СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНУТНОГО ОБЪЕМА КРОВИ (МОК) И ОБЩЕГО ПЕРИФЕРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СОСУДОВ (ОПСС)
METHOD OF DETERMINING MINUTE BLOOD VOLUME (MBV) AND TOTAL PERIPHERAL RESISTANCE OF VESSELS (TPRV)

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]:
ред.
МОК=АД·ЧСС,
ред.
ред.
ред.
ред.
ред.
ред.
где АД - артериальное давление редуцированное, АД=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, 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 (а, следовательно, и УО) приравнивается величине ПД, при Ср.Да<100 мм рт.ст. - АД несколько превышает ПД, а при Ср.Да>100 мм рт.ст. - АД 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]:
0,36
Тпи=0,268·Тсц≈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.;
-1
ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов (Па·мл·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]:
сц
0,36
Тпи=0,268·Т ≈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.;
-1
ОПСС - общее периферическое сопротивление сосудов (Па·мл·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
-1
ОПСС=К·ДАД·(Тсц-Тпи)/Тпи=0,689·71·(0,845-0,251)/0,251=115,8≈116 Па·мл·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.