Изобретение относится к области медицины, а именно к клинической физиологии, кардиохирургии и кардиологии.
Известен способ расчета плотности капилляров в скелетных мышцах человека при максимальной нагрузке, заключающийся в том, что плотность капилляров и их анатомические параметры измеряют в биоптатах, полученных из скелетных мышц во время физических упражнений [1]. Однако само взятие биопсии и подготовка взятого образца ткани для гистологических измерений вносит искажения и не может быть использовано для мониторинга в условиях, которые исключают взятие биопсии. Другие авторы измеряют параметры капиллярного русла сердца человека посмертно на анатомических препаратах [2].
В этих публикациях оценка параметров капиллярного русла в сердце человека не связывается с антропометрическими и физиологическими данными конкретного человека - его возрастом, полом, ростом, массой тела, концентрацией гемоглобина, оксигенацией артериальной крови.
Целью изобретения является получение точных значений параметров капиллярного русла в сердце конкретного человека для мониторинга деятельности сердца, а именно: - число, плотность, длина капилляра, скорость движения капиллярной крови, объем капиллярной крови по антропометрическим и физиологическим данным конкретного человека, которые доступны для точного измерения в различных условиях, включая экстремальные.
Способ реализуется следующим образом. У конкретного человека возраста А (лет), (1≤А≤80 лет) и пола измеряют следующие параметры: рост Н (см); массу тела М (кг); концентрацию гемоглобина n (г/л); оксигенацию артериальной крови ya (%). По этим данным вычисляют следующие параметры.
1. Удельное потребление сердцем кислорода при нормальной температуре тела (qн), для чего вычисляют:
1.1. Площадь тела (S)
1.2. Удельную теплопродукцию (по [3; стр.32-36.]) (w)
для мужчин:
1.3. Скорость потребления кислорода всем организмом (Q)
1.4. Удельное потребление кислорода сердцем человека (qн)
для мужчин
2. Вычисляют радиус тканевого цилиндра (R2) через вычисление удельного потребления кислорода сердцем (qн) по уравнению цилиндра Крога из источника [4, стр.172]
при значениях
ркр=12 мм рт.ст. - критическое давление кислорода на венозном конце капилляра,
R0=2.5 мкм - внутренний радиус капилляра,
b=2.9(R0)0.5-3=1.58 мкм - толщина стенки капилляра,
R1=R0+b=4.08 мкм - внешний радиус капилляра,
аппроксимируется уравнением
где R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм),
qН - удельное потребление кислорода сердцем человека (моль/м3/с).
3. Плотность капилляров в сердце
где R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм).
4. Время движения крови (t) от артериального к венозному концу капилляра в тканевом цилиндре.
Из закона сохранения количества кислорода в тканевом цилиндре
где R0, R1 - соответственно внутренний и внешний радиус капилляра (мкм),
R2 - радиус тканевого цилиндра, вычисленный по уравнению (6) (мкм),
L - длина тканевая цилиндра, вычисленная по уравнению (11) (мкм),
длина тканевого цилиндра равна длине капилляра,
ν - скорость движения крови по капилляру (мкм/с),
qH - удельная скорость потребления кислорода сердцем человека (моль/м3/с),
n - концентрация гемоглобина в крови (моль/м3),
ya - оксигенация артериальной крови (0≤ya≤1),
yk=0.12 - оксигенация крови на конце капилляра [4, стр.172]; после преобразований равенства (8) получаем формулу для определения времени движения крови по капилляру
где R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм),
n - концентрация гемоглобина в капиллярной крови (г/л),
ya - оксигенация артериальной крови (%),
qH - удельная скорость потребления сердцем кислорода (моль/м3/с).
5. Длина капилляра. Один тканевый цилиндр содержит один кровеносный капилляр. Длина капилляра и длина тканевого цилиндра равны.
Средняя скорость движения крови по капилляру описывается уравнением Пуазейля
где η=1.44 сП - вязкость крови в капилляре, Pa-Pk=33-17=16 мм рт.ст. - разность гемодинамических давлений крови на артериальном и венозном конце капилляра.
L - длина капилляра, равная длине тканевого цилиндра (мкм).
После преобразований уравнения (10) получаем длину капилляра
где R0 - внутренний радиус капилляра, равный 2,5 (мкм) (см. урав. 5),
t - время движения крови по капилляру (с).
6. Число капилляров в сердце равно
где L - длина тканевого цилиндра (мкм),
R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм),
ρ=1070 (кг/м3) - плотность сердца,
- объем тканевого цилиндра (м3),
МH - масса сердца (кг), которая равна
где М - масса тела (кг)
Число капилляров на 100 г сердца равно
где - L - длина тканевого цилиндра (мкм),
7. Объем капиллярной крови в сердце равен
где МH - масса сердца (кг),
R0 - внутренний радиус капилляра (мкм),
L - длина капилляра (мкм),
NH - число капилляров в сердце,
R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм),
L - длина капилляров (мкм).
Объем капиллярной крови на 100 г сердца равен
где - R0 - внутренний радиус капилляра (мкм),
R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм).
Примеры использования способа. Вычисленная по формуле (7) зависимость плотности капилляров сердца от возраста указана на чертеже.
Все вычисленные параметры капиллярного русла здорового мужчины представлены в таблице. Данные таблицы демонстрируют зависимость основных параметров капиллярного русла сердца человека от основных антропометрических параметров организма человека: возраста, роста, массы тела и массы сердца, и переменных физиологических величин: концентрации гемоглобина в крови, насыщения артериальной крови кислородом. Это делает предложенный способ удобным для мониторирования деятельности сердца, для получения оценок относительных изменений в процессе адаптации к различным экстремальным влияниям на организм человека.
Примечание: JA-справ [5].
Таким образом, способ позволяет оценить число всех капилляров в сердце, их плотность, длину, скорость движения по ним крови и объем всей капиллярной крови в коронарном русле сердца, их связь с антропометрическими данными пациента, а также другие параметры - радиус и объем тканевого цилиндра.
Литература.
1 B.J.McGuirel and T.W.Secomb. Estimation of capillary density in human skeletal muscle based on maximal oxygen consumption rates // Am J Physiol Heart Circ Physiol 2003 - V.285: - №6: - Н2382-Н2391.
2 Stoker M.E., Gerdes A.M., May J.F. Regional differences in capillary density and myocyte size in the normal human heart // Anat Rec. - 1982. - V.202. - №2: - P.187-191
3 Fleisch A. Neue Methoden zum Studium des Gasaustausches und der Lungenfunktion. Leipzig: VEB Georg Thime, 1956. - 107s..
4 Власов Ю.А., Смирнов С.М. От молекулы гемоглобина - к системе микроциркуляции. Новосибирск: Наука, 1993. - 245 с.
5 Власов Ю.А., Окунева Г.Н. Кровообращение и газообмен человека. Справочное руководство. Новосибирск: Наука. - 320 с.
Изобретение относится к области медицины, а именно к клинической физиологии, кардиохирургии и кардиологии. У конкретного человека возраста - A (лет), (1≤А≤80 лет) и пола измеряют следующие параметры: рост H (см); массу тела - M (кг); концентрацию гемоглобина - n (г/л); оксигенацию артериальной крови - уа (%) и вычисляют по определенным формулам площадь тела, удельную теплопродукцию как для мужчин, так и для женщин, скорость потребления кислорода всем организмом, удельное потребление кислорода сердцем человека для мужчин и для женщин, радиус тканевого цилиндра через вычисление удельного потребления кислорода сердцем по определенному уравнению, скорость течения крови в капилляре, число капилляров в сердце, объем капиллярной крови и, тем самым, оценивают анатомо-функциональные параметры капиллярного русла сердца человека. Способ позволяет оценить число всех капилляров в сердце, их плотность, длину, скорость движения по ним крови и объем всей капиллярной крови в коронарном русле сердца, их связь с антропометрическими данными пациента, а также другие параметры - радиус и объем тканевого цилиндра. 1 табл., 1 ил.
Способ оценки параметров капиллярного русла сердца у человека, отличающийся тем, что у человека с точно установленным возрастом (A) измеряют рост (H), массу тела (M), концентрацию гемоглобина (n), оксигенацию артериальной крови (уа) и вычисляют по формуле площадь тела
удельную теплопродукцию для мужчин:
скорость потребления кислорода всем организмом (Q)
где w - удельная теплопродукция организма (кал/м2/ч);
S - поверхность тела (м2),
удельное потребление кислорода сердцем человека (qн)
где Q - скорость потребления кислорода всем организмом (мл/мин);
А - возраст, лет;
М - масса тела человека (кг),
радиус тканевого цилиндра (R2) через вычисление удельного потребления кислорода сердцем (qн) по уравнению
при значениях
ркр=12 мм рт.ст. - критическое давление кислорода на венозном конце капилляра;
R0=2.5 мкм - внутренний радиус капилляра;
b=2.9(R0)0.5-3=1.58 мкм - толщина стенки капилляра;
R1=R0+b=4.08 мкм - внешний радиус капилляра;
аппроксимируется уравнением
где R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм);
qн - удельное потребление кислорода сердцем;
плотность капилляров в сердце
где R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм),
время движения крови по капилляру
где n - концентрация гемоглобина в крови (моль/м3);
Уа - оксигенация артериальной крови (%);
qн - удельное потребление кислорода сердцем;
R2 - радиус тканевого цилиндра,
скорость течения крови в капилляре
где R0 - внутренний радиус капилляра (мкм);
Ра и Pк давление крови на артериальном и венозном концах капилляра;
η - вязкость крови в капилляре (сП);
L - длина капилляра (мкм),
из уравнения (10)
получаем длину капилляра
где R0 - внутренний радиус капилляра (мкм);
t время движения крови по капилляру (с),
число капилляров в сердце
где L - длина тканевого цилиндра (мкм);
R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм);
ρ=1070 (кг/м3) - плотность сердца;
- объем тканевого цилиндра (м3);
MH - масса сердца (кг), которая равна
где М - масса тела (кг),
объем капиллярной крови
где R0 - внутренний радиус капилляра (мкм);
R2 - радиус тканевого цилиндра (мкм);
L - длина капилляра (мкм);
Nн - число капилляров в сердце;
Мн - масса сердца;
и, тем самым, оценивают анатомо-функциональные параметры капиллярного русла сердца человека.
STOKER M.E | |||
et al | |||
Regional differences in capillary density and myocyte size in the normal human heart., Anat Rec., 1982 Feb; 202(2): 187-91 | |||
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ КАПИЛЛЯРНОГО КРОВОТОКА И ВЕЛИЧИНЫ АРТЕРИОЛОВЕНУЛЯРНОГО ШУНТА | 2004 |
|
RU2267983C2 |
ФОМИН A.M | |||
Математическое описание внутримиокардиального кровотока | |||
В кн.: Макро- и микроморфология | |||
Саратов: Изд-во Саратовского медицинского университета, 1999, с.187-191. |
Авторы
Даты
2009-12-20—Публикация
2007-04-16—Подача