СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРНОГО ОБЪЕМА СЕРДЦА ЧЕЛОВЕКА
METHOD OF DETERMINING STROKE VOLUME OF HUMAN HEART

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии и кардиохирургии.
При проведении лечебных мероприятий или хирургического вмешательства часто возникает необходимость быстро и надежно оценить абсолютную величину ударного объема сердца человека и изменение его величины. Эта оценка необходима в случаях, когда у пациента существует сложный врожденный порок сердца с двунаправленными сбросами артериальной и венозной крови через дефекты в перегородках камер сердца, или имеет место выраженная недостаточность створчатых клапанов сердца. Дать точную оценку количеству крови, которое поступит в большой круг кровообращения и обменные капилляры, известными способами оказывается затруднительно.
2
2
2
2
2
2
2MAKС
Известен способ измерения этого параметра посредством измерения потребления кислорода организмом в течение одной минуты (ПО), измерения содержания связанного кислорода в литре артериальной и литре смешанной венозной крови, вычисления артериовенозной разности по кислороду (АВРО), деления величины потребленного кислорода за одну минуту на АВРО, а полученную величину минутного объема кровообращения (МОК) делят на частоту сердечных сокращений (ЧСС) и получают усредненную величину ударного объема сердца (УО) при условии, что были сосчитаны все сердечные сокращения в течение минуты, когда измерялось ПО. Это классический принцип измерения A. Fick, известный с 1870 г. Он безупречен по замыслу, но имеет существенный недостаток, не преодоленный до нашего времени, - это необходимость отбирать образцы артериальной и смешанной венозной крови для определения в них количества связанного газообразного кислорода или углекислого газа [Stringer W.W., Наnsen J.E., Wasserman К. Cardiac output estimated noninvasivelly from oxygen uptake during exercise // J. Appl. Physiol. 1997. - V.82. - № 3. - PP.908-912]. Однако приведенное в этой статье предложение вычислять сердечный выброс и ударный объем через измерение пикового потребления O и ABPO, которая оценивается по найденной авторами функции АВРО2=f(%ПО) до и после лактатного ацидозного порога. Последний отыскивается на графике функции -
2
2
2
ВыдСO=f(ПО). В итоге предложен громоздкий многоступенчатый способ и его точность зависит от точности измерения ВыдСО и корректного построения графических функций.
Известен другой способ, основанный на реализации доплеровской эхокардиографической техники [Sun J.P., Pu M., Fouad F.M., Christian R. et al. Automated cardiac output measurement spatiotemporal integration of color Doppler data. In vitro and clinical validation // Circulation. - 1997. - V.95. - № 4. - PP.932-939}. Этот способ содержит существенные ограничения, обусловленные необходимостью учета профиля скоростей в выбранном сечении выходного тракта из левого желудочка и в полукружиях восходящей аорты и требует согласования луча ультразвука с потоком крови.
Известны также способы и устройства для оценки сердечного выброса у пациентов:
1) [United States Patent 4595015: Jansen J.R. (Noordwijkerhout, NL) Versprille A. (Rotterdam, NL) Method and apparatus for estimating the cardiac output of the heart of a patient Publication Date: 06/17/1986 http://www.freepatentsonline.com/4595015.html];
2) [United States Patent 5928155: Eggers Ph. E. (Dublin, OH, US), Huntley, Sc. P. (Danville, CA, US), Khalil, G. E. (Redmond, WA, US) Cardiac output measurement with metabolizable analyte containing fluid Publication Date: 07/27/1999 http://www.freepatentsonline.com/5928155.html]. Оба способа основаны на принципе разведения индикатора в потоке крови и могут применяться в стационарных условиях в медицинских учреждениях, так как и в том и другом способе необходимо в поток крови вводить вещество-индикатор, либо вводить «катетер Сван-Ганса» для измерений по методу термоделюции. Несмотря на совершенство этих способов они обладают главным недостатком - необходимостью проникнуть в центральные отделы сосудистого русла пациента.
2
2
КАП
В клинической практике бывает необходимо быстро и достаточно надежно оценить величину ударного объема сердца (УО), не прибегая к инвазивным манипуляциям и использованию сложных измерительных устройств. Для достижения этой цели предложен способ оценки, основанный на том, что потребленный организмом кислород (ПО) в единицу времени равен артериовенозной разности по О за этот же интервал времени. На этом принципе был предложен способ определения величины капиллярного кровотока (Q) в организме человека [Патент: RU 2267983 С2 Власов Ю.А., Смирнов С.М., Окунева Г.Н. Способ определения величины капиллярного кровотока и величины артериоловенулярного шунта. 20.01.2006 БИ №2].
2
Для определения предлагаемым способом величины УО сердца измеряют ПO у пациента и одновременно записывают электрокардиограмму, измеряют концентрацию гемоглобина в крови (Нb), измеряют насыщение артериальной крови кислородом
O2АRT
КАП
(S). По этим измерениям, используя способ, приведенный в [Патент: RU 2267983 С2 Власов Ю. А., Смирнов С.М., Окунева Г.Н. Способ определения величины капиллярного кровотока и величины артериоловенулярного шунта. 20.01.2006 Бюл. №2], определяем (O).
КАП
2
Вычисленную этим способом величину Q делим на частоту сердечных сокращений (ЧСС) и находим ту часть капиллярного кровотока, которая за одно сердечное сокращение поступает в капиллярное русло организма и содержит количество O, соответствующее величине кислородного пульса -
2 кис. пульса
2
2
где О - мл О, потребленное организмом за одно сердечное сокращение; ПО - потребление кислорода организмом за минуту, мл/мин;
2
ЧСС - число сердечных сокращений за минуту. Переводим потребленный О в эквивалентный ему капиллярный кровоток -
кап
2
2
где Q - величина капиллярного кровотока в организме, мл/мин; ПО - потребление кислорода организмом за минуту; 1,355 - константа Гюфнера, количество мл O, которое связывает 1 грамм гемоглобина; Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л; Hb/1000 - количество Hb в 1 мл крови;
О2VKK
S - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляра -
кап
Полученную величину Q делим на ЧСС и получаем ту величину УО, которая поступает в капиллярное русло за одно сердечное сокращение -
КФ
где УО - капиллярная фракция ударного объема, мл.
кф
кап
Чтобы получить полную величину УО делим УО на относительную величину Q-
кап%мок
где Q относительная величина капиллярного кровотока, %МОК;
КАП
кап%мок
кф
кап%мок
Q - величина капиллярного кровотока в организме, мл/мин; МОК - минутный объем кровообращения, л/мин. По усредненным данным значение величины Q - для мужчин 21,077±0,175% (М±m), для женщин - 19,81±0,346% (М±m). Затем делим УО на Q и находим полную величину ударного объема сердца.
или
2стан
Затем полученную величину сравнивают со стандартным значением ударного объема сердца, которое вычисляют по ПО для мужчин -
для женщин -
т
где М - масса тела, кг; В - возраст, лет.
Способ реализуется следующим образом.
2
2
O2АRT
У обследуемого либо пациента измеряют массу тела, уточняют возраст до: лет, месяцев и дней и переводят в десятичную форму (от года), измеряют общее потребление кислорода (ПО) и одновременно регистрируют электрокардиограмму для подсчета частоты сердечных сокращений за минуту (ЧСС), чтобы измеренное (ПО) соответствовало усредненной величине (ЧСС) за этот же интервал времени, измеряют концентрацию гемоглобина в крови (Нb), измеряют насыщение артериальной крови кислородом (S). По измеренному
O2ART
О2VKK
2
O2VKK
2стан
2
СТ
S вычисляют SИзмеренные значения ПO (мл/мин), Нb (г/л) и вычисленное значение S вставляют в формулу (8) и получают значение величины ударного объема сердца. Следующим шагом вычисляют ПO (мл/мин) и вместо измеренной величины ПO вставляют в формулу (8), получают значение УО и сравнивают с ним измеренную величину УО.
Пример использования способа.
В приведенной таблице 1 показаны примеры определения ударного объема у двух групп пациентов.
У пациентов с функциональным шумом в сердце расхождения между измеренным ударным объемом сердца и вычисленным стандартным объемом сердца незначительны, так как диагноз порока сердца у них был отвергнут. Напротив, у пациентов с транспозицией магистральных сосудов в сочетании с дефектом межпредсердной перегородки (ДМПП), дефектом межжелудочковой перегородки (ДМЖП), стенозом клапанов легочной артерии (ст. ЛА) и у пациентов с пентадой Фалло эти расхождения существенны и обусловлены нарушением кровообращения. Точно вычислить потоки крови в большом и малом кругах кровообращения по измерению содержания газов крови, используя стандартный расчет по А.Фику, приводимый в руководствах по клинической физиологии, нельзя. Существующие при этих пороках сердца двунаправленные сбросы крови на уровне предсердий и желудочков не позволяют получать воспроизводимые результаты газового анализа в серийно отбираемых пробах крови. В результате расчеты минутного объема кровообращения и величин сбросов крови дают очень большую ошибку и делают неопределенными выводы относительно направленности изменений основных параметров кровообращения у пациентов.
2
Напротив, предложенный способ определения величины ударного объема сердца, привязанный к точному измерению потребления кислорода ПО (мл/мин), точному измерению концентрации гемоглобина Нb (г/л) в крови, точному измерению частоты сердечных сокращений (ЧСС), позволяет определить точную величину ударного объема сердца, которая реально поступает в большой круг кровообращения. Если вычислить величину ударного объема: по антропометрическим данным (массе тела) стандартное потребление кислорода и реальным величинам Нb (г/л) и ЧСС пациента, которая будет стандартной, то ее сравнение с измеренной величиной ударного объема дает основание для заключения - насколько изменен этот важнейший параметр сердечной деятельности нарушенным кровообращением.
Литература
1. Stringer W.W., Hansen J.E., Wasserman K. Cardiac output estimated noninva-sivelly from oxygen uptake during exercise // J. Appl. Physiol. 1997. - V.82. -№ 3.-РР.908-912.
2. Sun J.P., Pu M., Fouad F.M., Christian R. et al. Automated cardiac output measurement spatiotemporal integration of color Doppler data. In vitro and clinical validation // Circulation. - 1997. - V.95. - № 4. - PP.932 - 939.
3. United States Patent 4595015: Jansen J.R. (Noordwijkerhout, NL) Versprille A. (Rotterdam, NL) Method and apparatus for estimating the cardiac output of the heart of a patient Publication Date: 06/17/1986 http://www.freepatentsonline.com/4595015.html.
4. United States Patent 5928155: Eggers Ph. E. (Dublin, OH, US), Huntley, Sc. P. (Danville, CA, US), Khalil, G. E. (Redmond, WA, US) Cardiac output measurement with metabolizable analyte containing fluid Publication Date: 07/27/1999 http://www.freepatentsonline.com/5928155-html.
5. Патент: RU 2267983 C2 Власов Ю.А., Смирнов С.М., Окунева Г.Н. Способ определения величины капиллярного кровотока и величины артериоло-венулярного шунта. 20.01.2006 БИ № 2.