способ неинвазивного мониторирования сократительной способности миокарда

Формула изобретения

Способ неинвазивного мониторирования сократительной способности миокарда путем фазового анализа сердечного цикла по синхронно регистрируемым электрокардиограмме и реограмме аорты с постоянным измерением длительности периодов напряжения и изгнания с помощью двух реографических электродов - активного, расположенного на грудине на уровне второго межреберья, и индифферентного электрода, и отслеживания по соотношению указанных периодов показателя силы сердечных сокращений, отличающийся тем, что индифферентный электрод располагают на линии границы височной и лобной костей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, конкретно к кардиологии, предназначено для неинвазивного непрерывного контроля сократительной способности миокарда путем постоянного измерения длительности фаз напряжения и изгнания сердечного цикла по синхронно регистрируемым электрокардиограмме и реограмме аорты с помощью электродов, расположенных в характерных точках на поверхности тела.

Известно, что оценка сократительной способности миокарда неинвазивным способом проводится по величине так называемого механического коэффициента Блюмбергера - отношению длительности периода изгнания крови из левого желудочка к длительности периода напряжения (Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы. Руководство./Под ред. проф. Т.С.Виноградовой - М.: Медицина, 1986, стр.263). Суть показателя состоит в том, что чем быстрее нарастает внутрижелудочковое давление в фазе предызгнания крови и чем дольше при этом длится изгнание ударного объема крови в аорту, тем больше у исследователя оснований полагать, что сердечная мышца обладает достаточным механическим резервом.

Известен способ регистрации электрической проводимости тканей в области сердца и крупных сосудов - реокардиография (импедансная кардиография), в сочетании с синхронной регистрацией электрокардиограммы (ЭКГ) (Cybulski G., Kozluk E., Michalak E., Niewiadomski W., Piatkowska A. Holter-type impedance cardiography device. A system for continuous and non-invasive monitoring of cardiac haemodynamics. Polish Heart Journal, 2004, v.61, p.138-146).

С помощью импедансной кардиограммы также определяют динамику фаз сердечной деятельности во время пробы с дозированной физической нагрузкой для выявления скрытых нарушений сократительной способности миокарда (Sheps D.S. et al. - Continuous noninvasive monitoring of left ventricular function during exercise by thoracic impedance cardiography-automated derivation of systolic time intervals. - Am Heart J, 1982, v.103, p.519-524, Ono T. et al. - Beat-to-Beat Evaluation of Systolic Time Intervals during Bicycle Exercise Using Impedance Cardiography. - Tohoku J. Exp. Med., 2004 v.203, 17-29). Недостатком указанного способа является наличие 4-х кольцевых пружинных электродов, сжимающих шею и грудную клетку.

Известен также способ, использующий разновидность импедансной кардиографии без сдавливающих проводников, при которой два клейких электрода малого размера располагают на шее над проекцией одной из сонных артерий и два таких же - на противоположной поверхности грудной клетки на уровне 5-6 ребра (Sramek В.В. US Patent 4.807.638, ICI A 61 B 5/02,1989). Серийно выпускаются клинические мониторы, использующие этот способ: 1) BioZ, (Cardio Dynamics Intern. Corp., San Diego, CA, USA - BioZ: Operator's Manual Revision C; July, 1998), 2) AIM-8 [Bioimpedance Technology, Ink, Chapel Hill, USA] (Barnes VA, Johnson MH, Treiber FA Temporal stability of 24h ambulatory hemodynamic bioimpedance measures in African American adolescents. Blood Press Monit, 2004, v.9, p.173-177). Однако расположение электродов при этом способе на шее - органе, весьма подвижном, порождает в реальных условиях существенные помехи мышечного характера, которые в свою очередь снижают точность и оперативность метода.

Известен также способ мониторирования сократительной способности миокарда, в котором для определения кривой, отражающей фазы деятельности сердца, располагают 4 реографических электрода на передней поверхности грудной клетки: два на грудине - один на уровне второго межреберья, второй - на уровне третьего межреберья, а третий и четвертый - на уровне 5-го и 6-го межреберий по срединно-ключичной линии.

(R.P.Patterson, D.Witsoe. Ventricular volume curves obtained from impedance cardiography. Proc. of the 20^th Ann Int Conf of the IEEE/IMBS, 1998, p.444-446). Однако, как отмечают сами авторы, на форму кривой большое влияние оказывает положение тела пациента - при вертикальном положении на импедансной кардиограмме появляется дополнительная волна, мешающая определению начала фазы изгнания.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу является классическая реография аорты, при которой для проведения фазового анализа сердечного цикла один электрод (активный) располагается на грудине на уровне второго межреберья, второй (индифферентный) - на спине, на уровне IV-VI грудных позвонков (Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы. Руководство./Под ред. проф. Т.С.Виноградовой - М.: Медицина, 1986, стр.349). Однако такое расположение электродов делает затруднительным мониторирование в положении пациента лежа, в силу того, что на индифферентный электрод приходится вес тела и малейшие движения исследуемого вызывают выраженные мышечные помехи.

Задача изобретения - снижение помех при регистрации реограммы аорты в условиях свободного поведения пациента.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе неинвазивного мониторирования сократительной способности миокарда с помощью фазового анализа сердечного цикла по синхронно регистрируемым электрокардиограмме и реограмме аорты путем постоянного измерения длительности периодов напряжения и изгнания с помощью двух реографических электродов - активного, расположенного на грудине на уровне второго межреберья, и индифферентного электродов, и отслеживания по соотношению этих фаз показателя силы сердечных сокращений, индифферентный электрод располагают на линии границы височной и лобной костей.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в том, что при регистрации реограммы аорты за счет помещения индифферентного электрода на линию границы височной и лобной костей существенно снижается влияние помех мышечного характера.

Способ поясняется с помощью фиг.1, на которой представлено расположение электродов, фиг.2, на которой представлен принцип регистрации ЭКГ- и реографических сигналов, и фиг.3, на которой представлен принцип расчета показателя сократимости. Обозначения на фигурах поясняются ниже.

ЭКГ регистрируют в любом отведении, например в поперечном грудном отведении (позиции 1Е и 2Е, фиг.1). Используют любой электрокардиограф, имеющий аналоговый выход, например отечественный серийный ЭК1T.

ЭКГ-электроды (1Е и 2Е) подключают ко входам кардиографа, а выход кардиографа к одному из аналоговых входов медицинского многоканального осциллоскопа с большой скоростью развертки, например отечественного серийного восьмиканального осциллоскопа ИМ-789 (фиг.2), имеющего возможность синхронизации развертки от сигнала с любого канала.

Первый реографический электрод (активный) накладывают на грудину на уровне второго межреберья - позиция 1R, второй (индифферентный) - по линии границы височной и лобной костей - позиция 2R, т.е. в месте, максимально свободном от мышц (фиг.1). Реоэлектроды подключают к клеммам реографа, работающего на принципе генератора стабильного тока и не требующего ручного баланса (например, отечественнных РПГ-202 или Р4-02), следующим образом: электрод 1R к первому токовому I-₁ входу и первому потенциальному U-₁ входу одновременно; электрод 2R - ко второму токовому I- ₂ входу и второму потенциальному U-₂ входу одновременно (фиг.2).

Выходной сигнал реографа подается на вход одного из каналов осциллоскопа ИМ-789, имеющего световые отметки времени с разрешением до 1 мсек. Таким образом, при высокой скорости развертки и синхронизации ее запуска от начала комплекса QRS на экране отчетливо отражается динамика интервала: зубец Q - начало реограммы аорты с точностью до 1-2 мсек (фиг.2).

Это дает возможность врачу оперативно и точно отслеживать изменения временных интервалов, отражающих силу сердечных сокращений: 1-й интервал - между точкой начала электрической систолы (зубец Q ЭКГ) и точкой начала пульсовой волны в аорте (А _O) - интервал T₁, т.е. период напряжения, 2-й интервал - между А_O и нижней точкой инцизуры (вырезки) (а)) на нисходящем колене реограммы аорты - интервал T₂, т.е. период изгнания (фиг.3).

Соотношение Т₂/T₁ в фазовом анализе сердечного цикла и есть вышеупомянутый показатель - механический коэффициент Блюмбергера. Его увеличение свидетельствует о возрастании сократительной способности миокарда, а уменьшение - наоборот - об ослаблении силы сердечного сокращения.

При подключении стандартных аналого-цифрового преобразователя и персонального компьютера легко реализуется возможность непрерывного расчета, сохранения в базе данных и выдачи врачу как цифровой, так и графической информации о величине показателя сократимости за любой отрезок времени и, если необходимо, сигнала тревоги о неблагоприятной динамике параметра. То же касается и карманных моделей PC, на базе которых легко реализовать уже портативный носимый монитор сократительной способности миокарда, применение которого дало бы возможность отслеживать изучаемый параметр в течение длительного времени - суток и более.

Для сравнения заявляемого способа и прототипа проведено мониторирование показателя сократимости - коэффициента Блюмбергера у одних и тех исследуемых в различных положениях: лежа, сидя в покое и при умеренной физической нагрузке (чтение книги, работа на компьютере).

Реограмма аорты воспроизводилась при расположении электродов: 1) в классическом варианте, 2) согласно предлагаемому методу - на экране осциллоскопа ИМ-789. Для контроля точности вычисления производилось измерение фаз сердечного цикла на бумажном регистраторе - быстродействующем самописце Мингограф-82 - со скоростью движения бумаги 250 мм/сек. Учитывалось время, необходимое для достоверного расчета показателя Блюмбергера различными способами и оценка пациентом комфортности процедуры мониторирования в баллах: от 0 до 5. Всего проведено 60 измерений у 10 пациентов.

Получены следующие результаты.

Среднее время корректного вычисления показателя сократимости предлагаемым методом составило в положении лежа 10 сек, традиционным методом - 23 сек.

В положении исследуемого сидя в покое среднее время вычисления предлагаемым методом составило 12 сек, традиционным методом - 25 сек.

Наибольшие отличия получены при мониторировании показателя Блюмбергера в условиях, когда исследуемые выполняли небольшую физическую нагрузку. Среднее время вычисления при предлагаемом способе составило 15 сек, тогда как при традиционном - 1 мин 27 сек. Средняя оценка комфортности процедуры при предлагаемом способе - 4 балла, при традиционном методе - 2 балла.

Таким образом, использование для неинвазивной непрерывной регистрации показателя сократимости миокарда предлагаемым способом отчетливо повышает точность процесса мониторирования за счет снижения помех при регистрации сигнала.