СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРНОГО ОБЪЕМА СЕРДЦА Российский патент 1999 года по МПК A61B5/04 A61B5/02 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в кардиологии, физиологии, функциональной диагностике.

Исследование многих физиологических механизмов кровообращения могло бы значительно продвинуться вперед, если бы имелась надежная методика измерения ударного объема сердца (УОС) при каждом его сокращении. Особенно важно непрерывное определение гемодинамических показателей и применение метода независимо от тяжести состояния больного.

Первым теоретически обоснованным методом, пригодным для реальной оценки УОС, считается метод электроплетизмографии А.А.Кедрова [1], согласно которому изменение (ΔZ) фазового электрического сопротивления тканей (Z) между измерительными электродами прямо пропорционально УОС ( ΔV ). Поэтому
ΔV = V•ΔZ/Z,
где V - объем токопроводящей среды между измерительными электродами.

Усовершенствованный метод А.А.Кедрова был предложен Fejfar а. Zajic {2}, согласно которому, исходя из предположения о векторной природе систолической части импедансной плетизмограммы (реограммы - РГ), регистрируемый в конце систолы объем (ΔV) cоставляет половину УОС (Q).

Bonjer {3} было найдено выражение коэффициента пропорциональности объема и сопротивления для проводников цилиндрической формы. Величина V может быть выражена формулой: ρ•L•L/Z,
где ρ - удельное электрическое сопротивление токопроводящей среды, L - расстояние между электродами. Поэтому формула А.А.Кедрова может быть представлена следующим образом:
ΔV = ρ•L•L•ΔZ/Z•Z
Однако этот метод не учитывает, что часть УОС уходит из аорты в сосудистую систему во время изгнания крови сердцем, в связи с чем истинная величина УОС (Q) превышает ΔV в n раз. Произведение n•ΔZ получило название электрического эквивалента сердечного выброса, и все известные аналоги сводятся к нахождению n тем или иным способом, например, реографические способы определения УОС, разработанные Nyboer [4], Сидоренко Г.И. и др. [5].

К недостаткам перечисленных способов относится значительная погрешность, обусловленная невозможностью точного определения расстояния между измерительными электродами, а также погрешности субъективного характера при построении касательной к линейной части анакроты или катакроты РГ.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу определения УОС является способ Кубичека [6], сочетающий наиболее совершенную в техническом отношении четырехэлектродную систему регистрации РГ и способ графической экстраполяции для получения электрического эквивалента УОС. Для этого один из двух токовых электродов размещают на лбу, а другой - на голени пациента, один из двух измерительных электродов - на шее, а второй - на грудной клетке на уровне мечевидного отростка. Измеряют расстояние (L) между измерительными электродами, регистрируют реограмму (РГ), ее первую производную, фонокардиограмму (ФКГ) с одновременным определением базового сопротивления (Z). По кривой РГ измеряют максимальную скорость нарастания реографического сигнала а по ФКГ - интервал времени между первым и вторым тонами сердца (Т). Расчет УОС (Q) осуществляют по формуле:

где ρ - удельное электрическое сопротивление тканей.

При этом произведение является электрическим эквивалентом сердечного выброса, т.к.
Однако способ имеет малую точность определения УОС, так как вычисленный нами коэффициент корреляции этого способа с эталонным способом Фика составил всего 0,31 у женщин и 0,32 у мужчин.

Цель изобретения - повышение точности способа.

Это достигается тем, что два токовых и два измерительных электрода накладывают на определенные участки тела. Так, один из токовых электродов - на правое предплечье, а второй - в области левого плечевого сустава, один из измерительных электродов - на правый плечевой сустав, а второй - в области шестого межреберья слева по передней подмышечной линии. Регистрируют РГ, амплитуду реографического комплекса (ΔZ в Ом), время ее достижения (t в с), а также ФКГ с одновременным определением базового сопротивления (Z в Ом). Определяют время между первым и вторым тонами сердца (Т в с), массу тела (m в кг), гемоглобин крови (Нв в г/л) и вычисляют УОС (Q в мл) по формуле:
Q = (а-в•Hв)•m•ΔZ•T•c/Z•t,
где а = 174,1195; в = 0,5792; c = 1,0 для мужчин и
а = 439,0074; в = 2,4698; с = 0,75 для женщин.

Теоретической предпосылкой заявляемого способа является известный факт, что УОС в покое прямо пропорционален массе тела, в отличие от остальных параметров кровообращения, зависимость которых от размеров тела носит аллометрический характер [7] . В связи с этим отпадает необходимость определения расстояния между измерительными электродами, чреватая значительной погрешностью. Во-вторых, величина n может быть выражена отношением тесно связанных между собой двух величин - акустической систолы сердца (интервал между первым и вторым тонами сердца) и времени быстрого изгнания крови (длительность анакроты РГ). Справедливость этого предположения, равно как и любого другого (включая все аналоги и прототип), может быть проверена в сравнительно-физиологических исследованиях УОС одновременно эталонным способом Фика и заявляемым способом с последующим вариационным и корреляционным анализом результатов.

Соответствующее исследование было проведено в условиях строгого эксперимента, для чего были набраны одинаковые по количеству испытуемых группы женщин и мужчин, в каждой по 31 человеку. У всех испытуемых одновременно определяли УОС по Кубичеку, по Фику и заявляемым способом.

На фиг. 1 изображены данные реографического исследования испытуемого Божченко В.В. (муж.); на фиг.2 - данные реографического исследования Смирновой А. А. (жен. ). Записанные одновременно с РГ и ФКГ электрокардиограмма (ЭКГ) и дифференциальная РГ (ДРГ) к сущности заявляемого способа отношения не имеют.

Пример 1. Испытуемый Божченко В.В.. Один токовый электрод размещают на правом предплечье, второй - в области левого плечевого сустава. Один из измерительных электродов - на правый плечевой сустав, а второй - в области шестого межреберья слева по передней подмышечной линии. Производят регистрацию реографических данных на приборе МТК-30 предприятия "Электроприбор" (г. Краснодар) (фиг. 1) и определяют базовое сопротивление Z = 18,284 Ом, амплитуду реографического комплекса ΔZ = 0,119 Ом, время между первым и вторым тонами сердца Т = 0,326 с, время достижения амплитуды реографического комплекса t = 0,178 с, массу тела m = 76,2 кг, гемоглобин крови, взятой из пальца, Нв = 153,5 г/л. Для сравнения предлагаемого способа с прототипом одновременно производят определение данных, необходимых для вычисления УОС по Кубичеку, измерив расстояние между измерительными электродами L = 41 см, определив по ДРГ максимальную скорость нарастания реографического сигнала = 1,312 Ом/с и приняв удельное электрическое сопротивление тканей ρ = 49,303 Ом•см.

Затем производят расчет УОС по заявляемому способу:
и по способу Кубичека:

Пример 2.

Испытуемая Смирнова А.А. Токовые и измерительные электроды накладывают на тело аналогично тому, как описано в примере 1. Регистрацию реографических данных производят на приборе МТК-30 предприятия "Электроприбор" (г.Краснодар) (фиг.2) и определяют
Z= 30,555 Ом, ΔZ = 0,184 Ом, Т = 0,324 с, t = 0,138 с, m = 48,0 кг, Нв = 130 г/л. Одновременно определяют реографические и физиологические данные для определения УОС по способу Кубичека:
2,675 Ом/сек, ρ = 61,200 Ом•см, L = 35 см.

Производят расчет УОС по заявляемому способу:

и способу Кубичека
Q = 61,200 • 35 • 35 • 2,675 • 0,324/30,555 • 30,555 = 69,60 (мл)
Для более полной характеристики заявляемого способа в табл. 1 приведены исходные данные для сравнительно-физиологического исследования УОС у пяти мужчин и пяти женщин. Аналогичные данные для всех 62 испытуемых, включая результаты исследования способом Фика, были обработаны методами вариационной статистики и корреляционного анализа [8] (см. табл.2, 3). Из табл. 2, 3 видно, что коэффициент корреляции r между эталонным способом Фика и способом Кубичека равен 0,31 для женщин и 0,32 для мужчин, а между эталонным способом Фика и заявляемым способом -0,62 для женщин и 0,64 для мужчин, т.е.заявляемый способ в 2 раза повышает точность определения УОС по сравнению с прототипом.

Список использованной литературы
1. Кедров А.А. Электроплетизмография как метод объективной оценки кровообращения. Автореф. дисс. докт. Л., 1949.

2. Fejfar Z., Zajic F. Vyhledy impedancni plethysmografie pro kliniki. Predn. Spolku lek. cesk. 1951, V.8, 2, p.l-9.

3. Bonier F. Circulationderzock door Impedantiemeting. Groningen, 1950, p. 146.

4. Nyboer J. Regional pulse volume and perfusion flow electrical impedance plethysmography.- "Arch. intern, med.", 1960, V. 105, N 9, p. 264-276.

5. Сидоренко Г.И., Савченко Н.Е., Полонецкий А.З. и др. Реография. Импедансная плетизмография.- Беларусь, Минск, 1978, 159 с.

6. Kubicek W.G. Impedance pletysmography. United States Patent Office. Patent N 3340867, September 12, 1976.

7. Шмидт-Ниельсен К. Размеры животных: почему они так важны?, М., Мир, 1987, 259 с.

8. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1980, 293 с.

Изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии, физиологии. Два токовых и два измерительных электрода накладывают на определенные участки тела. Регистрируют реограмму. Измеряют амплитуду реографического комплекса и время ее достижения. Регистрируют также ФКГ с одновременным определением базового сопротивления. Определяют время между первым и вторым тонами сердца, массу тела, гемоглобин крови и вычисляют ударный объем сердца по оригинальной математической формуле для мужчин и для женщин. Способ позволяет определять основной гемодинамический показатель непрерывно и независимо от тяжести состояния больного. 1 з.п. ф-лы. 2 ил., 3 табл.

1. Способ определения ударного объема сердца, включающий наложение двух токовых и двух измерительных электродов на определенные участки тела, регистрацию реограммы (РГ) и фонокардиограммы (ФКГ), определение базового сопротивления (Z), времени между первым и вторым тонами сердца (T), вычисление ударного объема сердца (Q) по формуле, отличающийся тем, что дополнительно определяют массу тела (m), гемоглобин крови (Hв), амплитуду реографического комплекса (ΔZ) и время ее достижения (t), а вычисление осуществляют по формуле
Q = (а-b•Hb)•m•ΔZ•T•c/Z•t,
где a = 174,1195; в = 0,5792; c = 1,0 для мужчин,
a = 439,0074; в = 2,4698; c = 0,75 для женщин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что один из токовых электродов накладывают на правое предплечье, а второй - в области левого плечевого сустава, один из измерительных электродов - на правый плечевой сустав, а второй - в области шестого межреберья слева по передней подмышечной линии.