tętnicę i obserwując, jak wysoko krew wzniesie się w szklanej rurce.

Riva-Rocci zastąpił to nadmuchiwanym mankietem połączonym z rurką wypełnioną rtęcią. Mankiet zaciskał ramię, a badający wyczuwał palcami, kiedy tętno poniżej mankietu znika i kiedy wraca przy spuszczaniu powietrza. To była rewolucja: pomiar stał się bezpieczny i bezbolesny. Na pamiątkę jego nazwiska wynik pomiaru do dziś bywa oznaczany skrótem RR. Metoda miała jednak ograniczenie, bo wyczuwanie tętna palcem pozwalało w miarę pewnie ustalić ciśnienie skurczowe, ale gorzej radziło sobie z rozkurczowym.

Przełom przyszedł w 1905 roku za sprawą rosyjskiego lekarza Nikołaja Korotkowa, który dołożył do mankietu stetoskop. Zamiast wyczuwać tętno palcem, zaczął wsłuchiwać się w charakterystyczne dźwięki pojawiające się i znikające w uciśniętej tętnicy. Ta modyfikacja, zwana metodą osłuchową lub metodą Korotkowa, do dziś stanowi punkt odniesienia, mimo że rtęciową rurkę zastąpił najpierw wskaźnik zegarowy, a potem wyświetlacz, a ludzkie ucho w automatach wyręczyły czujniki.

Jak działa metoda osłuchowa, czyli tony Korotkowa?

To jest serce klasycznego pomiaru, ten, który robi lekarz albo pielęgniarka stetoskopem, i warto zrozumieć stojącą za nim fizykę, bo bez niej cała reszta jest tylko zapamiętywaniem procedury. Zacznijmy od tego, że w normalnych warunkach krew płynie przez tętnicę spokojnie, równym, uporządkowanym strumieniem, który fachowo nazywa się przepływem laminarnym. Taki przepływ jest cichy.

Gdy mankiet napompuje się powyżej ciśnienia skurczowego, całkowicie zaciska tętnicę i przepływ ustaje. Teraz badający zaczyna powoli spuszczać powietrze, zalecane tempo to około 2 do 3 mmHg na sekundę. W momencie, gdy ciśnienie w mankiecie spada tuż poniżej ciśnienia skurczowego, krew zaczyna przeciskać się przez wciąż mocno zwężone naczynie. I tu dzieje się rzecz kluczowa: przepływając przez wąską szczelinę, krew gwałtownie przyspiesza, a uporządkowany strumień zamienia się w przepływ turbulentny, czyli burzliwy i wirowy. Te wiry wywołują drgania, które jako słyszalne stuki dochodzą przez stetoskop. To są właśnie tony Korotkowa.

Korotkow wyróżnił pięć faz tych dźwięków. Pierwsza faza, czyli pojawienie się pierwszych wyraźnych stuków, wyznacza ciśnienie skurczowe. W miarę dalszego spuszczania powietrza dźwięki zmieniają charakter, by w piątej fazie całkowicie zniknąć, gdy tętnica jest już na tyle otwarta, że przepływ wraca do spokojnego, cichego, laminarnego. Moment zaniku tonów to ciśnienie rozkurczowe. Innymi słowy, badający nie słyszy „ciśnienia”, tylko słyszy hałas turbulencji, który pojawia się i znika dokładnie na granicach obu wartości. Według wytycznych europejskich towarzystw nadciśnieniowych to właśnie metoda osłuchowa pozostaje wzorcem dokładności.

Jak działa ciśnieniomierz automatyczny, czyli metoda oscylometryczna?

Większość domowych aparatów, te z jednym przyciskiem i bez stetoskopu, działa zupełnie inaczej, i to rozróżnienie umyka wielu użytkownikom. Automat nie słucha tonów Korotkowa, bo nie ma mikrofonu nasłuchującego dźwięków przepływu. Zamiast tego mierzy drgania, czyli oscylacje, przenoszone z pulsującej ściany tętnicy na powietrze w mankiecie. Stąd nazwa: metoda oscylometryczna.

Mechanizm wygląda tak. Aparat napełnia mankiet powyżej ciśnienia skurczowego, a potem stopniowo wypuszcza powietrze. Gdy krew zaczyna przeciskać się przez tętnicę, jej tętniąca ściana wprawia w drgania słup powietrza w mankiecie. Czujnik ciśnienia rejestruje te wahania, a mikroprocesor analizuje, jak rosną i maleją w trakcie spuszczania powietrza. Oscylacje są najsłabsze, gdy mankiet mocno ściska, najsilniejsze w pewnym punkcie pośrednim, a potem znów słabną. Tu jest niuans, o którym rzadko się mówi: punkt maksymalnych oscylacji odpowiada średniemu ciśnieniu tętniczemu, a nie skurczowemu czy rozkurczowemu. Te dwie wartości, które widzisz na ekranie, urządzenie wylicza pośrednio, na podstawie wbudowanego algorytmu i charakterystycznego kształtu narastania oraz zaniku drgań.

To ma poważną konsekwencję. Metoda oscylometryczna nie mierzy ciśnienia skurczowego i rozkurczowego wprost, tylko je szacuje. Różni producenci stosują różne algorytmy, dlatego dwa różne automaty mogą pokazać nieco inne wyniki u tej samej osoby. To nie musi oznaczać, że któryś jest zepsuty, lecz że inaczej interpretuje ten sam zapis drgań. Bywa to też przyczyną sytuacji, w której aparat pompuje mankiet dwa razy: jeśli pierwszy pomiar dał zapis trudny do jednoznacznej interpretacji, urządzenie dopompowuje i próbuje jeszcze raz.

Czym różnią się rodzaje ciśnieniomierzy?

Skoro istnieją dwie metody i kilka konstrukcji, warto je uporządkować, bo wybór aparatu realnie wpływa na wiarygodność pomiaru. Najprościej podzielić je według metody działania i miejsca pomiaru.

Ciśnieniomierze manualne, czyli zegarowe i dawne rtęciowe, działają metodą osłuchową i wymagają stetoskopu oraz wprawy. Są bardzo dokładne i trwałe, bo nie mają elektroniki, dlatego króluje w gabinetach i u pielęgniarek. Ciśnieniomierze automatyczne i półautomatyczne działają oscylometrycznie i są wygodne, bo cały pomiar wykonują same, bez interpretowania dźwięków. Wśród nich osobną grupę stanowią aparaty naramienne, z mankietem na ramieniu, oraz nadgarstkowe, z mankietem na przegubie. Istnieją też konstrukcje hybrydowe, łączące mikrofon do metody osłuchowej z czujnikiem oscylometrycznym, które same przełączają się między metodami, gdy tętno jest słabo słyszalne.

Co do miejsca pomiaru, generalnie dokładniejsze są aparaty naramienne, bo tętnica ramienna leży głębiej i stabilniej. Ciśnieniomierze nadgarstkowe bywają wygodne dla osób mniej sprawnych ruchowo albo mierzących często w podróży, ale do ich wyników trzeba podchodzić ostrożniej. Cieńsze naczynia nadgarstka są bardziej wrażliwe na zmiany związane z miażdżycą, częstszą u osób starszych, dlatego u tej grupy aparat nadgarstkowy łatwiej zawyża lub zaniża wynik. Dla osób z zaburzeniami rytmu serca przydatne są aparaty z technologią wykrywania nieregularnego tętna, oznaczaną często jako PAD, które ostrzegają symbolem, gdy puls podczas pomiaru był nierówny.

Z jakich części składa się ciśnieniomierz i po co one są?

Znajomość budowy pomaga zrozumieć, gdzie najłatwiej o błąd, bo większość pomyłek bierze się z jednego, niepozornego elementu. Wspólnym sercem wszystkich aparatów jest mankiet, czyli opaska zakładana na ramię lub nadgarstek, zapinana zwykle na rzep. W jego wnętrzu kryje się elastyczny balon, który pompowany powietrzem zaciska kończynę. Do mankietu prowadzi rurka doprowadzająca powietrze.

W aparatach manualnych powietrze tłoczy się ręcznie gumową gruszką z zaworem, a ciśnienie odczytuje z wyskalowanego manometru zegarowego. W automatach pompowaniem i spuszczaniem powietrza steruje wbudowana pompka i zawór sterowane elektronicznie, a sercem urządzenia jest czujnik ciśnienia połączony z mikroprocesorem, który analizuje sygnał i wyświetla wynik. Aparat osłuchowy ma dodatkowo stetoskop, czasem zintegrowany z mankietem, do wsłuchiwania się w tony Korotkowa.

Najważniejszy, a najczęściej lekceważony element to rozmiar mankietu. Musi pasować do obwodu ramienia, bo źle dobrany fałszuje wynik niezależnie od jakości elektroniki. Zbyt wąski lub za ciasny mankiet potrafi zawyżyć pomiar, a zbyt szeroki zaniżyć. Z praktyki przyjmuje się, że szerokość poduszki powinna odpowiadać około 0,4 obwodu ramienia. To dlatego osoby o bardzo szczupłych lub bardzo masywnych ramionach powinny świadomie dobierać mankiet w rozmiarze S albo XL, zamiast korzystać z uniwersalnego, który u nich po prostu kłamie.

Dlaczego ten sam ciśnieniomierz pokazuje różne wyniki?

To pytanie zadaje sobie chyba każdy, kto zmierzył ciśnienie dwa razy z rzędu i dostał inne liczby, i odpowiedź rzadko leży w samym aparacie. Ciśnienie tętnicze nie jest stałe, tylko nieustannie się zmienia, reagując na oddech, emocje, pozycję ciała czy nawet to, że właśnie skupiasz się na pomiarze. Dlatego dwa pomiary w odstępie minuty naturalnie się różnią, a wiarygodny obraz daje dopiero seria pomiarów uśredniona w czasie.

Sporo błędów wynika z techniki, nie z urządzenia. Pomiar tuż po wysiłku, kawie czy papierosie zawyża wynik, dlatego przed badaniem warto kilka minut odpocząć. Znaczenie ma pozycja: ręka powinna spoczywać swobodnie podparta, mankiet na wysokości serca, plecy oparte, nogi nieskrzyżowane. Rozmowa w trakcie pomiaru i pełny pęcherz również podnoszą odczyt. Osobnym zjawiskiem jest tak zwany efekt białego fartucha, gdy sama obecność personelu medycznego podnosi ciśnienie, przez co pomiary w gabinecie bywają wyższe niż domowe.

Są też ograniczenia samych metod. Automaty oscylometryczne bywają zawodne u osób z arytmią, bo nieregularne tętno zaburza zapis drgań, a w niektórych stanach, jak ciężkie powikłania ciąży, potrafią zaniżać wartości w stosunku do pomiaru osłuchowego. To nie znaczy, że automat jest bezużyteczny, tylko że w określonych sytuacjach lekarz świadomie sięga po metodę osłuchową. Warto też pamiętać, że domowy ciśnieniomierz to wyrób medyczny, którego dokładność potwierdza się w badaniach walidacyjnych według uznanych protokołów. Wybierając aparat, lepiej szukać modelu z taką walidacją niż najtańszego z półki, bo to ona, a nie liczba funkcji, decyduje o tym, czy wynik jest godny zaufania.

Przykład z praktyki: dlaczego automat babci zawsze pokazywał za dużo

Pokażę, jak te teoretyczne źródła błędu schodzą się w jednej, typowej sytuacji. Pan Andrzej kupił mamie automatyczny ciśnieniomierz nadgarstkowy, bo był tani i wygodny. Mama, osiemdziesięciolatka, regularnie dostawała wyniki rzędu 160/95, wpadała w panikę i dzwoniła do syna. Lekarz rodzinny, mierząc ciśnienie w gabinecie aparatem naramiennym ze stetoskopem, dostawał jednak około 140/85.

Złożyły się na to trzy rzeczy, które po kolei opisałem wcześniej. Po pierwsze, aparat nadgarstkowy u osoby starszej, z naczyniami zmienionymi miażdżycowo, z natury bywa mniej wiarygodny i łatwiej zawyża. Po drugie, mama mierzyła ciśnienie zaraz po wejściu po schodach i w trakcie rozmowy z synem przez telefon, czyli w warunkach, które podnoszą odczyt. Po trzecie, trzymała rękę opuszczoną wzdłuż ciała, znacznie poniżej serca, co przy nadgarstku potrafi dodać kilkanaście jednostek. Po zamianie aparatu na naramienny z poprawnie dobranym mankietem, mierzeniu po pięciu minutach odpoczynku, w ciszy, z ręką podpartą na stole na wysokości serca, wyniki spadły do okolic gabinetowych.

Morał jest prosty i wart więcej niż niejedna funkcja w aparacie: zanim uznasz, że masz wysokie ciśnienie albo że urządzenie kłamie, sprawdź metodę, miejsce i technikę pomiaru. Sam ciśnieniomierz był sprawny. Zawodził sposób, w jaki go używano, i typ nieodpowiedni dla wieku pacjentki.

Na koniec, co warto zapamiętać o działaniu ciśnieniomierza

Pod prostą obudową ciśnieniomierza kryje się stuletni pomysł: zacisnąć tętnicę mankietem, a potem powoli ją uwalniać i wychwycić moment, w którym krew zaczyna i przestaje przeciskać się przez zwężone naczynie. Aparat osłuchowy robi to przez stetoskop, słuchając tonów Korotkowa, czyli hałasu turbulentnego przepływu, a faza pierwsza wyznacza ciśnienie skurczowe, a piąta rozkurczowe. Automat oscylometryczny mierzy zamiast tego drgania słupa powietrza i wylicza obie wartości algorytmem, co czyni go wygodnym, ale i bardziej zależnym od warunków pomiaru.

Trzy rzeczy warto wynieść z tego tekstu. Po pierwsze, dwie liczby na wyświetlaczu to ciśnienie skurczowe i rozkurczowe, a automat ich nie mierzy wprost, tylko szacuje, dlatego różne aparaty mogą dawać nieco różne wyniki. Po drugie, rozmiar mankietu i miejsce pomiaru ważą więcej niż liczba funkcji, a aparat naramienny jest zwykle pewniejszy od nadgarstkowego, zwłaszcza u osób starszych. Po trzecie, jeśli wyniki skaczą, najpierw podejrzewaj technikę pomiaru, a nie urządzenie, i opieraj się na serii spokojnych pomiarów, a interpretację zostaw lekarzowi.

Artykuł ma charakter informacyjny i nie zastępuje porady lekarskiej. Interpretację wyników ciśnienia oraz dobór metody pomiaru w indywidualnej sytuacji zdrowotnej warto skonsultować z lekarzem.

Najczęściej zadawane pytania:

Poniżej zebrałem krótkie, konkretne odpowiedzi na pytania, które najczęściej pojawiają się przy działaniu i używaniu ciśnieniomierza.

Dlaczego ciśnieniomierz pompuje mankiet dwa razy?

Najczęściej dlatego, że pierwszy pomiar dał zapis drgań trudny do jednoznacznej interpretacji lub początkowe napompowanie było za niskie. Aparat dopompowuje wtedy mankiet, aby pewniej uchwycić ciśnienie skurczowe i powtórzyć analizę.

Który ciśnieniomierz jest dokładniejszy, naramienny czy nadgarstkowy?

Zwykle naramienny, ponieważ tętnica ramienna leży głębiej i stabilniej, a pomiar mniej zależy od ułożenia ręki. Nadgarstkowy bywa wygodniejszy, ale łatwiej zawyża lub zaniża wynik, szczególnie u osób starszych ze zmianami miażdżycowymi.

Czy ciśnieniomierz automatyczny jest tak dokładny jak ten lekarski?

Dobry, walidowany automat naramienny daje wiarygodne wyniki w codziennej kontroli. W diagnostyce i przy zaburzeniach rytmu serca za wzorzec wciąż uznaje się metodę osłuchową, dlatego lekarze w takich sytuacjach często sięgają po aparat ze stetoskopem.

Co oznaczają dwie liczby na wyświetlaczu ciśnieniomierza?

Pierwsza, wyższa to ciśnienie skurczowe, czyli nacisk krwi w chwili skurczu serca. Druga, niższa to ciśnienie rozkurczowe, panujące między uderzeniami, gdy serce odpoczywa. Trzecia wartość, jeśli się pojawia, to zwykle puls.

Dlaczego dwa pomiary z rzędu dają różne wyniki?

Ciśnienie krwi naturalnie się zmienia z minuty na minutę pod wpływem oddechu, emocji i pozycji ciała. Różnica między kolejnymi pomiarami jest normalna, dlatego miarodajny obraz daje seria spokojnych pomiarów, a nie pojedynczy odczyt.

Czy rozmiar mankietu naprawdę wpływa na wynik?

Tak, i to znacząco. Zbyt wąski lub za ciasny mankiet zawyża pomiar, a zbyt szeroki zaniża. Szerokość poduszki powinna odpowiadać około 0,4 obwodu ramienia, dlatego osoby o bardzo szczupłych lub masywnych ramionach powinny dobrać mankiet odpowiedniego rozmiaru.

Czy ciśnieniomierz nadaje się dla osoby z arytmią?

Standardowy automat oscylometryczny bywa przy arytmii zawodny, bo nieregularne tętno zaburza zapis drgań. Lepiej sprawdza się aparat z funkcją wykrywania nieregularnego tętna albo pomiar metodą osłuchową, którą stosują lekarze.