СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНУТНОГО ОБЪЕМА КРОВИ (МОК) И ОБЩЕГО ПЕРИФЕРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СОСУДОВ (ОПСС) Российский патент 2013 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицине, в частности к определению показателей, отражающих функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, и может быть использовано в клинической физиологии, физической культуре и спорте, кардиологии, других областях медицины. Для большинства проводимых физиологических исследований на человеке, в которых измеряются показатели пульса, систолического (САД) и диастолического (ДАД) артериального давления полезны интегральные показатели состояния сердечно-сосудистой системы. Важнейшим из таких показателей, отражающим не только работу сердечно-сосудистой системы, но и уровень обменных и энергетических процессов в организме, является минутный объем крови (МОК). Общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС) также важнейший параметр, использующийся для оценки состояния центральной гемодинамики [4, 7].

Наиболее популярной методикой расчета ударного объема (УО), а на его основе и МОК является формула Старра [8]:

УО=90,97+0,54·ПД-0,57·ДАД-0,61·В,

где ПД - пульсовое давление, ДАД - диастолическое давление, В - возраст. Далее МОК вычисляется как произведение УО на частоту сердечных сокращений (МОК=УО·ЧСС). Но точность формулы Старра подвергается сомнению [2]. Коэффициент корреляции между величинами УО, полученными методами импедансной кардиографии, и величинами, рассчитанными по формуле Старра, составил всего 0,288 [2]. По нашим данным, расхождение между величиной УО (а, следовательно, и МОК), определенной с помощью метода тетраполярной реографии и рассчитанной по формуле Старра, превышает в отдельных случаях 50% даже в группе здоровых испытуемых.

Известен способ вычисления МОК по формуле Лилье-Штрандера и Цандера [1]:

МОК=АД_ред.·ЧСС,

где АД_ред. - артериальное давление редуцированное, АД_ред.=ПД·100/Ср.Да, ЧСС - частота сердечных сокращений, ПД - пульсовое давление, вычисляемое по формуле ПД=САД-ДАД, а Ср.Да - среднее давление в аорте, вычисляемое по формуле [1, 6]: Ср.Да=(САД+ДАД)/2. Но для того, чтобы формула Лилье-Штрандера и Цандера отражала МОК, необходимо, чтобы численное значение АД_ред., представляющее собой ПД умноженное на поправочный коэффициент (100/Ср.Да), совпадало со значением УО, выбрасываемого желудочком сердца за одну систолу. Фактически же, при величине Ср.Да=100 мм рт.ст. величина АД_ред. (а, следовательно, и УО) приравнивается величине ПД, при Ср.Да<100 мм рт.ст. - АД_ред. несколько превышает ПД, а при Ср.Да>100 мм рт.ст. - АД_ред. становится меньше чем ПД. На самом деле, величина ПД не может приравниваться к величине УО даже и при Ср.Да=100 мм рт.ст. Нормальные средние показатели ПД - 40 мм рт.ст., а УО - 60-80 мл [6]. Сопоставление показателей МОК, вычисленных по формуле Лилье-Штрандера и Цандера в группе здоровых испытуемых (2,3-4,2 л [1]), с нормальными величинами МОК (5-6 л [6]) показывает расхождение между ними в 40-50%.

Технический результат заявляемого способа - повышение точности определения минутного объема крови (МОК) и общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС) - важнейших показателей, отражающих работу сердечно-сосудистой системы, уровень обменных и энергетических процессов в организме, оценки состояния центральной гемодинамики за счет применения физически и физиологически обоснованных расчетных формул.

Заявляется способ определения интегральных показателей состояния сердечно-сосудистой системы, заключающийся в том, что у испытуемого в состоянии покоя измеряют частоту сердечных сокращений (ЧСС), систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД), вес и рост. После этого определяют общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС). Величина ОПСС пропорциональна диастолическому артериальному давлению (ДАД) - чем больше ДАД, тем больше ОПСС; временным интервалам между периодами изгнания (Тпи) крови из желудочков сердца - чем больше интервал между периодами изгнания, тем больше ОПСС; объему циркулирующей крови (ОЦК) - чем больше ОЦК, тем меньше ОПСС (ОЦК зависит от веса, роста и пола человека). ОПСС рассчитывают по формуле:

ОПСС=К·ДАД·(Тсц-Тпи)/Тпи,

где ДАД - диастолическое артериальное давление;

Тсц - период сердечного цикла, вычисляемый по формуле Тсц=60/ЧСС;

Тпи - период изгнания, вычисляемый по формуле [3, 5]:

Тпи=0,268·Тсц^0,36≈Тсц·0,109+0,159;

К - коэффициент пропорциональности, зависящий от массы тела (МТ), роста (Р) и пола человека. К=1 у женщин при МТ=49 кг и Р=150 см; у мужчин при МТ=59 кг и Р=160 см. В остальных случаях К для здоровых испытуемых вычисляется по правилам, представленным в табл.1.

Таблица 1 Коэффициент пропорциональности (К) здоровых испытуемых Женщины Мужчины МТ≤49 кг К=(МТ·Р)/7350 МТ≤59 кг К=(МТ·Р)/9440 МТ>49 кг К=7350/(МТ·Р) МТ>59 кг К=9440/(МТ·Р)

МОК рассчитывается по уравнению:

МОК=Ср.Да·133,32·60/ОПСС,

где Ср.Да - среднее давление в аорте, вычисляемое по формуле:

Ср.Да=(САД+ДАД)/2;

133,32 - количество Па в 1 мм рт.ст.;

ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов (Па·мл^-1·с).

В таблице 2 приведены примеры расчетов МОК (РМОК) по этому способу у 10 здоровых испытуемых в возрасте 18-23 лет, сопоставленные с величиной МОК, определенной с помощью неинвазивной мониторной системы «МАРГ 10-01» (Микролюкс, Челябинск), в основе работы которой лежит метод тетраполярной биоимпедансной реокардиографии (погрешность 15%).

Таблица 2. Пол № Р, См MT, кг ЧСС уд/мин САД мм рт.ст. ДАД мм рт.ст. МОК, мл РМОК, мл Отклонение % ж 1 154 42 72 117 72 5108 5108 0 2 157 48 75 102 72 4275 4192 2 3 172 56 57 82 55 4560 4605 1 4 159 58 85 107 72 6205 6280 1 5 164 65 71 113 71 6319 6344 1 6 167 70 73 98 66 7008 6833 3 м 7 181 74 67 110 71 5829 5857 0,2 8 187 87 69 120 74 6831 7461 9 9 193 89 55 104 61 6820 6734 1 10 180 70 52 113 61 5460 5007 9 Среднее отклонение между величинами МОК и РМОК в этих примерах 2,79%

Отклонение расчетной величины МОК от ее измеренной величины по методу тетраполярной биоимпедансной реокардиографии у 20 здоровых испытуемых в возрасте 18-35 лет в среднем составило 5,45%. Коэффициент корреляции между этими величинами составил 0,94.

Отклонение рассчитанных величин ОПСС и МОК по данному методу от измеряемых величин может быть значительным лишь при существенной ошибке определения коэффициента пропорциональности К. Последнее возможно при отклонениях в работе механизмов регуляции ОПСС и/или при избыточных отклонениях от нормы МТ (МТ>>Р(см)-101). Однако погрешности определения ОПСС и МОК у этих пациентов могут быть нивелированы либо за счет введения поправки в расчет коэффициента пропорциональности (К), либо введением дополнительного поправочного коэффициента в формулу расчета ОПСС. Эти поправки могут быть как индивидуальными, т.е. основанными на предварительных измерениях оцениваемых показателей у конкретного пациента, так и групповыми, т.е. основанными на статистически выявленных сдвигах К и ОПСС у определенной группы пациентов (с определенным заболеванием).

Реализация способа осуществляется следующим образом.

Для проведения измерений ЧСС, САД, ДАД, веса и роста могут использоваться любые сертифицированные аппараты для автоматического, полуавтоматического, ручного измерения пульса, артериального давления, веса и роста. У испытуемого в состоянии покоя измеряют ЧСС, САД, ДАД, массу тела (вес) и рост.

После этого вычисляют коэффициент пропорциональности (К), необходимый для вычисления ОПСС и зависящий от массы тела (МТ), роста (Р) и пола человека. У женщин К=1 при МТ=49 кг и Р=150 см;

при МТ≤49 кг К=(МТ·Р)/7350; при МТ>49 кг К=7350/(МТ·Р).

У мужчин К=1 при МТ=59 кг и Р=160 см;

при МТ≤59 кг К=(МТ·Р)/9440; при МТ>59 кг К=9440/(МТ·Р).

После этого определяют ОПСС по формуле:

ОПСС=К·ДАД·(Тсц-Тпи)/Тпи,

где Тсц - период сердечного цикла, вычисляемый по формуле

Тсц=60/ЧСС;

Тпи - период изгнания, вычисляемый по формуле [3, 4]:

Тпи=0,268·Т_сц ^0,36≈Тсц·0,109+0,159.

МОК рассчитывается по уравнению:

МОК=Ср.Да·133,32·60/ОПСС,

где Ср.Да - среднее давление в аорте, вычисляемое по формуле:

Ср.Да=(САД+ДАД)/2;

133,32 - количество Па в 1 мм рт.ст.;

ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов (Па·мл^-1·с).

Реализация способа поясняется нижеприведенным примером.

Женщина - 34 г., рост 164 см, МТ=65 кг, пульс (ЧСС) - 71 уд./мин, САД=113 мм рт.ст., ДАД=71 мм рт.ст.

К=7350/(164·65)=0,689

Тсц=60/71=0,845

Тпи≈Тсц·0,109+0,159=0,845·0,109+0,159=0,251

ОПСС=К·ДАД·(Тсц-Тпи)/Тпи=0,689·71·(0,845-0,251)/0,251=115,8≈116 Па·мл^-1·с

Ср.Да=(САД+ДАД)/2=(113+71)/2=92 мм рт.ст.

МОК=Ср.Да·133,32·60/ОПСС=92·133,32·60/116=6344 мл≈6,3 л

Отклонение этой рассчитанной величины МОК у данной испытуемой от величины МОК, определенной с помощью тетраполярной биоимпедансной реокардиографии, составило менее 1% (см. табл.2, испытуемая №5).

Таким образом, предложенный способ позволяет достаточно точно определять величины ОПСС И МОК.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вегетативные расстройства: Клиника, диагностика, лечение. / Под ред. А.М.Вейна. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2003. - 752 с., с.57.

2. Зислин Б.Д., Чистяков А.В. Мониторинг дыхания и гемодинамики при критических состояниях. - Екатеринбург: Сократ, 2006. - 336 с., с.200.

3. Карпман В.Л. Фазовый анализ сердечной деятельности. М., 1965. 275 с., с.111.

4. Мурашко Л.Е., Бадоева Ф.С., Петрова С.Б., Губарева М.С. Способ интегрального определения показателей центральной гемодинамики. // Патент РФ №2308878. Опубликовано 27.10.2007.

5. Парин В.В., Карпман В.Л. Кардиодинамика. // Физиология кровообращения. Физиология сердца. В серии: «Руководство по физиологии». Л.: «Наука», 1980. с.215-240., с.221.

6. Филимонов В.И. Руководство по общей и клинической физиологии. - М.: Медицинское информационное агентство, 2002. - с.414-415, 420-421, 434.

7. Чазов Е.И. Болезни сердца и сосудов. Руководство для врачей. М., 1992, т.1, с.164.

8. Ctarr I// Circulation, 1954. - V.19 - P.664.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использовано в клинической физиологии, физической культуре и спорте, кардиологии, других областях медицины. У здоровых испытуемых измеряют частоту сердечных сокращений (ЧСС), систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД). Определяет коэффициент пропорциональности К в зависимости от массы тела и роста. Вычисляют величину ОПСС в Па·мл^-1·с по оригинальной математической формуле. Затем рассчитывают минутный объем крови (МОК) по математической формуле. Группа изобретений позволяет получить более точные значения ОПСС и МОК, провести оценку состояния центральной гемодинамики за счет применения физически и физиологически обоснованных расчетных формул. 2 н.п.ф-лы, 1 пр.

1. Способ определения интегральных показателей состояния сердечно-сосудистой системы, заключающийся в определении общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС) у здоровых испытуемых, включающий измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС), систолического артериального давления (САД), диастолического артериального давления (ДАД), отличающийся тем, что также измеряют массу тела (МТ, кг), рост (Р, см) для определения коэффициента пропорциональности (К), у женщин при МТ≤49 кг по формуле К=(МТ·Р)/7350, при МТ>49 кг по формуле К=7350/(МТ·Р), у мужчин при МТ≤59 кг по формуле К=(МТ·Р)/9440, при МТ>59 кг по формуле К=9440/(МТ·Р), величину ОПСС вычисляют по формуле
ОПСС=К·ДАД·(Тсц-Тпи)/Тпи,
где Тсц - период сердечного цикла, вычисляемый по формуле
Тсц=60/ЧСС;
Тпи - период изгнания, Тпи=0,268·Тсц^0,36≈Тсц·0,109+0,159.

2. Способ определения интегральных показателей состояния сердечно-сосудистой системы, заключающийся в определении минутного объема крови (МОК) у здоровых испытуемых, отличающийся тем, что МОК рассчитывают по уравнению: МОК=Ср.Да·133,32·60/ОПСС,
где Ср.Да - среднее давление в аорте, вычисляемое по формуле
Ср.Да=(САД+ДАД)/2;
133,32 - количество Па в 1 мм рт.ст.;
ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов (Па·мл^-1·с).