СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КРОВООБРАЩЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ВО ВРЕМЯ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ Российский патент 2009 года по МПК A61B5/02 A61B5/145 

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

Известен способ оценки физической работоспособности человека, включающий дозированную физическую нагрузку либо на велоэргометре, либо на тредбане, измерение потребления кислорода, выделения CO₂, частоты сердечных сокращений (ЧСС) [И.В.Аулик Определение физической работоспособности в клинике и спорте. Изд-е второе, переработанное и дополненное. М.: Медицина, 1990 г. - Стр.98-112]. Для определения основных параметров кровообращения, таких как минутный объем кровообращения или сердечный выброс, шунтирующий поток крови и насыщение смешанной венозной крови в легочной артерии, во время нагрузки используют косвенные оценки - таблицы, формулы, номограммы или применяют дополнительные, громоздкие методы определения минутного объема кровообращения посредством возвратного дыхания СО₂ [Р.А.Меркулова, С.В.Хрущев, В.Н.Хельбин Возрастная кардиодинамика у спортсменов. М.: Медицина, 1989 г. - Стр.21-34].

Совместить прямые измерения потребления O₂, ЧСС и насыщения смешанной венозной крови в легочной артерии во время физической нагрузки возможно только при условии установки зонда для отбора проб крови из ствола легочной артерии во время зондирования сердца, как это делали скандинавские исследователи [Ekelund L.G., Holmgren A. Central hemodynamics during exercise // Circulat. Res. - 1967. - V.20. - N.3. - Suppl.1. - P.1-33 - 1-43].

Комбинированное применение сложных инструментальных методов для определения кислородных (газовых) параметров венозной крови само по себе вносит искажение в измеряемую величину. Во всяком случае, они не применимы в клинических условиях у больных с сердечно-сосудистой патологией. При этом измеренные, либо вычисленные величины насыщения венозной крови не равны интегральной величине среднего насыщения смешанной венозной крови, а являются её выборочной оценкой, вносящей большую или меньшую ошибку.

Известно, что между ЧСС и ПО₂ во время нагрузки существует линейная зависимость. Аналогичная зависимость установлена между МОК и ПО₂ [Г.П.Конради Дополнение к разделу А /Физиология кровообращения. Физиология сердца. В серии "Руководство по физиологии". - Л.: Наука, 1980. - 598 с., стр.278; В.Л.Карпман, Б.Г.Любина Динамика кровообращения у спортсменов. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с., стр. 96-97.; Физиология человека. Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. М.: 1996 г. - Т.3. - Стр.690-693 (рис. 26.3; рис. 26.8)]. Эти зависимости дают основание обойти указанные выше недостатки существующих методов оценки параметров кровообращения при нагрузке и найти полную характеристику физиологического статуса кардиореспираторной системы человека во время нагрузки.

Целью предлагаемого изобретения является вычисление по измеренным во время нагрузки ЧСС, ПО₂ концентрации гемоглобина в крови и насыщению артериальной крови О₂ величины ударного объема, минутного объема кровообращения, шунтирующего потока крови в большом круге кровообращения и интегральную величину насыщения смешанной венозной крови кислородом на каждую минуту нагрузки, то есть в один момент и без дополнительных, громоздких измерений.

Изобретение осуществляется следующим образом.

У испытуемого в течение t минут нагрузки регистрируют частоту сердечных сокращений - F(t) (уд/мин), потребление кислорода - Q(t) (мл/мин), измеряют концентрацию гемоглобина в артериальной крови - n(t) (г/л) и насыщение артериальной крови кислородом y_a(t). Последние параметры n и y_а почти не зависят от t. По этим данным вычисляются коэффициенты линейного уравнения

F(t)=A+B×Q(t).

По коэффициенту В и гемоглобину n определяют сердечный выброс (ударный объем, мл)

V_c=K/(n×B),

где К=М_Hb/(22,4×4×(y_a-x)),

М_Hb - молекулярная масса гемоглобина,

х - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляров.

М_Hb=64500,

х=0,12

4 - структурная молекулярная характеристика, отражающая существование четырех центров связывания кислорода в молекуле гемоглобина.

Минутный объем кровообращения (мл/мин) -

J(t)=V_c×F(t)

Шунтирующий поток крови (мл/мин) -

М=А×V_c

Насыщение смешанной венозной крови О₂ (в легочной артерии)

Y_v(t)=у_а-((у_a-х)×B×Q(t))/(A+В×Q(t)

По этим уравнениям и выполненным измерениям во время нагрузки вычисляются все параметры, характеризующие кровообращение в этом состоянии.

Примеры: 1. Больная с врожденным пороком сердца синего типа (тетрада Фалло), возраст - 18 лет, пол - женский, рост - 161 см, масса тела - 51 кг, гемоглобин - 206 г/л. Коэффициенты уравнения F(t)=A+B×Q(t) - А=54,07457; В=0,10587. Результат приведен в таблице 1.

Таблица 1tF(t)Q(t)Y_a(t)n(t)г/лКV_c mlJ(t) ml/minМ ml/minY_v vena1107,1435000,845206992,918745,527484877,9462461,8790,486362109,0915200,8242071022,53746,659045090,0772523,0670,46884631196200,82081058,62748,073595720,7572599,5590,4271554122,4496400,762091124,79150,833796224,5472748,8160,404063

2. Здоровый, спортсмен с многолетним стажем; пол - мужской; возраст - 74 года, рост - 167 см, масса тела - 61 кг, гемоглобин - 133 г/л. Коэффициенты уравнения F(t)=А+В×Q(t) - A=47,635; В=0,0415. Результат приведен в таблице 2.

Таблица 2tF(t)Q(t)Y_an(t) Hb г/лКV_c ml/minJ(t) ml/minM(t) ml/minY_v0693500,94133,005877,8855159,045610974,17576,1390,748391879000,94137,9877,8855153,413345,87307,2110,57961928912000,94140,57877,8855150,486413393,27168,4170,5208939412500,94141,015877,8855150,011514101,07145,7960,51253410815000,94143,24877,8855147,681315949,57034,7980,475469511818000,94145,91877,8855144,978917107,56906,0680,439293612818500,94146,355877,8855144,538118500,86885,070,433968713721000,93148,58888,7235144,131319745,96865,6930,406266814321500,93149,025888,7235143,700920549,26845,1920,401926

Способ позволяет оценить параметры кровообращения и дать полную характеристику физиологического статуса кардиореспираторной системы человека во время нагрузки.

Литература

1. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. Изд-е второе, переработанное и дополненное. М.: Медицина, 1990 г. - Стр.98-112.

2. Меркулова Р.А., Хрущев С.В., Хельбин В.Н. Возрастная кардиодинамика у спортсменов. М.: Медицина, 1989 г. - Стр.21-34.

3. Ekelund L.G., Holmgren A. Central hemodynamics during exercise // Circulat. Res. - 1967. - V.20. - N.3. - Suppl.1. - P.1-33 - 1-43.

4. Г.П.Конради Дополнение к разделу А /Физиология кровообращения. Физиология сердца. В серии "Руководство по физиологии". - Л.: Наука, 1980. - 598 с., стр.278.

5. В.Л.Карпман, Б.Г.Любина Динамика кровообращения у спортсменов. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с., стр.96-97.

6. Физиология человека. Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. М.: 1996 г. - Т.3. - Стр.690-693 (рис.26.3; рис.26.8).

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии. Измеряют частоты сердечных сокращений (Ft), потребление кислорода (Qt), концентрацию гемоглобина в крови (n), насыщение артериальной крови кислородом (y_а). Рассчитывают значения коэффициентов А и В по формуле: Ft=A+B·Qt и значение К по формуле: К=64500/(22,4·4·(у_а-0,12). По полученным значениям вычисляют величину ударного объема крови (V_c) по формуле: (V_c)=K/(n·B). Величину минутного объема кровообращения (Jt) по формуле: Jt=V_c·Ft. Величину шунтирующего потока в большом круге кровообращения (М) по формуле: M=A·V_c. Величину насыщения смешанной венозной крови кислородом (Y_v(t)) по формуле: Y_v(t)=y_a-((y_a-0,12)·B·Qt/(A+B·Qt)). Способ упрощает процедуру определения параметров кровообращения во время физической нагрузки. 2 табл.

Способ определения параметров кровообращения человека во время физической нагрузки, включающей измерение частоты сердечных сокращений (Ft), отличающийся тем, что также измеряют потребление кислорода (Qt), концентрацию гемоглобина в крови (n), насыщение артериальной крови кислородом (y_а), рассчитывают значения коэффициентов А и В по формуле

Ft=A+B·Qt,

и значение К по формуле

К=64500/(22,4·4·(у_а-0,12),

по полученным значениям вычисляют величину ударного объема крови (V_c) по формуле

(V_c)=K/(n·B),

величину минутного объема кровообращения (Jt) по формуле

Jt=V_c·Ft,

величину шунтирующего потока в большом круге кровообращения (М) по формуле

M=A·V_c,

величину насыщения смешанной венозной крови кислородом (Y_v(t)) по формуле

Y_v(t)=y_a-((y_а-0,12)·B·Qt/(A+B·Qt)).