СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ КАПИЛЛЯРНОГО КРОВОТОКА И ВЕЛИЧИНЫ АРТЕРИОЛОВЕНУЛЯРНОГО ШУНТА Российский патент 2006 года по МПК A61B5/02 A61B5/145 

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии, и может быть использовано в кардиологии и кардиохирургии.

Известно, что в микроциркуляторном модуле, помимо истинных обменных капилляров, существуют метартериолы (прямые каналы) или артериоло-венулярные анастамозы, по которым артериальная кровь непосредственно сбрасывается в венулы, минуя обменные капилляры [1, 2, 3, 4]. Таким образом, общий кровоток в большом круге есть сумма объемов крови, проходящей через обменные капилляры, и через шунты (артериоло-венулярные анастамозы).

Существование шунта в микроциркуляторном модуле осложняет оценку величины и характера местного кровотока, которые возникают под влиянием либо внешних, либо внутренних причин.

Существующие способы регистрации и измерения кровотока в микроциркуляторном модуле основаны на прижизненной микроскопии в условиях острого или хронического эксперимента ограниченного числа животных тканей (брыжейка тонкой кишки мелких млекопитающих животных, защечный мешок хомячка, ухо кролика, muse. cremaster крысы) [5].

Однако все эти способы измерения допустимы в экспериментальных исследованиях на животных и только на тканях, допускающих прижизненную микроскопию. Даже у животных, не говоря о человеке, эти способы не применимы для измерения потока в капиллярах таких органов, как головной мозг, сердце, скелетная мышца, почки, печень и др. На животных, у которых осуществляются прижизненные измерения параметров микроциркуляции, точно может быть измерен поток только в одном или нескольких капиллярах, но неизвестно общее число функционирующих капилляров в прижизненной исследуемой ткани, а потому из полученных измерений нельзя вычислить величину капиллярного потока в единице массы (например, в 100 граммах или в 1 кг) или в целом органе и невозможно оценить величину артериоловенулярного шунта в микроциркуляторном модуле.

Для определения величины капиллярного кровотока предлагается способ, основанный на свойствах молекулы гемоглобина (Нв), связывать кислород строго в стехиометрических соотношениях, а именно 1 молекула Нв связывает 4 молекулы кислорода, а 1 грамм Нв связывает 1,355 мл O₂ (константа Гюффнера), на измерении общего количества потребленного кислорода организмом, либо отдельным органом или тканью и на измерении концентрации Нв в артериальной крови.

Будем считать, что все молекулы Нв артериальной крови окислены кислородом и артериальная кровь поступает в микроциркуляторный модуль - в капилляры и артериовенулярный шунт. В капиллярах происходит обмен газами между тканью и кровью, поэтому весь кислород, потребленный тканью, органом или организмом был экстрагирован преимущественно или только из капиллярной крови, и эта величина доступна непосредственному измерению. Как было показано [6], в капиллярах кислород экстрагируется почти полностью. И если известно количество кислорода, потребленного из артериальной крови, то эквивалентное ему количество Нв, связывавшего этот кислород, можно вычислить через коэффициент Гюффнера -

Эта величина соответствует количеству Нв, прошедшему через капилляры за одну минуту. Так как часть гемоглобина в капиллярном потоке не отдает кислород, то на самом деле через капиллярное русло проходит большее количество крови, которое учитывается следующим образом -

Q_капдоп = (((Нв×1,355)×(%НвО_2vk)/1,355)/(Нв/1000), или

Q_капдоп = (Нв×%НвО_2vk)/(Нв/1000)

где %НвО_2vk - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляра, которое для головного мозга равно - 9,68% (или 0,0968), для всех других органов и тканей - 3,29% (или 0,0329), для всего организма -12,87% (или 0,1287). В формулу подставляется значение в долях единицы.

Так как концентрация Нв в крови известна (измерена), то разделив общее количество Нв, прошедшего через капилляры, на величину его содержания в одном мл крови, получим количество мл крови, которые прошли через капиллярное русло -

При таких измерениях обычно вычисляется и минутный объем кровообращения (МОК), поэтому разность между МОК и Q_кап будет равно артериовенулярному шунту -

Изобретение осуществляется следующим образом: 1) у обследуемого субъекта измеряют общее потребление кислорода (в состоянии основного обмена либо в состоянии физической активности); 2) измеряют концентрацию гемоглобина в крови; 3) измеряют (например, методом эхокардиографии или по Фику) МОК для всего организма; 4) далее по формуле (2) вычисляют величину капиллярного кровотока - Q_кап, по формуле (3) величину артериоловенулярного шунта.

В том случае, когда происходит вычисление либо измерение потребления кислорода головным мозгом или миокардом (например, методом Кети и Шмидта), измерен кровоток этим методом и измерена концентрация гемоглобина в крови, для этих органов оказывается применимым приведенный выше способ определения капиллярного кровотока и шунта по формулам (2) и (3).

Примеры:

А. 1) Обследуемый мужчина 20 лет, диагноз: функциональный шум в сердце; измеренное потребление кислорода - 265 мл/мин; измеренный по Фику во время диагностического зондирования сердца и магистральных сосудов МОК - 5,999 л/мин; измерена концентрация гемоглобина в крови - 156,86 г/л. Подставляя измеренные данные в формулу (2), получаем величину капиллярного кровотока в большом круге кровообращения -1416,978 мл/мин, что составляет 23,62% от МОК. Подставляя измеренные и вычисленные значения в формулу (3), получаем величину артериоловенулярного шунта в большом круге - 4582,022 мл/мин, что составляет 76,38% МОК.

2) По данным зондирования сердца, у этого обследуемого вычислен коронарный кровоток - 299,95 мл/мин и потребление кислорода сердцем - 41,493 мл/мин. Подставляя эти данные в формулу (2), получаем величину капиллярного кровотока в миокарде - 228,1 мл/мин, что составляет 76,04% коронарного кровотока. Подставляя измеренные и вычисленные значения в формулу (3), получаем величину артериоловенулярного шунта в миокарде - 71,85 мл/мин, что составляет 23,95% от коронарного кровотока.

3) По данным зондирования был вычислен кровоток в головном мозге - 839,86 мл/мин и величина потребления кислорода мозгом - 57,67 мл/мин. Подставляя эти данные в формулу (2), получаем величину капиллярного кровотока головного мозга - 369,93 мл/мин, что составляет 44,04% от кровотока головного мозга. Подставляя измеренные и вычисленные данные в формулу (3), получаем величину артериоловенулярного шунта в головном мозге - 469,93 мл/мин, что составляет 55,95% кровотока головного мозга.

Б. 1) Обследуемый мужчина 68 лет, диагноз: ишемическая болезнь сердца, стенокардия напряжения, измеренное потребление кислорода - 218 мл/мин, измеренный по Фику МОК во время диагностического зондирования сердца - 3,372 л/мин, измерена концентрация гемоглобина в крови - 137,5 г/л. Подставляя измеренные данные в формулу (2), получаем величину капиллярного кровотока в большом круге кровообращения - 1298,777 мл/мин, что составляет 38,51% МОК. Подставляя вычисленные данные в формулу (3), получаем величину артериоловенулярного шунта в большом круге - 2073,223 мл/мин, что составляет 61,48% МОК.

2) По данным зондирования сердца у этого больного вычислен коронарный кровоток - 394,6589 мл/мин и потребление кислорода миокардом - 38,4338 мл/мин. Подставляя эти данные в формулу (2), получаем величину капиллярного кровотока в миокарде - 239,187 мл/мин, что составляет 60,6% коронарного кровотока. Подставляя полученные данные в формулу (3), получаем величину артериоловенулярного шунта в миокарде - 155,4719 мл/мин, что составляет 39,39% коронарного кровотока.

3) По данным зондирования у этого больного вычислен кровоток головного мозга - 427,08 мл/мин и вычислено потребление кислорода - 47,279 мл/мин. Подставляя эти данные в формулу (2), получаем величину капиллярного кровотока головного мозга - 350,5618 мл/мин, что составляет 82,08% кровотока головного мозга. Подставляя найденные значения в формулу (3), получаем величину артериоловенулярного шунта сосудистого русла головного мозга - 76,5182 мл/мин, что составляет - 17,91% кровотока головного мозга.

ЛИТЕРАТУРА

1. Селезнев С.А., Вашетина С.М., Мазуркевич Г.С. Комплексная оценка кровообращения в экспериментальной патологии. Л.: Медицина, 1976 г. - 207 с. стр.91-92.

2. Мчедлишвили Г.И. Микроциркуляция крови. - Л.: Наука, 1989 г. - 296 с. стр.113.

3. Власов Ю.А., Смирнов С.М. От молекулы гемоглобина к системе микроциркуляции. Новосибирск: Наука, 1993 г. - 245 с. стр.167-169.

4. Козлов В.И., Мельман Е.П., и др. Гистофизиология капилляров. - СПб.: Наука, 1994 г. - 234 с. стр.39, стр.105-106.

5. Селезнев и др., 1976, стр.95.

6. Власов, Смирнов, 1993 (стр.173).

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии, и может быть использовано в кардиологии и кардиохирургии. Измеряют потребление кислорода, определяют концентрацию гемоглобина в крови, а также измеряют или вычисляют минутный объем кровообращения (МОК). Величину капиллярного кровотока (Q_кап.) рассчитывают по формуле: Q_кап.=((ПО₂)/1,355)/((Нв)/1000), где ПО₂ - потребление кислорода в мл/мин; Нв - концентрация гемоглобина в г/л, затем рассчитывают величину артериоловенулярного шунта (Q_ш.) по формуле: Q_ш.=МОК-Q_кап.; где МОК - минутный объем кровообращения в мл/мин.; Q_кап. - величина капиллярного кровотока в мл/мин. Способ расширяет арсенал средств, позволяющих определить величину капиллярного кровотока и величину артериоловенулярного шунта в различных органах. 4 з.п. ф-лы.

1. Способ определения величины капиллярного кровотока и величины артериоловенулярного шунта, отличающийся тем, что измеряют потребление кислорода, определяют концентрацию гемоглобина в крови, измеряют или вычисляют минутный объем кровообращения (МОК), а величину капиллярного кровотока (Q_кап.) рассчитывают по формуле

Q_кап.=((ПО₂)/1,355)/((Нв)/1000),

где ПО₂ - потребление кислорода в мл/мин;

Нв - концентрация гемоглобина в г/л,

затем рассчитывают величину артериоловенулярного шунта (Q_ш.) по формуле

Q_ш.=МОК-Q_кап.,

где МОК - минутный объем кровообращения в мл/мин.;

Q_кап. - величина капиллярного кровотока в мл/мин.

Q_{кап.миок.}=((ПО_2миок.)/1,355)/((Нв)/1000).

Q_{кап.мозг.}=((ПО_2мозг.)/1,355)/((Нв)/1000).

Q_ш.миок.=МОК_миок.-Q_{кап.миок.}

Q_ш.мозг.=МОК_{гол.мозг.}-Q_{кап.мозг.}