24.04.2013 Views

LA MISURA DELLA PRESSIONE ARTERIOSA Mercede ... - inrim

LA MISURA DELLA PRESSIONE ARTERIOSA Mercede ... - inrim

LA MISURA DELLA PRESSIONE ARTERIOSA Mercede ... - inrim

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

LA MISURA DELLA PRESSIONE ARTERIOSA

Mercede Bergoglio, Anita Calcatelli

I.N.RI.M.

1. Cos’è la pressione ematica

Come tutti i liquidi anche il sangue esercita una pressione idrostatica sulle pareti del

contenitore cioè sulle pareti dei vasi che sono i canali di trasporto e che formano un

sistema chiuso di tubi elastici in cui circola, appunto, il sangue.

Dunque la pressione si può definire come la forza con cui il sangue agisce sulle pareti

dei vasi e il cuore, con le sue due azioni di pompaggio, fornisce l’energia per il flusso

sanguigno. La circolazione sanguigna, che é dovuta alla compressione del sangue

sotto l’azione della contrazione ventricolare del cuore e dei muscoli delle arterie, è

organizzata in due processi circolari collegati in serie: la circolazione sistemica e la

circolazione polmonare.

Ogni classe di vasi sanguigni ha un proprio valore di

pressione per cui si hanno pressione arteriosa, venosa e

capillare. La pressione del sangue nel circuito sistemico

decresce dall’aorta fino alla fine del circolo, nell’atrio destro.

La pressione nella circolazione polmonare è più bassa che

nella circolazione sistemica e c’è un gradiente di pressione

tra il ventricolo destro e l’atrio sinistro per permettere lo

scorrimento del sangue.

Quando si parla di pressione del sangue si intende la

pressione arteriosa sistemica perché è questa che assicura

una adeguata perfusione ai tessuti e agli organi vitali.

Durante il ciclo cardiaco la pressione arteriosa mostra delle

fluttuazioni: la contrazione dei ventricoli spinge il sangue nel

circolo

polmonare e

sistemico durante la sistole e questo

volume di sangue distende le arterie e fa

aumentare la pressione. Quando la

contrazione finisce, la tensione elastica

accumulata dalle pareti continua a

spingere il sangue. Mentre il sangue lascia

le arterie la pressione decade ma non

scende a zero perché la contrazione

successiva avviene quando v’è ancora una

quantità apprezzabile di sangue nelle

arterie. Quindi la pressione delle grandi

arterie aumenta e diminuisce in sincronia con la contrazione e il rilassamento del

cuore. La pressione massima è la pressione sistolica la pressione minima è la

pressione diastolica.

La pressione del sangue, negli individui sani, varia da 75 a 80 mmHg per la pressione

minima e dai 115 ai 120 mmHg per la pressione massima.

Al di sotto di questi valori il sangue non viene immesso in circolo in maniera efficace ed

i tessuti periferici tendono a ricevere meno ossigeno e nutrienti.

Al di sopra di questi valori le pareti vasali sono costrette a sopportare forti sollecitazioni

che, quando diventano particolarmente elevate, possono provocarne la rottura. Il

cuore, si trova costretto a contrarsi contro una resistenza elevata e può "cedere"

(infarto) per l'eccessivo sforzo.


Tutte le fasi cardiache sono accoppiate con due ben definiti suoni, i toni cardiaci, che

sono ben noti ai medici. Questi suoni fanno parte integrante del processo di

misurazione sia con il metodo auscultatorio sia con le misurazioni automatiche.

2. La misura della pressione arteriosa

a. L’unità di misura

L’unità di misura della pressione nel Sistema Internazionale (SI) è il pascal con I suoi

multipli e sottomultipli, ma nell’uso medico la pressione del sangue viene data in

millimetri di mercurio (mmHg); questa unità, infatti, anche se non coerente con il SI, è

tollerata. Le conversioni dalle unità Si al mmHg e viceversa sono riportate qui di

seguito:

1Pa = 1 N/m2, unità SI di pressione

1 mmHg = 1 torr= 133,322 Pa = 1,33322 mbar

1 bar = 105 Pa,

1 mbar = 100 Pa.

Va notato che l’uso del mmHg é stato conservato soltanto in campo medico in tutti I

Paesi e per la pressione del sangue. Tuttavia, in alcuni software (VIGILEO,

VIGILANCE,) per i monitoraggi cardiovascolari sono considerate le misurazioni della

pressione arteriosa anche in kilopascal (simbolo kPa) con la possibilità di conversione

automatica in mmHg.

Si tratta sempre di misure relative alla pressione esterna, cioè quella atmosferica,

qualunque sia lo strumento utilizzato.

b. Cenni storici

Desta una certa sorpresa il fatto che i Greci ed i Romani che pure avevano un alto

livello nella pratica idraulica non avessero compreso adeguatamente il concetto di

pressione. Ma anche la scuola galileiana non ebbe

idea dell’esistenza e dell’importanza della pressione

del sangue in campo medico anche se avevano

compreso il significato fisico della pressione

atmosferica che costituisce il riferimento di molte

misure di pressione.

Il meccanismo della circolazione del sangue fu

descritto da William Harvey, (medico inglese, 1578-

1657), nel 1628 che, però, non riuscì a spiegare

l’origine della pressione arteriosa e della forza che

regola la circolazione del sangue.

Il primo ricercatore che studiò la forza esercitata dal

fluire del sangue nelle arterie fu un teologo, vicario

della parrocchia di un piccolo sobborgo di Londra, il

reverendo Stephen Hales 1 . Era un "curioso della

natura", come si autodefinivano allora i primi biologi

interessati alle leggi che regolano il mondo animale e vegetale, e sua fu la prima

misurazione sperimentale, nel 1773, della pressione arteriosa, effettuata in una

giumenta per mezzo di un tubo di vetro con l’estremità aperta inserito direttamente

nella carotide dell’animale. Il sangue salì sino ad un’altezza di 8 piedi e 3 pollici (circa

2,10 metri), cioè fino a che il peso della colonna di liquido eguagliò la pressione del

1 HALES, S. Statical Essays: Haemostaticks. Vol. 2, 3d Ed., W. Innys & Manby, Londra,

1738,p.361)


sistema circolatorio del cavallo. Si trattò in definitiva di una “colonna di sangue” alta

circa 3,5 m e del diametro di 4,2 mm.

In seguito si passò all’uso del mercurio come fluido monometrico di densità elevata che

consentiva di utilizzare tubi molto più corti. (ρ Hg =13,6x103 kg/m3, ρ sangue =1x103 kg/m3).

Il primo esempio di questi misuratori a mercurio è rappresentato dal manometro di Karl

Friedrich Wilhelm Ludwig (1816-1895). Si trattava

ancora di un metodo invasivo 2 ; infatti, il sangue,

prelevato dalle arterie, veniva introdotto in [d] e,

quindi attraverso la valvola [a], messo in

comunicazione con il liquido monometrico

determinandone la variazione del livello. Il valore

della pressione era ricavato moltiplicando per due il

livello del mercurio registrato con continuità sul

ramo di misura [c]. Egli, con questo strumento,

condusse moltissime campagne di misurazione

della pressione del sangue che contribuirono alla

comprensione del meccanismo. Proprio verso

l'inizio dell'ottocento alcuni ricercatori,

dimostrarono che il sistema cardiovascolare è

formato da parti solide e parti fluide e che il moto

del fluido è regolato anche dall'accorciamento e

dalla distensione delle parti solide e non solo dal

volume di fluido circolante.

Per molto tempo, comunque, si pensò che il miglior modo di valutare la pressione e la

forza di scorrimento del sangue nelle arterie fosse quello di introdurre nei vasi degli

esseri viventi un tubo manometrico.

Ma per una più semplice e meno traumatica procedura, si incominciò a pensare che si

potesse costruire un apparecchio che indicasse indirettamente lo stato della pressione

vasale applicando una contro-pressione dall’esterno di entità tale da chiudere il

condotto in cui il sangue scorre fino a far scomparire i battiti del vaso esaminato.

E’ proprio a questi studi e alla realizzazione di un apparecchio basato su questo

principio che furono orientate le ricerche nella seconda metà dell'Ottocento, perseguite

per oltre cinquant'anni, e tenendo ben

presente che tre erano gli elementi che

entravano in gioco nella produzione della

tensione arteriosa: la massa sanguigna,

l'impulso cardiaco e la tonicità delle arterie.

Karl von Vierordt intuì che la progressione

dell'onda sfigmica nell'arteria poteva essere

bloccata attraverso la sua costrizione.

Nacquero alcuni strumenti, come quelli di

Bloch-Verdin Chéron, di Landois, di Schöbel,

di Waldenburg, di Talma, di Frey, tanto per

citare i più noti, finché, finalmente, nel 1875,

Etienne Jules Marey per primo cercò di determinare il valore manometrico della contropressione,

necessaria per impedire l'entrata del sangue nei tessuti utilizzando per la

misurazione un manometro a mercurio.

Marey condusse molti studi sulle variazioni della pressione con registrazione

simultanea dei valori di pressione nelle cavità cardiache. Questi studi che lo portarono

2

GEDDES, L. A., The direct and indirect measurements of blood pressure. Year book medical Publishers

Inc., Chicago, USA, 1970


a trovare la legge che porta il suo nome ossia la relazione di proporzionalità inversa tra

la pressione arteriosa e la frequenza cardiaca (al diminuire della pressione arteriosa

aumenta la frequenza dei battiti cuore, e viceversa, aumentando la pressione delle

arterie, il polso tende a farsi raro.

Una delle sue invenzioni consiste nel misurare la pressione arteriosa in modo non

invasivo sottoponendo l’avambraccio ad una compressione esterna esercitata

dall’acqua contenuta in un cilindro la cui pressione veniva fatta aumentare e era

registrata con manometro “scrivente”. 3 Quando la pressione all'interno del cilindro

diventava maggiore di quella del sangue e, quindi, nell’arto non poteva più penetrare

alcuna onda sfigmica cessava anche l'oscillazione del segnale del manometro.

Questa invenzione non rappresenta un’apparecchiatura complessa, ma, era stato

lungo e difficile nei secoli arrivare a capire che la pressione del sangue obbedisce a

una regola fondamentale: essa è il prodotto della gettata cardiaca del ventricolo

sinistro, ad ogni battito, per la resistenza contrapposta dalla parete dell'arteria al

passaggio del sangue nel suo interno, cioè la forza esercitata dal sangue sulla parete

dell’arteria.

Una vera e propria pietra miliare è rappresentata dagli studi Riva Ricci che, pur

utilizzando oggetti semplici come un calamaio, del mercurio, un tubulare di bicicletta e

un tondino di rame regalatogli da un lattoniere, lo hanno condotto a capire che la

resistenza offerta dalle pareti delle arterie a ogni

svuotamento del ventricolo sinistro poteva essere

misurata indirettamente con un apparato che

comprimesse l'arteria. Egli inventò quello che divenne il

più diffuso misuratore di pressione del sangue e una

metodologia di misurazione.

Scipione Riva Ricci il 15 dicembre 1896 presentò alla

stampa scientifica la sua invenzione che avrebbe

inaugurato un nuovo campo di indagine medica e

scoperto una nuova malattia: l'ipertensione arteriosa.

Scipione Riva Ricci, nato ad Almese (TO) il 7 agosto

1863, attratto dalla professione medica del padre Pietro si iscrisse a Medicina, a

Torino, laureandosi a pieni voti nel 1888. Il suo interesse per la circolazione del sangue

era maturato frequentando da studente il laboratorio di fisiologia di Torino, dove si

verificavano le equazioni fisiche che dimostravano la forza di scorrimento del sangue

nelle arterie.

Nel 1929, purtroppo, ancora nella pienezza delle sue attività, rilevò su di sé i primi

segni di una malattia infettiva inesorabile e quindi decise di

abbandonare definitivamente la professione nel 1930

trasferendosi, con la moglie, a Rapallo dove morì il15 marzo

1937 all'età di 74 anni.

Per avere valori ripetibili e più precisi, l'apparecchio di Riva

Rocci dovette subire alcune modifiche. La prima, da parte del

tedesco Henrich von Recklinghausen che, nel 1901, portò da 5

a 12 cm la larghezza del bracciale, la seconda da parte del

giovane medico russo Nicolai Sergeivich Korotkoff

dell'Accademia Imperiale Medica Militare di San Pietroburgo,

che propose l'applicazione dello stetoscopio sull'arteria omerale

per valutare i toni sistolici e diastolici.

Korotkoff presentò nel dicembre del 1904 la scoperta del metodo auscultatorio del

polso applicato allo sfigmomanometro di Riva Ricci, con questa nota: "Sono partito

dall'osservazione che un’arteria, se compressa, non emette alcun suono. Lo strumento

3 Marey E. J., La circulation du sang, G. Masson et Cie, Paris, 1881


di Riva Ricci è posizionato attorno a un braccio e la pressione rapidamente introdotta

nella camera interna del bracciale blocca completamente il flusso sanguigno, non

apprezzandosi pertanto alcun suono con lo stetoscopio sul polso arterioso. Quando si

sgonfia leggermente il bracciale e l'indice del manometro scende, compare un suono

ruvido che indica il passaggio di parte dell'onda del polso sotto il bracciale, costituendo

pertanto il valore della pressione massima. Quando il bracciale è sgonfiato

ulteriormente, con una pressione, a questo punto, al di sotto della pressione sistolica, il

suono scompare di nuovo, perché il flusso è ritornato regolare: questo momento

corrisponde alla pressione minima".

c) Misura indiretta: metodo auscultatorio

Le invenzioni di Riva Ricci con le modifiche successive e l’accoppiamento con l’ascolto

del battito cardiaco offrono la possibilità di

misurare la pressione arteriosa in modo non

A

Sfigmomanome

tro di riva Ricci

a colonna di

mercurio

invasivo corretto ed efficace sia che si utilizzi un

manometro a mercurio 4 sia che si usino

strumenti di tipo meccanico.

In definitiva per eseguire, oggi, una misura di

pressione arteriosa occorre disporre, oltre che

dell’esperienza di chi la esegue, dei seguenti

strumenti: manometro (a mercurio o aneroide 5 ),

manicotto posto sull’arteria brachiale collegato ad

una piccola pompa manuale, stetoscopio 6

Vediamo brevemente i passi

necessari per eseguire la

misura: all’'inizio della

misurazione, nel manicotto c'è

aria con pressione uguale alla

pressione atmosferica e perciò

il manometro collegato al

manicotto segna 0 mmHg. Nell'arteria brachiale il sangue scorre a pressione variabile

tra la pressione diastolica minima e quella sistolica massima. Gonfiando il manicotto

con la pompetta, la pressione dell'aria all'interno aumenta e l’'arteria, sottoposta a una

maggiore pressione esterna, tende a restringersi e la velocità del sangue ad aumenta

re man mano che il diametro dell'arteria diminuisce. Quando la pressione del manicotto

è maggiore della pressione massima del sangue, l'arteria si occlude e il flusso del

sangue in essa si arresta completamente. Aprendo un po' la valvola, il manicotto si

sgonfia lentamente riequilibrando la pressione dell'aria al proprio interno con quella

atmosferica. Nell'istante in cui la pressione del manicotto è uguale alla pressione

sistolica, pmax, il sangue torna a scorrere nell'arteria, con un moto turbolento a causa

del diametro ridotto dell'arteria. Con lo stetoscopio si sentono dei rumori pulsati, i

suoni di Korotkoff, che cessano nel momento in cui la pressione nel manicotto è tale da

lasciar passare tutto il sangue attraverso l'arteria; in questa condizione il sangue torna

4

Gli strumenti a mercurio dovranno essere abbandonati a causa della pericolosità del mercurio (decreto ministeriali

30/7/2008

5

Capsula metallica che si deforma al variare della pressione

6 Inventato da Theophile Hyacinthe Laennec nel 1816. Egli dovendo auscultare una giovane donna non volle

utilizzare direttamente il proprio orecchio ma si servì di un quaderno arrotolato e così scopri che i battiti del cuore si

sentivano in modo più netto e distinto.


a muoversi con moto laminare e la sua pressione è uguale alla pressione minima o

pressione diastolica.

Riassumendo:

• Il manicotto è posizionato attorno a un braccio si aumenta la pressione nella

camera interna del bracciale fino a superare la pressione dell’arteria brachiale

in modo da bloccare il flusso sanguigno non vi è flusso sanguigno non si

apprezza alcun suono con lo stetoscopio sul polso arterioso.

• si sgonfia leggermente il bracciale l'indice del manometro scende la

pressione arteriosa supera la pressione esterna nel manicotto il flusso del

sangue è in condizioni di moto turbolento si sentono i suoni di Korotkoff

pressione massima (pressione sistolica).

• il bracciale è sgonfiato ulteriormente al di sotto della pressione sistolica il

flusso è ritornato regolare pressione minima assenza di occlusione

scomparsa dei suoni di Korotkoff pressione arteriosa superiore alla pressione

esterna (pressione minima o diastolica)

I valori della pressione

variano a seconda della

condizione in cui si trova

il soggetto e sono

influenzati da molte

variabili fisiologiche e

molte sono le potenziali

sorgenti di errore di

misura. Per esempio, il braccio deve essere posizionato al livello del cuore, il manicotto

deve avere dimensioni opportune, la cavità del manicotto deve avvolgere circolarmente

il braccio, il manometro deve misurare correttamente quindi necessita di taratura, la

valvola di sfiato della pressione deve potersi regolare per lasciare defluire lentamente

la pressione e in modo costante.

• Si possono verificare delle criticità in relazione con la qualità dello stetoscopio, la

sensibilità uditiva dell’operatore o può accadere che la pressione diastolica non sia

percepibile in pazienti affetti da patologie, soprattutto da ipertensione.

c. Metodi indiretti automatizzati

I misuratori automatici, che oggi sono i più diffusi nell’uso comune, si basano sul

metodo oscillometrico. L’apparecchio di misura è costituito da:

- una scatoletta al cui interno è contento un piccolo trasduttore di pressione, una

piccola pompa per aumentare la pressione nel manicotto, una valvola per diminuire

la pressione nel manicotto, un microprocessore che comanda la pompa, regola la

valvola, acquisisce i valori della

pressione ed elabora i dati.

- un manicotto da porre intorno al braccio.

Come per il metodo auscultatorio,

precedentemente descritto, il manicotto,

dopo essere stato posizionato intorno al

braccio, viene automaticamente gonfiato

fino a valori intorno a 250 mmHg e quindi

sgonfiato molto lentamente attraverso la

valvola fino alla pressione atmosferica. Il

processo dura generalmente circa 30

secondi. Il trasduttore di pressione collegato al manicotto, misura l’andamento della

pressione all’interno del medesimo e il segnale in uscita dal trasduttore è registrato e

elaborato dall’elettronica.


Come già detto per il metodo auscultatorio il

flusso del sangue è nullo quando la pressione è

maggiore della pressione sistolica ed è continuo

quando la pressione è minore della pressione

diastolica. Quando il flusso del sangue è

presente, ma ridotto, la pressione, misurata dal

trasduttore, varia in sincronia con l’espansione e

la contrazione ciclica dell’arteria brachiale cioè

oscilla. I valori della pressione sistolica e diastolica sono calcolati, non misurati, usando

un algoritmo di calcolo che interpreta lo spettro di segnali provenienti dal trasduttore di

pressione. Il risultato del calcolo è poi visualizzato dal display.

Questi strumenti 7 non richiedono un orecchio esperto per individuare i suoni di

Korotkoff ma possono essere poco precisi, in particolare, se utilizzati da pazienti che

presentano problemi circolatori, di cuore, diabetici, ecc. Inoltre apparecchi diversi

possono dare risultati diversi. Questo è

dovuto al fatto che il segnale pulsorio di

pressione è convertito, come si è detto, con

algoritmi di calcolo e utilizzando dei

coefficienti da inserire nelle equazioni che le

case costruttrici ricavano confrontando il

risultato ottenuto con il misuratore

oscillometrico con quanto ottenuto con un

misuratore basato sul metodo auscultatorio

e in genere con misuratori a colonna di

mercurio che si presentano come più

precisi, che, però, come si è detto (nota 4),

a causa della tossicità del mercurio dovranno essere abbandonati nell’uso comune. La

parte più complessa e problematica nella valutazione metrologica dei misuratori

oscillometrici riguarda gli algoritmi di calcolo utilizzati per determinare la pressione

sistolica e diastolica, cioè il minimo ed il massimo”reale”.

Alcuni strumenti più sofisticati e costosi utilizzano dei sistemi di analisi della forma

d’onda più complessi per determinare i valori della pressione sistolica e diastolica.

Per questo tipo di dispositivo la catena di riferibilità è costituita nel modo seguente:

Impulsi di pressione

nel manicotto

Transduttore di

pressione

Taratura con metodi

primari

incertezza 1mmHg

Algoritmo di calcolo

Come si verifica?

Per via statistica,

confrontando i risultati del

calcolo con i dati acquisiti su

un considerevole numero di

pazienti

Di solito i trasduttori di pressione utilizzati in questi strumenti sono abbastanza accurati;

comunque se si ha la necessità di un controllo metrologico possono essere tarati o con

una colonna di mercurio o con una bilancia di pressione che sono strumenti primari o

7 Gersak G., Batagelj V., Drnpvsek J., Oscollometric virtual instruments for blood pressare measurement,

XVIII IMEKO World congress, Rio de Janeiro, september 17-22 2006


anche con trasduttori secondari a loro volta tarati con uno dei metodi primari. I

misuratori primari consentono valori dell’incertezza molto bassi, dell’ordine di 10 -5 , nel

campo di misura considerato (fino a 250 mmHg). L’incertezza relativa attribuita al

trasduttore riportato in figura sottoposto a varie tarature è contenuta entro 5 x 10 -3

avendo considerato tutti i fattori di influenza. Si può pertanto affermare che, in questo

caso, l’incertezza del trasduttore può essere considerata trascurabile.

Invece, l’accuratezza del metodo oscillometrico è ancora in discussione poichè

l’identificazione degli algoritmi di calcolo sono empirici e sembrano stimare meglio la

pressione sistolica di quella diastolica ed è necessario arricchire il database dei segnali

pulsori considerando le più varie tipologie di pazienti (età, sesso, patologie,..). Per

questa ragione, in Europa diverse istituzioni stanno conducendo studi teorici e ricerche

sperimentali al fine di migliorarne l’affidabilità. Vengono costruiti anche particolari

apparati atti a simulare l’andamento della pressione in un circuito in cui vengono

generati impulsi comparabili con l’andamento della pressione dovuta al flusso

sanguigno. I segnali vengono analizzati con vari algoritmi di calcolo. Sono dunque

necessari molti studi sia per la generazione degli impulsi sia per l’interpretazione e

l’analisi dei segnali e infine per il confronto con i valori forniti da una banca dati più

ampia possibile.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!