СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ПРЕДСЕРДИЯМИ И ЖЕЛУДОЧКАМИ СЕРДЦА Российский патент 2009 года по МПК A61B5/00 

Способ относится к области медицины, а именно к клинической физиологии, кардиохирургии и кардиологии.

Известен способ раздельного вычисления потребления кислорода правым и левым желудочками сердца по измерению кровотока в соответствующих магистральных коронарных артериях и измерению SO_{2 art} и SO_{2 ks} [Kusachi S, Nishiyama O, Yasuhara К et al., Right and left ventricular oxygen metabolism in open-chest dog // Am. J. Physiol. - 1982. - V.243. - №5. - H761-766.]. У этого способа есть существенный недостаток, заключающийся в том, что ниже того места на магистральной коронарной артерии, в котором измеряется поток, по боковым ответвлениям поток крови может попасть на противоположную сторону. По этой причине оценка потребления кислорода правым или левым желудочком будет неточной. Более того, этим способом трудно оценить этот параметр для правого или левого предсердия. С его помощью невозможно получить оценку потребления кислорода выделенным сегментом правого или левого желудочка сердца.

Эта трудность обходится в других известных способах [Crystal GJ, Rooney MW, Salem RM. Myocardial blood flow and oxygen consumption during isovolemic hemodilution alone and in combination with adenosine-induced controlled hypotension // Anesth Analg. - 1988. - V.67. - №6. - P.539 - 547; Crystal GJ, Kim SJ, Salem MR. Right and left ventricular O₂ uptake during hemodilution and beta-adrenergic stimulation // Am. J. Physiol. - 1993. - V.265. - №5(Pt2). - H.1769-1777], в которых миокардиальный кровоток измеряется с помощью радиоактивных микросфер практически в любом выбранном месте миокарда.

Однако существенными недостатками этого способа являются: необходимость необратимого разрушения миокарда и вытекающая из этого однократность применения на экспериментальнм животном. В любом случае метод радиоактивных микросфер неприменим в клинических условиях на человеке.

Из-за фрактальности микроциркуляции в миокарде получаемые значения миокардиального кровотока не являются устойчивой, средней величиной, относительно которой происходят текущие изменения потока - они либо выше, либо ниже этого значения. Этот недостаток может быть преодолен, если находить устойчивое значение микроциркуляторного потока в миокарде известным способом [Окунев Г.Н., Власов Ю.А., Караськов A.M. и др. Закономерности изменения микроциркуляторного кровотока в разных участках сердца у больных с приобретенными пороками сердца до и после коррекции порока // Физиология человека. - 2005 - Т.31. - №1. - С.40-48.]. В этом случае вычисляемые значения потребления кислорода миокардом будут соответствовать устойчивым величинам этого параметра, по которым можно судить о величине потребления кислорода каждой камерой сердца в отдельности, либо ее сектором.

С целью получения раздельной оценки потребления кислорода камерами сердца либо их секторами по ходу кардиохирургического вмешательства предлагается способ, включающий в себя измерение микроциркуляторного кровотока лазер-доплеровским флоуметром, измерение насыщения кислорода крови в коронарном синусе сердца и артерии, измерение концентрации гемоглобина в крови.

Способ реализуется следующим образом.

1. Раздельно осуществляют серию измерений микроциркуляции в стенках четырех камер сердца через любой заданный промежуток времени.

2. Попарно между этими измерениями находят разности кровотока - ΔЭМК=(n_i=1-n_i=2) и находят зависимость ΔЭМК от нечетных измерений миокардиального кровотока: ΔЭМК=f(ЭМКn_i=1), где ЭМКn_i=1 - нечетные измерения, n_i=2 - четные измерения. Для этой функции методом наименьших квадратов находят коэффициенты линейного уравнения первой степени -

где а - постоянная составляющая в уравнении (1), b - угловой коэффициент при аргументе функции.

3. По оцененным коэффициентам линейного уравнения первой степени (1) отыскивают значение ЭМК₁, для которого разность между нечетным и четным измерением (n_i=1-n_i=2) ΔЭМК=0, по уравнению -

где ЭМК₁ соответствует среднему значению эпимиокардиального кровотока для выбранного участка миокарда. Так как в функции ΔЭМК=f(ЭМКn_i=1) значения ΔЭМК откладывается по оси ординат, а значения ЭМКn_i=1 по оси абсцисс, то пересечение абсциссы функцией в точке ΔЭМК=0 будет соответствовать среднему значению эпимиокардиального кровотока - ЭМК₁.

4. Измеряется концентрация гемоглобина в крови (Hb).

5. Измеряется насыщение кислородом крови из коронарного синуса SO_{2 ks} и артериальной крови SO_{2 art}.

6. По измеренным значениям Hb, SO_{2 art}, SO_{2 ks} вычисляют артериовенозную разность по кислороду для миокарда - АВРО_{2 СЕРД} - мл О₂/л крови.

7. Найденное по измеренным значениям микроциркуляторного кровотока - ЭМК₁ умножаем на АВРО_{2 СЕРД}, предварительно приводя их к одинаковой размерности, т.е. ЭМК₁/1000. Тогда размерность ЭМК₁ будет л/(100 г мин), а размерность ПО₂ миокардом будет мл/(100 г мин).

Примеры применения этого способа приведены в таблице 1, в ней приведены данные измерения миокардиального кровотока на правом предсердии (ПП), правом желудочке (ПЖ), левом предсердии (ЛП) и левом желудочке лазер-доплеровским методом.

Таблица 1 Таблица 1.Измерение кровотока в различных камерах сердца лазер-доплеровским флоуметром. ПП ПЖ ЛП ЛЖ Измерение Δ Измерение Δ Измерение Δ Измерение Δ Нечетное Четное Нечетное Четное Нечетное Четное Нечетное Четное До операции. Б-й Ч-ов Возраст - 3 г. Масса тела - 9,4 кг. Рост - 85 см. АД - 112/65. ЧСС - 140. Нв - 164 г/л. SO_{2 KS} - 36,4%. SO_{2 ART} - 96%. Диагноз: тетрада Фалло 77,2 75,6 1,6 94,4 92,4 2 52,3 50,4 1,9 85,6 71,7 13,9 73,2 72,7 0,5 100,8 101,9 -1,1 52,7 54,8 -2,1 80,8 74,6 6,2                   90,3 67,4 22,9 После операции. SO_{2 KS} - 22,8%. SO_{2 ART} - 95% 72,9 64,7 8,2 88,8 89,9 -1,1 43,8 41,9 1,9 66,6 69,6 -3 73,2 69,1 4,1 90,7 91,6 -0,9 39,9 38,4 1,5 70,1 71,4 -1,3 До операции. Б-ой Ш-ко муж. Возраст - 34 г. Масса тела - 78 кг. Рост 181 см. АД 111/57. ЧСС - 98. Нв - 150 г/л. SO_{2 KS} - 43,96%. SO_{2 ART} - 97%. Диагноз: стеноз аортального клапана, двустворчатый клапан. 15,2 13,4 1,8 48,9 38,8 10,1 17,7 11,9 5,8 46,8 41,1 5,7 12,7 13,3 -0,6 50,2 46 4,2 11,6 14,1 -2,5 47,5 43,9 3,6 13 14,2 -1,2 46,7 46,1 0,6 12,1 13,1 -1 42,4 35,8 6,6 После операции. SO_{2 KS} - 25,5%. SO_{2 ART} - 96% 14,7 14,6 0,1 39,6 39,6 0 41,9 42,9 -1 30,2 33,7 -3,5 13,6 14,3 -0,7 36,5 38 -1,5 43,7 37,8 5,9 29,1 29,6 -0,5 14,2 14,5 -0,3 45,9 42,7 3,2 42,6 43,6 -1 31,3 31,4 -0,1 До операции. Б-ой Г-ов Возраст 1 г 2 м. Масса тела - 8 кг. Рост - 65 см. АД 78/34. ЧСС - 148. Нв - 107 г/л. SO_{2 KS} - 21,2%. SO_{2 ART} - 96% Диагноз: тетрада Фалло 86,1 94,4 -8,3 82,2 81,7 0,5 72,9 54,9 18 82,3 80,6 1,7 93,7 94 -0,3 77,2 77,6 -0,4 64,8 68,4 -3,6 83,4 86,5 -3,1 90,5 89,9 0,6 80 78,6 1,4 65,2 69,1 -3,9 80,3 79,5 0,8 После операции. SO_{2 KS} - 16,37%. SO_{2 ART} - 96% 83,7 78,4 5,3 88,8 92,7 -3,9 74,3 70,3 4 94,2 90,1 4,1 73 72,8 0,2 91,1 94 -2,9 75,2 78,4 -3,2 90,9 95,4 -4,5       90,9 92,9 -2 77,7 75 2,7 85,4 91,3 -5,9 Примечание: Δ - разность между нечетным и четным измерением.

В таблице 1 показаны нечетные и четные измерения и разности между ними ΔЭМК=(n_i=1-n_i=2), которая обозначена символом - Δ, для каждой камеры сердца. По функции ΔЭМК=f(ЭМКn_i=1) вычисляются коэффициенты линейного уравнения (а и b).

В таблице 2 приведены оцененные методом наименьших квадратов значения постоянной составляющей (а) уравнения (1) и произведения углового коэффициента (b) на нечетное измерение эпимиокардиального кровотока - (b×ЭМК₁). По ним вычисляют среднее значение миокардиального кровотока, устойчивого в заданных условиях измерения. По измеренным величинам насыщения кислородом крови из артерии и коронарного синуса сердца и измеренной величине гемоглобина находят артериовенозную разность кислорода по миокарду.

Умножая ее на среднее значение миокардиального кровотока, получают величину потребления O₂ миокардом в мл/(100 г мин).

Таблица 2 Камеры сердца Коэффициенты ур-нения Средний кровоток, Потребление кислорода камерами сердца, мл/(100 г мин) b*ΔЭМК₁ а мл/(100 г мин) Б-ой Ч-ов Возраст - 3 г. Масса тела 9,4 кг. Рост 85 см. Д-з: тетрада Фалло
До основного этапа операции пп 0,275 -19,63 71,38181818 9,454031 лп -0,484 47,725 98,6053719 13,0596 пж -10 524,9 52,49 6,951939 лж 1,7573 -
136,04 77,41421499 10,25298 После основного этапа операции пп -13,667 1004,5 73,49820736 9,734332 лп 0,1026 -
2,5923 25,26608187 3,346319 пж 0,1053 -
10,447 99,21177588 13,13992 лж 0,4857 -
36,349 74,8383776 9,911828 Ш-ко муж Возраст - 34 г. Масса тела 78 кг. Рост 181 см. Д-з: двухстворч. Ао клап.
До основного этапа операции пп 1,1109 -
15,145 13,63309029 1,805609 лп 1,2999 -
17,172 13,21024694 1,749606 пж 1,3754 -
61,878 44,98909408 5,958496 лж -0,452 -
25,897 57,29424779 7,588229 после основного этапа операции пп 0,7253 -
10,575 14,58017372 1,931044 лп 4,0506 -
171,8 42,41346961 5,617372 пж 0,5012 -
19,814 39,53312051 5,23589 лж 0,1818 -
6,8576 37,72057206 4,99583 Г-ов Возраст - 1 г 2 м. Масса тела 8 кг. Рост 65 см. Д-з: тетрада Фалло
До основного этапа операции пп 1,1113 -
102,79 92,4952758 12,25036 лп 2,7464 -
182,25 66,35959802 8,788872 пж 0,2006 -
15,511 77,32303091 10,2409 лж -1,0506 85,95 81,81039406 10,83522 после основного этапа операции пп 0,4766 -
34,594 72,58497692 9,613381 лп 0,2068 -
14,492 70,07736944 9,281265 пж 0,6273 -
59,559 94,94500239 12,57481 лж 1,0464 -
96,449 92,17220948 12,20758

Примечание:   ПП - правое предсердие;   ЛП - левое предсердие;   ПЖ - правый желудочек;   ЛЖ - левый желудочек;   уравнение - 3MK₁=a+b×ΔЭМК₁,   где ЭМК₁ - средний эпимиокардиальный кровоток для выбранного участка миокарда, мл/(100 г мин).  

Способ позволяет оценить потребление кислорода во время кардиохирургического вмешательства как предсердиями, так и желудочками сердца без разрушений миокарда и получить устойчивые данные микроциркуляторного потока в миокарде.

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии, кардиологии и кардиохирургии. На выбранных секторах предсердия или желудочка осуществляют ряд измерений микроциркуляторного кровотока через произвольный промежуток времени, измеряют концентрацию гемоглобина в крови, измеряют насыщение кислородом крови в артерии и коронарном синусе сердца, вычисляют коэффициенты линейного уравнения, по ним вычисляют величину среднего микроциркуляторного кровотока по предложенному уравнению, вычисляют артериовенозную разность по миокарду и, умножив ЭМК₁ на АВРО₂, находят величину потребления кислорода по выделенным секторам предсердия или желудочка сердца. Способ позволяет оценить потребление кислорода во время кардиохирургического вмешательства как предсердиями, так и желудочками сердца без разрушений миокарда и получить устойчивые данные микроциркуляторного потока в миокарде. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Способ раздельной оценки потребления кислорода предсердиями и желудочками сердца, включающим серию измерений микроциркуляторного кровотока через заданный промежуток времени в пределах каждой камеры сердца, измерение концентрации гемоглобина в крови, измерение насыщения кислородом крови в артерии и коронарном синусе сердца, отличающийся тем, что вычисляют величину разности кровотока между нечетными и четными измерениями для каждой камеры сердца, находят линейную функцию этих разностей от значений нечетных измерений

где ΔЭМК - разность между нечетными и четными измерениями миокардиального кровотока;
а - постоянная составляющая в уравнении (1);
b - угловой коэффициент при аргументе функции,
по значениям этих коэффициентов вычисляют величину среднего микроциркуляторного кровотока

где ЭМК₁ соответствует среднему значению миокардиального кровотока для выбранного участка миокарда; полученное значение ЭМК₁ из размерности мл/ (100 г мин) переводят в размерность - л/ (100 г мин); вычисляют артериовенозную разность по кислороду, имеющую размерность мл О₂/л

где АВРО₂ - артериовенозная разность по кислороду, мл О₂/л;
Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л;
SO_{2 art} и SO_{2 ks} - насыщение кислородом артериальной крови и крови из коронарного синуса сердца; произведение ЭМК₁ на АВРО₂ дает искомую величину потребления кислорода камерой сердца:
ПО_{2 (камера сердца)}=ЭМК₁·АВРО₂.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на выбранных секторах предсердия или желудочка осуществляют ряд измерений микроциркуляторного кровотока через произвольный промежуток времени, измеряют концентрацию гемоглобина в крови, измеряют насыщение кислородом крови в артерии и коронарном синусе сердца, вычисляют коэффициенты линейного уравнения (1), по ним вычисляют величину среднего микроциркуляторного кровотока по уравнению (2), вычисляют артериовенозную разность по миокарду и, умножив ЭМК₁ на АВРО₂, находят величину потребления кислорода по выделенным секторам предсердия или желудочка сердца.