способ определения ударного объема сердца

Формула изобретения

1. Способ определения ударного объема сердца, включающий измерение у больного пульсового и диастолического давления, отличающийся тем, что учитывают возрастной период больного и при условии систолического давления в пределах 105-155 мм рт.ст., диастолического давления в пределах 55-95 мм рт. ст. и частоты сердечных сокращений в пределах 60-90 мин^-1 определяют значения ударного объема сердца по формуле Старра, и у больных I периода зрелого возраста с пороками сердца делят значение на коэффициент 1,33, у больных II периода зрелого возраста - делят на коэффициент 1,44, а у больных пожилого возраста - делят на коэффициент 1,50; а при отсутствии пороков сердца у больных I периода зрелого возраста значения ударного объема сердца, полученные по формуле Старра, умножают на коэффициент 1,25, у больных II периода зрелого возраста - умножают на коэффициент 1,55, а у больных пожилого возраста - умножают на коэффициент 1,70.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к I периоду зрелого возраста относят женщин от 20 до 35 лет, мужчин - от 21 до 35 лет, ко II периоду зрелого возраста - соответственно от 36 до 55 лет и от 36 до 60 лет, к пожилому возрасту - от 56 и от 61 года.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в различных ее отраслях, таких, например, как анестезиология, интенсивная терапия, кардиология.

Поиск общедоступных информативных неинвазивных способов определения ударного объема сердца (УОС) продолжает оставаться актуальной проблемой. Необходимость контроля данного показателя очевидна, поскольку характеризует непосредственную насосную функцию сердца и определяет доставку кислорода тканям (Жизневский Я. А. Основы инфузионной терапии. Минск, 1994). Кроме того, определение УОС позволяет вычислить и другие параметры гемодинамики (минутный объем сердца, общее периферическое сосудистое сопротивление, легочное сосудистое сопротивление и др.), отражающие более полную картину функционирования системы кровообращения. Эффективное фармакологическое воздействие на преднагрузку, постнагрузку и сократимость также невозможно без измерения УОС (Морган-мл. Дж.Э., Мэгид С.М. Клиническая анестезиология. Москва, Санкт-Петербург, 1998).

В настоящее время имеется множество способов определения ударного объема сердца.

1. Расчетный способ определения минутного объема сердца с помощью формулы Старра. В 1954 году Старр на основе экспериментального материала и клинических наблюдений предложил расчетный способ определения ударного объема сердца по формуле:

УОС=90,97+0,54ПД-0,57АДд-0,61В,

где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое давление, АДд - диастолическое давление, В - возраст в годах (Stair I. Clinical tests of the simple method of estimating cardiac stroke volume from blood pressure and age. Circulation, 1954, 93, P/ 664-681).

2. Метод Фика. Сущность метода заключается в следующем. Кислород из выдыхаемого воздуха поглощается кровью, протекающей через легочные капилляры. По концентрации кислорода в артериальной и венозной крови можно установить артериовенозную разницу по кислороду. Рассчитав содержание кислорода, поглощенного в течение 1 минуты, можно вычислить объем крови, протекающий через легкие за тот же отрезок времени, или минутный объем сердца (Петросян Ю. С. Катетеризация полостей сердца и магистральных сосудов. - В кн.: Руководство по кардиологии. Под ред. акад. Чазова Е.И. Москва, 1982). Следовательно:

МОС=Потребление кислорода: Артериовенозная разница по кислороду.

Зная частоту сердечных сокращений, определяют ударный объем сердца.

Все варианты методики разведения красителя-индикатора, позволяющие измерить сердечный выброс, основаны на принципе Фика.

Недостатки:

Результаты, полученные с помощью формулы Старра, неоднократно подвергались сравнению с таковыми, установленными другими методами исследования (методами Грольмана, Фика). При этом отмечалось, что хотя и существует высокая корреляционная связь между показателями, определенными данным способом с таковыми, найденными другими способами, показатели гемодинамики отличались между собой в абсолютных значениях (Сазонов К.Н. К вопросу об определении ударного и минутного объемов у больных с пороками сердца, подвергшихся хирургическому лечению. Клин. Медицина, 1959; Микиртумова Е.В. Сравнительная оценка некоторых клинических методов определения минутного объема крови. Тер. Архив, 1960; Мизеровский В.В. К методике определения систолического объема и среднего динамического артериального давления во время наркоза. Вестник хирургии им. Грекова, 1968).

Способ Фика имеет ограничения во время полостной операции из-за возникающих в ходе операции и анестезии перераспределения кровообращения, изменений в системе газообмена, артериовенозного шунта, изменения взаимного расположения внутренних органов и скопления жидкости (крови) в полостях.

В качестве прототипа выбран способ термодилюции, являющийся "золотым стандартом" определения минутного и ударного объемов сердца (Х. Метцлер. Неинвазивный и разумный инвазивный мониторинг системы кровообращения. - В кн.: Освежающий курс лекций. Архангельск, 1997).

Способ состоит в катетеризации легочной артерии и введении через него в правое предсердие определенного количества раствора (2,5; 5 или 10 мл), температура которого меньше температуры тела больного (обычно комнатной температуры или ледяной). При этом происходит изменение температуры крови, контактирующей с термистром в легочной артерии. Степень изменения обратно пропорциональна минутному объему сердца. Графическое изображение зависимости изменений температуры от времени представляет собой кривую термодилюции. Минутный объем сердца определяют с помощью компьютерной программы, которая интегрирует площадь под кривой. Зная частоту сердечных сокращений, рассчитывают ударный объем сердца.

Определение ударного объема сердца с помощью способа термодилюции может сопровождаться достаточно серьезными осложнениями, такими как разрыв легочной артерии, сепсис, ассоциированный с катетером, тромбофлебит, тромбозы вен, инфаркт легкого, пристеночный тромбоз, эндокардит и др. Кроме того, применение данного способа требует специализированного дорогостоящего оборудования. Поэтому использование способа термодилюции ограничивается, в первую очередь, кардиохирургией, а также при критических состояниях кровообращения (Х. Метцлер. Неинвазивный и разумный инвазивный мониторинг системы кровообращения. - В кн.: Освежающий курс лекций. Архангельск, 1997; Морган-мл. Дж. Э., Мэгид С.М. Клиническая анестезиология. Москва, Санкт-Петербург, 1998).

Цель - повышение точности показателей ударного объема сердца, полученных расчетным способом Старра для контроля гемодинамики.

Задачи:

1. Снижение травматичности при определении ударного объема сердца.

2. Сокращение трудозатрат и себестоимости при осуществлении способа.

3. Сокращение времени исследования.

Сущность изобретения заключается в том, что учитывают возрастной период больного и при определении ударного объема сердца по формуле Старра у больных I периода зрелого возраста с пороками сердца делят значение на коэффициент 1,33, у больных II периода зрелого возраста - делят на коэффициент 1,44, а у больных пожилого возраста - делят на коэффициент 1,50; а при отсутствии пороков сердца у больных I периода зрелого возраста значения ударного объема сердца, полученные по формуле Старра, умножают на коэффициент 1,25, у больных II периода зрелого возраста - умножают на коэффициент 1,55, а у больных пожилого возраста - умножают на коэффициент 1,70. К I периоду зрелого возраста относят женщин от 20 до 35 лет, мужчин - от 21 до 35 лет, ко II периоду зрелого возраста - соответственно от 36 до 55 лет и от 36 до 60 лет, к пожилому возрасту - свыше 55 и 60 лет, причем способ достоверен при АДс= 105-155 мм рт.ст., АДд=55-95 мм рт.ст., ЧСС=60-90 мин^-1.

Проведенное патентное исследование показало, что до настоящего времени предлагаемый способ определения ударного объема сердца не описан и не использовался. Публикаций и патентов в отечественных и зарубежных источниках не найдено.

Изобретательский уровень подтверждается неочевидностью.

Воспроизводимость способа не вызывает сомнений, так как использовано известное оборудование и доступный для медицинского персонала процесс.

Способ осуществляют следующим образом. У больного производят точное измерение артериального давления (систолического и диастолического) одним из неинвазивных способов (например, аускультативным, допплерографическим, осциллометрическим, с помощью плетизмографии или артериальной тонометрии).

Ударный объем сердца у больных, не имеющих пороков сердца, рассчитывают по формуле:

УОС=(90,97+0,54ПД-0,57АДд-0,61В)k.

У больных же, имеющих пороки сердца, ударный объем определяют следующим образом:

УОС=(90,97+0,54ПД-0,57АДд-0,61B):k,

где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое давление, АДд - диастолическое давление, В - возраст в годах, k - введенный коэффициент, зависящий от возраста пациента.

Для нивелирования индивидуальных колебаний ударного объема сердца, связанных с различиями в массе тела, предпочтительнее пользоваться показателями ударного индекса, которые рассчитываются следующим образом:

УИ=УОС:S,

где УИ - ударный индекс, S - площадь тела.

Для определения площади тела существует множество расчетных формул, одна из которых:

S=(4P+7)/(90+P),

где Р - вес больного.

Для определения k (поправочного коэффициента, вводимого в формулу Старра) был проведен сравнительный и корреляционный анализ показателей ударного индекса, полученных с помощью расчетного способа Старра, с показателями, полученными методом термодилюции.

Исследование проведено у кардиохирургических пациентов, оперированных по поводу ишемической болезни и пороков сердца. Предполагая, что у больных с пороками сердца имеются существенные изменения гемодинамики ("регургитация" крови, снижение сократительной способности миокарда и др.), показатели, полученные до устранения порока, были включены в отдельную группу.

В исследование включены лишь те показатели УИ, которые были рассчитаны по артериальному давлению, находящемуся в пределах: АД систолическое - 105-155 мм рт.ст., АД диастолическое - 55-95 мм рт.ст., ЧСС при этом составляла от 60 до 90 мин^-1.

Измерения производились в трех возрастных группах:

1. у лиц I периода зрелого возраста (мужчины 21-35 лет, женщины 20-35 лет);

2. у лиц II периода зрелого возраста (мужчины 36-60 лет, женщины 36-55 лет);

3. у лиц пожилого возраста (мужчины свыше 60 лет, женщины свыше 55 лет).

У всех пациентов проводилась одновременная регистрация УОС и АД инвазивными способами: определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений и ударный индекс, являющийся отношением значений УОС к площади поверхности тела; АД определяли прямым методом с помощью внутриартериального катетера, введенного в лучевую артерию.

Параллельно определение УОС и УИ производилось расчетным способом Старра по показателям артериального давления, измеренного неинвазивно (методом Короткова).

Результаты сравнивали методом вариационной статистики и проводили корреляционный анализ.

В группе пациентов, оперированных по поводу ишемической болезни сердца и пороков сердца после их устранения, были обнаружены следующие результаты (табл.1).

При анализе данных, полученных инвазивным и неинвазивным способами, у лиц различных возрастных групп была установлена достоверная (р<0,05) сильная (r>0,7) прямая корреляционная связь между показателями ударного индекса, полученными инвазивно и определенными расчетным методом Старра. Однако, несмотря на сильную корреляционную связь между УИ, определенным инвазивно и неинвазивно, существует разница в абсолютных значениях. При этом у лиц I периода зрелого возраста УИ, определенный термодилюционным способом, превышал УИ, определенный способом Старра, в 1,25, у лиц II периода зрелого возраста - в 1,55, а у лиц пожилого возраста - в 1,7.

Таким образом, учитывая высокий параллелизм между расчетным и измеренным инвазивно ударным индексом, а также разницу в получаемых результатах, предлагается введение в формулу Старра дополнительного коэффициента k, который отражает разницу в значениях ударного индекса, определенного инвазивно и неинвазивно, и вычисляется путем деления средних значений УИ, полученных инвазивно, на средние значения УИ, определенные расчетным способом. Следовательно, формула Старра должна иметь следующий вид:

УОС=(90,97+(0,54ПД)-(0,57АДд)-0,61B)k,

где ПД - пульсовое давление, АДд - диастолическое артериальное давление, В - возраст в годах, k - коэффициент, зависящий от возраста пациентов.

В группе пациентов, оперированных по поводу пороков сердца до их устранения, нами получены следующие результаты (табл.1).

При анализе данных, полученных инвазивным и неинвазивным способами, у лиц различных возрастных групп была установлена достоверная (р<0,05) сильная и средняя (r>0,7) прямая корреляционная связь между показателями ударного индекса, полученными инвазивно и определенными расчетным методом Старра. Однако, несмотря на сильную корреляционную связь между УИ, определенным инвазивно и неинвазивно, существует разница в абсолютных значениях. При этом у лиц I периода зрелого возраста УИ, определенный способом Старра, превышал УИ, определенный термодилюционным способом, в 1,33, у лиц II периода зрелого возраста - в 1,44, а у лиц пожилого возраста - в 1,5.

Таким образом, формула Старра должна иметь следующий вид:

УОС=(90,97+(0,54ПД)-(0,57АДд)-0,61В)/k,

где ПД - пульсовое давление, АДд - диастолическое артериальное давление, В -возраст в годах, k - коэффициент, зависящий от возраста пациентов.

Вводимый коэффициент k отражает разницу в значениях ударного индекса, определенного инвазивно и неинвазивно, и вычисляется путем деления средних значений УИ, полученных расчетным способом, на средние значения УИ, определенные инвазивно.

Пример 1. История болезни 755/77. Больная Козинцева С.Ю., 20 лет, вес - 58 кг, S тела - 1,61 м². Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза.

У пациента определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений и ударный индекс, являющийся отношением значений УОС к площади поверхности тела. При этом УИ до устранения порока составил 28 мл/м².

Параллельно определение УОС и УИ производилось расчетным способом Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,33^-1) по показателям артериального давления, измеренного неинвазивно (способом Короткова): УОС= (90,97+0,5442-0,5767-0,6120): 1,33= 48 мл, УИ=48/1,61=30 мл/м². Как видно из предложенного примера, значения УИ, определенные термодилюционным способом, соответствуют значениям УИ, полученным с помощью модифицированного способа Старра. В данном примере значение УИ свидетельствует о нарушении сократительной функции сердца (в норме УИ по данным различных авторов составляет 33-60 мл/м²) и требует медикаментозной коррекции.

Пример 2. История болезни 6100/537. Больной Сергиенко Е.В., 21 год, вес - 64 кг, S тела - 1,71 м². Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 32 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,33^-1) УИ: УOC=(90,97+0,5447-0,5764-0,6121):1,33=50 мл, УИ= 50/1,71= 30 мл/м². Как и в предыдущем примере, УИ пациента находится за пределами нижней границы нормы, что требует проведения кардиотропной терапии.

Пример 3. История болезни 705/60. Больной Чиханов О.В., 35 лет, вес - 65 кг, S тела - 1,72 м². Диагноз - комбинированный порок митрального клапана. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 23 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,33^-1) УИ: УОС= (90,97+0,5450-0,5788-0,6135):1,33=35 мл, УИ=35/1,72=20 мл/м². В данном примере полученные значения УИ свидетельствуют о значительном снижении сократительной функции сердца и требуют неотложной медикаментозной коррекции.

Пример 4. История болезни 3846/414. Больной Донденко O.K., 36 лет, вес - 67 кг, S тела - 1,75 м². Диагноз - комбинированный порок митрального клапана. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 15 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,44^-1) УИ: УОС= (90,97+0,5448-0,5795-0,6136): 1,44=28 мл, УИ= 28/1,75= 6 мл/м². Значения УИ в данном примере существенно снижены по сравнению с нормальными величинами. Безотлагательно должны быть приняты мероприятия, направленные на повышение сократительной способности миокарда.

Пример 5. История болезни 1247/125. Больная Гулева В.Н., 55 лет, вес - 75 кг, S тела - 1,86 м². Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 15 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,44^-1) УИ:УОС = (90,97+0,5457-0,5792-0,6155):1,44 = 25 мл, УИ= 25/1,86= 13 мл/м². Как и в предыдущем примере, значения УИ значительно ниже нормальных величин и требуется немедленная кардиотропная терапия.

Пример 6. История болезни 138/1. Больной Шуев Б.Л.., 60 лет, вес - 81 кг, S тела - 1,94 м². Диагноз - порок аортального клапана с преобладанием недостаточности. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 12 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,44^-1) УИ: УОС=(90,97+0,5453-0,5785-0,6160):1,44=24 мл, УИ= 24/1,94=12 мл/м². Как инвазивно, так и неинвазивно определенное значение УИ находится далеко за пределами нижней границы нормы и требует медикаментозной коррекции.

Пример 7. История болезни 350/33. Больная Немчинова Л.Д., 56 лет, вес - 71 кг, S тела - 1,81 м². Диагноз - комбинированный порок митрального клапана. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 14 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,5^-1) УИ: УОС = (90,97+0,5444-0,5781-0,6156):1,5 = 23 мл, УИ= 23/1,81= 13 мл/м². Полученные значения УИ свидетельствуют о существенном нарушении сократительной функции сердца и лечебные мероприятия должны быть направлены на ее увеличение.

Пример 8. История болезни 5243/459. Больной Криушин Н.И., 61 год, вес - 69 кг, S тела - 1,78 м². Диагноз - комбинированный порок митрального клапана. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 11 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,5^-1) УИ: УOC = (90,97+0,5442-0,5784-0,6161):1,5 = 19 мл, УИ= 19/1,78= 11 мл/м². Полученные в данном примере значения УИ в три раза меньше нижней границы нормы. Следовательно, требуется немедленное медикаментозное воздействие на сократительную функцию сердца.

Пример 9. История болезни 186/3. Больная Братова А.В., 20 лет, вес - 57 кг, S тела - 1,60 м². Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. При исследовании гемодинамики методом термодилюции во время анестезии после устранения порока УИ= 63 мл/м². Параллельно, используя формулу Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,25), был рассчитан УИ:УOC = (90,97+0,5466-0,5767-0,6120)1,25 = 95 мл, УИ= 95/1,60= 60 мл/м². Значения УИ, определенные инвазивно и расчетным способом, свидетельствуют о нормальном ударном выбросе пациента.

Пример 10. История болезни 2932/283. Больной Омнченко Н.В., 21 год, вес - 63 кг, S тела - 1,69 м². Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. УИ после устранения порока, определенный термодилюционным методом, составил 40 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,25) УИ: УОС = (90,97+0,5446-0,5778-0,6121)1,25 = 73 мл, УИ=73/1,69=43 мл/м². В данном примере УИ, определенный двумя способами, находится в пределах нормы и не требует медикаментозных вмешательств.

Пример 11. История болезни 707/61. Больной Гичьян Л.Н., 35 лет, вес - 71 кг, S тела - 1,81 м². Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 34 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,25) УИ: УОС = (90,97+0,5439-0,5777-0,6135)1,25 = 59 мл, УИ=59/1,81=32 мл/м². Значения УИ находятся на нижней границе нормы и требуется дальнейший мониторинг сократительной функции сердца, во избежание ее дальнейшего снижения.

Пример 12. История болезни 2874/276. Больной Бобрышев В.В., 36 лет, вес - 84 кг, S тела - 1,97 м². Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 47 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,55) УИ: УОС = (90,97+0,5458-0,5776-0,6136)1,55 = 88 мл, УИ=88/1,97=45 мл/м². Значения УИ находятся в пределах нормы и не требуют медикаментозной коррекции.

Пример 13. История болезни 4776/404. Больная Завада А.А., 55 лет, вес - 75 кг, S тела - 1,86 м². Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 32 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,55) УИ: УОС = (90,97+0,5458-0,5787-0,6155)1,55 = 61 мл, УИ=61/1,86=33 мл/м². Значения УИ находятся на нижней границе нормы и требуется дальнейший мониторинг сократительной функции сердца, во избежание ее дальнейшего снижения.

Пример 14. История болезни 1278/129. Больной Василевский, 60 лет, вес - 69 кг, S тела - 1,78 м². Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 25 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,55) УИ: УОС = (90,97+0,5444-0,5782-0,6160)1,55 = 49 мл, УИ=49/1,78=27 мл/м². Значения УИ находятся за пределами нижней границы нормы, свидетельствуя о снижении сократительной функции сердца. В данном примере пациенту требуется проведение кардиотропной терапии.

Пример 15. История болезни 2460/255. Больная Норова Л.Х., 56 лет, вес - 72 кг, S тела - 1,82 м². Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 33 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,7) УИ:УОС = (90,97+0,5439-0,5774-0,6156)1,7 = 61 мл, УИ=61/1,82=33 мл/м². Значения УИ находятся на нижней границе нормы и требуется дальнейший мониторинг сократительной функции сердца, во избежание ее дальнейшего снижения.

Пример 16. История болезни 2097/219. Больной Казарин И.Н., 61 год, вес - 79 кг, S тела - 1,91 м². Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 22 мл/м². По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,7) УИ:УОС = (90,97+0,5452-0,5795-0,6161)1,7 = 47 мл, УИ= 43/1,91= 24 мл/м². В данном примере полученные значения УИ свидетельствуют о значительном снижении сократительной функции сердца и требуют неотложной медикаментозной коррекции.

Таким образом, выявленные показатели УИ соответствуют таковым, но определенным инвазивно. Знание же УИ позволяет предупреждать и предотвращать нарушения сократительной способности сердца.

Медико-социальный эффект - повышение точности определения показателей центральной гемодинамики, что дает возможность своевременно установить нарушения функционирования системы кровообращения и предотвратить их дальнейшее развитие.