СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТРАВМАТИЧЕСКОГО ШОКА
METHOD OF TRAUMATIC SHOCK DIAGNOSTICS

Предлагаемое изобретение относится к медицине и может быть использовано как быстрый способ определения наличия травматического шока (в течение одного кардиоцикла) в различных клинических ситуациях. Изобретение служит для представления функционального состояния организма пациента в реальном времени по данным электрокардиограммы.
Известен способ диагностики травматического шока [1] путем клинического обследования больного. При этом учитывается характер и локализация травмы или ранения, состояние
- сознания (от выраженного беспокойства до глубокой комы);
- кожных покровов (резкая бледность, холодная, влажная и липкая на ощупь, подногтевые ложа бледные, нередко цианотичные);
- диуреза (олигоурия или анурия);
- сердечно-сосудистой системы (пульс частый, нитевидный, тоны сердца приглушены);
- дыхательной системы (одышка).
Недостатками указанного способа является сложность его интерпретации, вариабельность клинических симптомов, необходимость клинического опыта и знаний у обследующего, трудность наблюдения в динамике, кроме того, субъективность оценки симптомов и отсутствие возможности диагностики в условиях чрезвычайных ситуаций (ЧС).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ диагностики травматического шока [2], заключающийся в том, что у пострадавшего осуществляют определение наличия пульса и дыхания, при их отсутствии осуществляют оказание неотложной помощи и при не восстановлении дыхания диагностируют летальный исход, при восстановлении дыхания осуществляют выделение кардиоцикла, определение частоты сердечных сокращений, определение наличия или отсутствия травматического шока.
Как следует из описания известного способа диагностики травматического шока, в его основе лежит метод фотоплетизмографии, с помощью которого определяют зависимость кровенаполнения участка или сегмента тела от времени в течение одного кардиоцикла.
По мнению авторов предлагаемого изобретения недостатками данного способа являются:
- большая затрата времени;
- трудоемкость регистрации фотоплетизмограммы;
- невысокая точность измерений.
На фигуре 1 приведена схема алгоритма, реализующего известный способ диагностики травматического шока. Последовательность действий в известном алгоритме следующая:
1 - определение состояния пострадавшего;
2 - определение частоты сердечных сокращений;
3 - выделение кардиоцикла;
4 - получение фотоплетизмограммы;
5 - построение фотоплетизматической фигуры;
6 - определение артериального давления по фотоплетизматической фигуре;
7 - определение площади фотоплетизматической фигуры;
8 - определение линейных функций.
На фигуре 2 приведен пример устройства для регистрации фотоплетизмограммы. Плетизмограф включает в себя: плетизмографический рецептор (1) для пальца руки, трубку (2), соединяющюю воздушное пространство рецептора с механоэлектрическим датчиком (3) и калибратором (4), кран (5) для сообщения воздухопроводов плетизмографа с атмосферой, усилитель (6), регистрирующее устройство (7).
На фигуре 3 приведен пример фотоплетизмограммы, полученной в течение одного кардиоцикла.
Фигура 4 иллюстрирует построение фотоплетизматической фигуры.
На фигуре 5 приведен пример определения площади фотоплетизмографической фигуры планиметрическим способом.
На фигуре 6 приведена таблица с рассчитанными значениями относительной погрешности определения ЧСС в известном способе диагностики травматического шока.
Как следует из анализа фигуры 1 известного изобретения, вначале определяют частоту сердечных сокращений (ЧСС). Затем по полученным значениям ЧСС определяют длительность кардиоцикла. Эти действия являются отличительными особенностями известного способа диагностики травматического шока. Так как подсчет ЧСС и выделение кардиоцикла происходит вручную, то погрешность измерения будет иметь значение, превышающее предельно допустимое значение, не позволяющее классифицировать средство измерения как средство измерения. Известно, что относительная погрешность средства измерения не должно превышать δ≤5% (самый низкий класс точности). В случае превышения этого значения (5%) средство измерения превращается в средство индикации. Покажем возможные значения относительной погрешности определения ЧСС в известном способе диагностики травматического шока. В условиях ЧС в известном способе диагностики травматического шока ЧСС определяется по следующей формуле:
<mrow><mi>Ч</mi><mi>С</mi><msub><mi>С</mi><mrow><mi>и</mi><mi>з</mi><mi>в</mi><mi>е</mi><mi>с</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>4</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>n</mi><mi>t</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi><mo>/</mo><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mtext>    </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
t
где n - число подсчитанных в течение 15 секунд ударов сердца. В выражении (1) возможны следующие ошибки:
- в подсчете числа ударов сердца n±1;
- в определении времени подсчета числа ударов сердца t±0.5.
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mi>n</mi><mo>±</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>t</mi><mo>±</mo><mn>0.5</mn></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Для определения погрешности подсчета ЧСС в известном способе диагностики травматического шока необходимо проанализировать отношение
.
В таблице 1 на фигуре 6 приведены значения относительной погрешности определения ЧСС в известном способе диагностики травматического шока. Анализ таблицы 1 показывает, что значения относительной погрешности определения ЧСС в известном способе диагностики травматического шока превышают 5%, что по мнению авторов предлагаемого изобретения является недопустимым, так как полученные с такой погрешностью данные затем используются в формулах для определения наличия травматического шока и могут привести к ошибке.
В основе известного способа диагностики травматического шока лежит метод плетизмографии, который по мнению авторов известного изобретения позволяет неинвазивно, безманжетно и объективно проводить динамический мониторинг состояния пострадавшего.
2
1
2
Плетизмография представляет собой диагностический метод графического изучения кровенаполнения тканей в динамике. В основу плетизмографии заложен принцип изменения объема в измеряемом участке за счет динамического изменения количества крови: объем любого органа складывается из объема составляющих его тканей и крови, его заполняющей. Объем тканей в течение короткого периода времени, затрачиваемого на исследование, является постоянной величиной, а объем крови, заполняющий орган, постоянно изменяется, динамически повторяя фазы сердечного цикла. Эти изменения объема крови могут быть зарегистрированы с помощью приборов, получивших название плетизмографов (см. фигуру 2). Метод фотоплетизмографии основан на регистрации оптической плотности исследуемой ткани (органа). Исследуемый участок ткани просвечивается инфракрасным светом, который после рассеивания (или отражения, в зависимости от положения оптопары) попадает на фотопреобразователь. Интенсивность света, отраженного или рассеянного исследуемым участком ткани (органа), определяется количеством содержащейся в нем крови. По полученным от фотопреобразователя данным строятся фотоплетизмограмма (см. фигуру 3) и фотоплетизматическая фигура (см. фигуру 4). Затем определяют площадь фотоплетизмографической фигуры в мм (S) (см. фигуру 5). Далее по известным значениям ЧСС и S определяют значения линейных функций (F и F) по формулам:
<mrow><mtable><mtr><mtd><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><msub><mi>F</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mn>0,33</mn><mo>∗</mo><mi>Ч</mi><mi>С</mi><mi>С</mi><mo>−</mo><mn>0,052</mn><mo>∗</mo><mi>S</mi><mo>−</mo><mn>18,88</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>F</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mn>0,33</mn><mo>∗</mo><mi>Ч</mi><mi>С</mi><mi>С</mi><mo>−</mo><mn>0,052</mn><mo>∗</mo><mi>S</mi><mo>−</mo><mn>18,88</mn></mtd></mtr></mtable></mtd><mtd><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow>
1
2
1
2
При этом для отнесения пострадавшего к одной из групп подставляют значения ЧСС и S в формулы. Если F>F, то уровень систолического давления у раненого ниже 100 мм рт.ст., следовательно, у пострадавшего имеется травматический шок, если F≤F, то пострадавшего относят к группе с систолическим артериальным давлением более 100 мм рт.ст., следовательно, у пострадавшего нет признаков травматического шока.
По мнению авторов предлагаемого изобретения использование в формулах (2) значений ЧСС и S, полученных с большой погрешностью, может привести к ошибке в определении травматического шока. Кроме того, авторы предлагаемого изобретения считают, что использование метода фотоплетизмографии в условиях ЧС для определения признаков травматического шока недопустимо, так как любое загрязнение (или ожог) исследуемого участка кожного покрова влияет на его отражение или рассеяние в устройстве для регистрации фотоплетизмограммы.
Таким образом, большая трудоемкость и длительность регистрации фотоплетизмограммы, низкая точность полученных показателей известного способа диагностики травматического шока делает невозможным его использование в условиях ЧС.
Для устранения указанных недостатков в известном способе диагностики травматического шока, заключающемся в том, что у пострадавшего осуществляют определение наличия пульса и дыхания, при их отсутствии осуществляют оказание неотложной помощи и при невосстановлении дыхания диагностируют летальный исход, при восстановлении дыхания осуществляют выделение кардиоцикла, определение частоты сердечных сокращений (ЧСС), определение наличия или отсутствия травматического шока, дополнительно осуществляют регистрацию электрокардиосигнала, определение показателей гемодинамики левого желудочка сердца, определение артериального давления, определение травматического шока по классификации Вейля.
При этом определение показателей гемодинамики левого желудочка сердца осуществляют путем определения конечного систолического размера, определения диастолического размера, определения конечного систолического объема и определения диастолического объема левого желудочка сердца.
При этом определение артериального давления осуществляют путем определения ударного объема крови, определения массы ударного объема крови, определения ускорения кровотока и расчета артериального давления.
По мнению авторов предлагаемого изобретения введенные действия при сохранении достоинств известного способа диагностики травматического шока (неинвазивность, безманжетность и объективность) устраняют его недостатки.
Суть предлагаемого изобретения заключается в использовании метода электрокардиографии в условиях ЧС для определения признаков травматического шока.
Регистрация электрокардиосигнала (ЭКС) позволяет устранить основной недостаток известного способа диагностики травматического шока - низкую точность. Также устраняется трудоемкость регистрации фотоплетизмограммы. Регистрация ЭКС осуществляется с помощью миниатюрного беспроводного кардиоанализатора [3].
ЭКС является ценным диагностическим инструментом, который позволяет оценить регулярность сердечных сокращений, их частоту, а также расчетным путем получить значения артериального давления (АД).
На фигуре 7 приведена блок-схема алгоритма, реализующего предлагаемый способ определения наличия травматического шока. Диагностирование травматического шока включает в себя следующие этапы:
1 - регистрация ЭКС;
2 - выделение кардиоцикла;
3 - определение показателей гемодинамики сердца;
4 - определение артериального давления;
5 - определение наличия травматического шока;
6 - определения степени травматического шока по классификации Вейля.
На фигуре 8 приведен пример ЭКС с выделенным R-R-интервалом.
На фигуре 9 приведена классификация степени тяжести травматического шока по Вейлю [4].
Определение ЧСС в предлагаемом способе диагностики травматического шока осуществляется на основе измерения R-R интервала ЭКС по формуле:
<mrow><mi>Ч</mi><mi>С</mi><msub><mi>С</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi><mi>л</mi><mi>а</mi><mi>г</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>⌊</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>R</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mn>60</mn></mrow><mo>⌋</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mrow><mn>0.5</mn></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi><mo>/</mo><mi>м</mi><mi>и</mi><mi>н</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></msub><mtext>                  </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mrow><mo>⌊</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>R</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mn>60</mn></mrow><mo>⌋</mo></mrow></mrow>
RR
где
используется для обозначения ближайшего целого, не превосходящего t·60.
RR
Так как длительность t интервала R-R ЭКС определяется с погрешностью ±0,001 секунда, то определение значения ЧСС по выражению (3) будет более точным, чем по выражению (1).
Далее более подробно рассмотрим введенные действия.
Определение основных показателей гемодинамики происходит по следующим формулам [5, 6]:
Конечный диастолический размер (КДР) определяется по формуле:
<mrow><mi>К</mi><mi>Д</mi><mi>Р</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>44,5</mn><mo>−</mo><mn>100</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>Q</mi><mi>R</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mn>11</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub><mo>,</mo><mtext>         </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
QR
QR
QR
RS
RS
1
2
RS
RS2
S1
2
где t - время от начала зубца Q до вершины зубца R при отсутствии блокады левой ножки пучка Гиса, а при наличии блокады левой ножки пучка Гиса - до первой вершины раздвоенного зубца R(R1), то есть t=t, c;  t - время от вершины зубца R до конца зубца S - при отсутствии блокад ножек пучка Гиса, а при блокаде левой ножки пучка Гиса вместо t - разность временных интервалов от первой вершины раздвоенного зубца R до конца зубца S (R1S) и от первой вершины раздвоенного зубца R до его второй вершины (RR), то есть t=t-tS, c;
Конечный систолический размер (КСР) определяется по формуле:
<mrow><mi>К</mi><mi>С</mi><mi>Р</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>44,5</mn><mo>−</mo><mn>100</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>Q</mi><mi>R</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msqrt><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mroot><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>−</mo><mi>T</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>Q</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mn>3</mn></mroot></mrow></mfrac></mrow></msqrt><mo>−</mo><mn>11</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mroot><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>−</mo><mi>T</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>Q</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mn>3</mn></mroot><mtext>,        </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>5</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
QRS
ST-T
ST-T
ST-T
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>−</mo><mi>T</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>t</mi><mrow><msub><mi>R</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>R</mi><mn>2</mn></msub></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>−</mo><mi>T</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>t</mi><mrow><msub><mi>S</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>S</mi><mn>2</mn></msub></mrow></msub></mrow>
<mrow><mi>К</mi><mi>С</mi><mi>Р</mi><mo>=</mo><mn>22</mn><mo>⋅</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>Q</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub><msqrt><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mroot><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>−</mo><mi>T</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>Q</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mn>3</mn></mroot></mrow></mfrac></mrow></msqrt><mo>−</mo><mn>0,5</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mroot><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>−</mo><mi>T</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>Q</mi><mi>R</mi><mi>S</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mn>3</mn></mroot></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
где t - время комплекса QRS, с; t - время от конца зубца S до конца зубца T - при отсутствии блокад ножек пучка Гиса, а при блокаде левой ножки пучка Гиса вместо t - сумма
и при блокаде правой ножки пучка Гиса вместо t сумма
,с;
, и далее вычисляют при всех указанных видах сердечного ритма.
<mrow><mtable><mtr><mtd><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><mi>К</mi><mi>Д</mi><mi>О</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>4</mn><mn>3</mn></mfrac><mo>∗</mo><mi>π</mi><mo>∗</mo><mi>К</mi><mi>Д</mi><msup><mi>Р</mi><mn>3</mn></msup><mo>,</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>К</mi><mi>С</mi><mi>О</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>4</mn><mn>3</mn></mfrac><mo>∗</mo><mi>π</mi><mo>∗</mo><mi>К</mi><mi>С</mi><msup><mi>Р</mi><mn>3</mn></msup></mtd></mtr></mtable></mtd><mtd><mrow><mtext>        </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>6</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow>
Определение артериального давления (АД) осуществляется следующим образом.
Вначале определяем ударный объем крови:
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>м</mi><mi>г</mi><mi>н</mi><mo>.</mo><mi>в</mi><mi>ы</mi><mi>б</mi><mi>р</mi><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>а</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>К</mi><mi>Д</mi><mi>О</mi><mo>−</mo><mi>К</mi><mi>С</mi><mi>О</mi><mo>,</mo><mtext>        </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>7</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
где КДО, КСО - конечный диастолический и систолический объем соответственно.
Подсчет давления производится по простейшей формуле:
<mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>A</mi><mi>D</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>m</mi><mi>a</mi></mrow><mi>S</mi></mfrac><mo>,</mo><mtext>                         </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>8</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
мгн.выброса
крови
где m - масса ударного объема крови, определяется как m=V*ρ;
a - ускорение, определяется по формуле
,
QRS
где υ - скорость кровотока, t - длительность QRS-комплекса;
S - площадь поперечного сечения аорты.
По полученным значениям АД и ЧСС диагностируется наличие травматического шока по следующему критерию: АД<100 и ЧСС>100. Если полученные результаты удовлетворяют данному условию, то определяется степень тяжести травматического шока по классификации Вейля:
I степень (легкая) - когда АД=100, а ЧСС>100
II степень (средняя) - когда АД<100, а ЧСС>110-120
III степень (тяжелая) - когда АД<60, а ЧСС>120.
Таким образом, преимуществами данного способа диагностики травматического шока является быстрота и точность проведения исследования в условиях ЧС, а также возможность использования метода электрокардиографии для оценки функционального состояния организма пострадавшего.
Список использованных источников
1. Патент 2325105 РФ. Способ диагностики травматического шока / В.В. Бояринцев, В.В. Суворов, С.В. Гаврилкин, В.Ю. Маркевич, М.В. Тюрин, А.В. Миляев, Ю.А. Пшегорлинский. - / Заявл. 10.07.2006; Опубл. 20.01.2008.
2. Миниатюрный беспроводной кардиоанализатор MetriaTM Wearable Sensor Technology // URL: www.averydennision.com. дата обращения 15.03.2013.
3. Вейль М.Г., Шубин Г. "Диагностика и лечение шока". - М.: Медицина, 1971.
4. Патент 2107457 РФ. Способ определения основных функциональных показателей миогемодинамики левого желудочка сердца / Сафонов М.Ю. Патент РФ №2107457, МПК A61B 5/02, 1998.
5. Schiller N.B. Two-dimensional echocardiographic determination of left ventricular volume, systolic function and mass. Summary and discussion of the 1989 recommendations of the American society of Echocardiography. Circulation 84.
6. Патент 2264786 РФ. Способ определения основных показателей миогемодинамики сердца / О.Н. Бодин, И.П. Бурукина, А.А. Митин, В.В. Огоньков, А.Н. Митрошин, Л.А. Бондаренко, Л.Е. Рудакова. - / Заявл. 19.04.2004, Опубл. 27.11.2005, Бюл. №33.