СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА
METHOD OF DETERMINING FUNCTIONAL STATE OF HEMOSTASIS SYSTEM

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к гемокоагулогии, и может быть использовано для выявления лиц группы риска развития гемокоагуляционных осложнений.
Известен инструментальный способ оценки функционального состояния системы гемостаза - тромбоэластография (ТЭГ), заключающийся в графической (фотооптической или механической) регистрации вязкостных характеристик крови и плазмы в процессе их свертывания, с последующим определением показателей тромбоэластограммы, характеризующих исследуемый процесс [Авторское свидетельство СССР N 1520450, М. кл. G01N 33/86, опубл. 07.11.89, БИ N 41].
Недостатками данного способа являются: низкая чувствительность и воспроизводимость, невозможность выявлять тонкие сдвиги в системе свертывания крови и проводить аналитическую оценку выявленных нарушений.
Известен способ определения функционального состояния системы гемостаза путем регистрации электрокоагулограммы крови [см. кн. Коблов Л.Ф. Методы и приборы для исследования гемостаза. - М.: Медицина, 1975, с.75-79], заключающийся в регистрации изменения электрического сопротивления пробы крови, залитой в ячейку с двумя электродами. Ячейка совершает колебательные движения, благодаря чему кровь попеременно замыкает и размыкает электроды. Запись результата исследований имеет вид ряда периодических импульсов с частотой следования 0,1 Гц (6 импульсов в минуту), огибающая которых характеризует процесс свертывания крови. Амплитуда импульсов соответствует сопротивлению крови, находящейся в данный момент между электродами измерительной ячейки. При оценке электрокоагулограммы учитывают следующие показатели: Т1 - время начала свертывания: Т2 - время конца свертывания; Т - продолжительность свертывания; Ам - величина максимальной амплитуды; Ао - величина минимальной амплитуды. По изменениям этих параметров получают представления о различных нарушениях свертывающей системы крови.
Недостатками данного способа являются инерционность, сравнительно низкие точность и чувствительность измерений вследствие протекания интенсивных побочных физико-химических процессов, сопутствующих перемещению электродов и исследуемой среды относительно друг друга.
За прототип принят способ определения функционального состояния системы гемостаза [см. патент РФ №2109297, G01N 33/86, 1998], заключающийся в том, что проводят измерения амплитуд записи процесса свертывания крови в его начале, затем спустя одну, две и три минуты от его начала определяют скорости свертывания крови за вторую и третью минуты, вычисляют обратные им величины и сравнивают все четыре с одноименными показателями свертывания крови в норме. При наличии разнонаправленных отклонений диагностируют нарушение функционального состояния системы гемостаза.
Недостатками прототипа являются низкая точность и длительность его выполнения.
Технической задачей способа являются повышение метрологической эффективности, а именно точности измерений, и сокращение времени исследования.
Поставленная техническая задача достигается следующим образом.
В способе определения функционального состояния системы гемостаза, заключающемся в том, что проводят измерение амплитуды записи процесса свертывания крови в его начале, определяют показатели начала и конца процесса свертывания электрокоагулограммы крови и сравнивают их с одноименными показателями процесса свертывания крови в норме и при разнонаправленных отклонениях диагностируют нарушения функционального состояния системы гемостаза, в отличие от прототипа, регистрируют текущую амплитуду сопротивления крови в первый момент времени и измеряют второе сопротивление крови в кратный момент времени от первоначального значения времени, по двум сопротивлениям и моментам времени находят предельное сопротивление крови и постоянную времени, по которым вычисляют сопротивление крови в начале и конце процесса свертывания и по найденным параметрам определяют показатели начала и конца процесса свертывания крови.
Сущность предлагаемого способа поясняется на фиг.1-3 Предлагаемый способ включает 2 этапа.
1. Измерение предельного сопротивления крови и постоянной времени.
2. Определение показателей начала и конца процесса свертывания крови по измеренным амплитудам сопротивления.
н
к
1. Показатели начала и конца процесса свертывания крови определяют за счет измерения предельного сопротивления крови, постоянной времени и сопротивления крови в начале и конце процесса свертывания. Для этого проводят измерение амплитуды записи процесса свертывания крови в его начале и определяют показатели начала Т и конца процесса свертывания Т. Сравнивают их с одноименными показателями процесса свертывания крови в норме и при разнонаправленных отклонениях диагностируют нарушения функционального состояния системы гемостаза.
1
1
2
2
1
2
1
2
1
2
0
Для этого регистрируют во время t текущую амплитуду сопротивления R, в кратный момент времени t (t=k·t при целочисленном коэффициенте кратности k≥2) от первоначального времени измеряют второе сопротивление R (фиг.1). По двум сопротивлениям R, R и моментам времени t, t находят значение предельного сопротивления R в образце крови, постоянную времени Т, по которым определяют время начала и конца процесса свертывания.
Экспериментальную зависимость сопротивления R(t)=R динамического процесса (фиг.1, кривая 1) аппроксимируют по экспоненциальному закону (фиг.1, кривая 2):
0
Зависимость (1) связывает между собой измеряемое значение амплитуды R сопротивления за время t исследования с предельным значением R сопротивления и постоянной времени T.
0
Уникальным свойством параметров R и T является их независимость от характеристик переменных значений сопротивления R и времени t, т.е. они однозначно определяют динамическую характеристику эксперимента по зависимости (1), поэтому их целесообразно принять за информативные параметры динамического процесса.
0
1
2
1
2
Определение информативных параметров R и T организовано по двум измеренным значениям амплитуды R, R сопротивлений в два момента времени t, t из системы уравнений для первого и второго измерений:
Делят первое уравнение системы на второе:
и приводят его к виду, удобному для логарифмирования:
.
Логарифмируют обе части полученного уравнения и выражают T:
0
Составляют систему уравнений для расчета параметра R:
Делят первое уравнение системы на второе:
и приводят его к виду:
.
Учитывая, что :
.
0
Экспоненцируют данное уравнение и выражают предельное сопротивление R:
0
Подставляют найденные значения параметров R и T в формулу (1), по которой аппроксимируют экспериментальную динамическую кривую сопротивления крови (фиг.1, кривая 2).
н
к
2. Время начала Т и конца Т процесса свертывания крови определяют из выражения (1) по формулам:
где T - постоянная времени;
0
R - предельное сопротивление крови;
н
к
R и R - сопротивление крови соответственно в начале и конце процесса свертывания.
Определяют время начала и конца процесса свертывания крови по формулам (4) используя экспериментальные зависимости (фиг.2).
На фиг.2 изображены кривые свертывания крови, характерные для здорового человека (кривая 1), для больного гемофилией (кривая 2), для больного тромбофилией (кривая 3). Из фиг.2 видно, что начальное сопротивление крови для больного гемофилией возрастает, а для больного тромбофилией уменьшается.
Докажем эффективность аналитического метода определения времени свертывания крови относительно графического метода.
н
к
Согласно прототипу время начала процесса свертывания крови Т определяют графически от начала исследования до первого уменьшения величины амплитуды сопротивления крови, а время конца процесса свертывания Т определяют от начала исследования до первого колебания с минимальной амплитудой (фиг.3). Однако точно зарегистрировать момент колебания с уменьшенной амплитудой графически достаточно сложно.
Так как импульсы следуют с частотой 0,1 Гц или широтой 10 секунд, то сопротивление крови в начале и в конце процесса свертывания определяется с погрешностью в 10%.
1
2
Следовательно, время начала свертывания крови T и T в прототипе будет определяться по формулам:
В предлагаемом способе время начала и конца процесса свертывания крови определяют аналитически по первой формуле системы уравнений (4).
i
н
i
Метрологическая эффективность η по времени начала свертывания крови, , определяется отношением Т (время начала свертывания в предлагаемом способе) к T (время начала свертывания в прототипе):
Подставляя формулы (4) и (5) в формулу (6) получим:
, .
Подставляя в эти формулы экспериментальные значения, полученные
1
2
аналитически и графически, получим значение η и η.
, .
В таблице 1 приведены значения погрешностей при измерении времени начала и конца процесса свертывания крови для отклонения значения измеряемого сопротивления крови на 1%, 5% и 10%.
Таблица 1
Оценка погрешности измерений
R, %
Т<sub>н</sub>, %
Т<sub>к</sub>, %
1
9-11
9.6-10
5
45-55
48-50
10
90-110
96-100
Следовательно, определение предельного сопротивления крови и постоянной времени позволяют, в отличие от прототипа, повысить точность измерения времени свертывания крови в 10 раз.
1
2
В предлагаемом решении определение информативных параметров крови предполагает аналитические измерения, которые позволяют автоматизировать определения функционального состояния системы гемостаза, в отличие от прототипа, в котором характеристики определяют графически. Эффективность по оперативности определяется отношением суммарных времен аналитического контроля τ и графического анализа τ. Время аналитического контроля в m раз меньше времени субъективного анализа и отличается минимум в 10 раз. Из этого следует, что эффективность по оперативности ψ равна:
1
2
ψ=τ/τ=m,
т.е. эффективность по оперативности в предлагаемом решении не менее чем на порядок выше известных решений.
На фиг.4 представлен анализ экспериментальных данных предлагаемым способом, доказывающий адекватность результатов аналитического контроля медико-биологическому эксперименту (для здорового человека - кривые 1, для больного гемофилией - кривые 2, для больного тромбофилией - кривые 3).
Таким образом, способ определения функционального состояния системы гемостаза по информативным параметрам: предельного сопротивления крови и постоянного времени, в отличие от известных решений, повышает точность и оперативность измерения времени свертывания крови не менее чем на порядок и позволяет автоматизировать контроль гемостаза. В итоге повышается достоверность измерений и расширяется диапазон контроля гемокоагулогии, что позволяет снизить риск развития гемокоагуляционных осложнений.