способ оценки насыщения кислородом крови в коронарном синусе у человека

Формула изобретения

Способ оценки насыщения кислородом крови в коронарном синусе сердца у человека, состоящий в том, что измеряют массу тела (W), рост обследуемого (Н), измеряют общее потребление кислорода организмом (ПО_2ОБЩ), измеряют концентрацию гемоглобина в крови (Hb), измеряют насыщение кислородом артериальной крови (S _A), измеряют величину ударного объема сердца по эхокардиографии, измеряют частоту сердечных сокращений по ЭКГ (ЧСС) и по ним вычисляют величину минутного объема кровообращения; вычисляют площадь поверхности тела -

П_Т=((W^0,425)×(H ^0,725)×71,8)/10⁴,

где П_Т - поверхность тела, м²; W - масса тела, кг; Н - рост, см; 10⁴ - коэффициент перевода площади тела, м²;

оценивают величину коронарного кровотока

для мужчин, если П_Т<1,81698 м ², то

Q_C=((5,255×(П_Т ^-0,304))/100)×MOK,

где Q_C - коронарный кровоток в мл/мин, МОК - минутный объем кровообращения в мл/мин,

выражение ((5,255ЧП_Т ^-0,304))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК; если П_Т>1,81698 м² , то

Q_C=((2,0904×(П_Т ^1,2625))/100)×MOK,

выражение ((2,0904×(П _Т ^1,2625))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК;

для женщин, если П_Т<1,5185 м², то

Q_C=((5,8812×(П _Т ^-0,6646))/100)×MOK,

выражение ((5,8812×(П _Т ^-0,6646))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК; если П_Т>1,5185 и <1,6945 м², то

Q_C=((2,559×(П_Т ^1,3308))/100)×MOK,

выражение ((2,559×(П _Т ^1,3308))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК; если П_Т>1,6945 м² , то

Q_C=((7,267×(П_Т ^-0,6515))/100)×МОК,

выражение ((7,267×(П _Т ^-6515))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК; и если прямо не измерена величина потребления кислорода сердцем у пациента, то ее оценивают у мужчин

ПО_2СЕРД =((9,85459462)/100)×ПО_2ОБЩ;

у женщин

ПО_2СЕРД=((12,4252569)/100)×ПО_2ОБЩ ,

где 9,85459462±0,0444% составляет потребление кислорода сердцем от его общего потребления всем организмом у мужчин в возрасте от 15 до 75 лет; у женщин в возрасте от 12 до 65 лет - 12,4252569±0,2526%; ПО_2СЕРД - потребление кислорода сердцем в мл/мин; ПО_2ОБЩ - потребление кислорода организмом человека в мл/мин;

индивидуальную оценку потребления кислорода сердцем получают, используя функцию ПО_2СЕРД % общего ПО₂=f(П_Т),

для мужчин, если П_Т<1,81698 м², то

ПО _2СЕРД=((-3,0422×(П_Т ²)+(10,193×П_Т)+1,2528)/100)×ПО _2ОБЩ,

если П_Т>1,81698 м² , то

ПО_2СЕРД=((839,81×(П_Т ⁴)-(6521,8×(П_Т ³))+(18958)×(П_Т ²))-(24447×П_Т)+11810)/100)×ПО _2ОБЩ;

для женщин, если П_Т<1,60808 м², то

ПО_2СЕРД=((6,0349×(П _Т ^l,3661))/100)×ПО_2ОБЩ,

если П_Т>1,60808 м², то

ПО _2СЕРД=((-291,74×(П_Т ²)+(988,85×П_Т)-823,91)/100)×ПО _2ОБЩ;

Q_K - капиллярный кровоток в сердце в мл/мин вычисляют по уравнению

Q_K=(((ПО _2СЕРД)/1,355)/(Hb/1000))+(Hb×S_VKK)/(Hb/1000),

где 1,355 константа Гюфнера - количество,мл,кислорода, связываемого 1 г гемоглобина, Hb - концентрация гемоглобина в крови в г/л, S_VKK - насыщение кислородом крови на венозном конце миокардиального капилляра в % или десятых долях единицы, которое вычисляют по формуле

S_VKK=0,0653×(S _A ^-5,1116),

где S_A - насыщение артериальной крови кислородом, % или десятичные доли единицы; вычисляют величину шунтирующего потока в миокарде Q_Ш в мл/мин:

Q_Ш=Q_C-Q_K,

где Q_C - коронарный кровоток в мл/мин, Q _K - капиллярный кровоток миокарда в мл/мин; и полученные выше значения подставляют в уравнение и находят искомое значение насыщения кислородом крови в коронарном синусе сердца S_KS :

S_KS=((Q_K/Q_C)×((0,0653×(S _A ^-5,1116))/S_A))+(Q_ш/Q _C),

где Q_K - капиллярный кровоток миокарда в мл/мин; Q_C - коронарный кровоток в мл/мин; S _A - насыщение артериальной крови кислородом, % или десятичные доли единицы; Q_Ш - шунтирующий поток в миокарде в мл/мин; 0,0653 и 5,1116 - коэффициенты в уравнении S_VKK =0,0653×(S_A ^-5,1116).

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиохирургии и кардиологии.

Уровень техники

Известно, что исследованию всех параметров образца крови, забранного из коронарного синуса сердца у пациента с ишемической болезнью сердца либо с патологией сердечной мышцы (например, кардиомиопатией), придается важный диагностический и прогностический смысл (Jaumdally Rami, Varma Chetan, Macfadyen R.J. et al Coronary sinus blood sampling: an insight into local cardiac pathophysiology and treat-ment? // European Heart J. - 2007. - V.28. - № 8. - P.929-P.940) [1]. Одним из таких параметров является насыщение кислородом крови в коронарном синусе (S_KS ) сердца, по которому судят о кислородном балансе сердца.

Известен способ прямого измерения насыщения кислородом крови в коронарном синусе сердца (S_KS) с применением волоконного оптического оксиметрического зонда (7,5 Opticath, Oximetrix, California, USA), датчик в котором расположен на кончике зонда. Его вводят непосредственно в кронарный синус пациента (Crake Т., Canepa-Anson R., Shapiro L. et al. Continuous recording of coronary sinus oxygen saturation during atrial pacing in patients with coronary artery disease or with syndrome X // Br Heart J. - 1988. - V.59. - P.31-P.38) [2] и в условиях рентгеноперационной ведут наблюдения.

В других способах используют микроспектрофотометрические методы измерения (S_KS) на замороженных при низких температурах препаратах сердца, которые могут быть использованы только в экспериментах на животных (Monroe R.G., Gamble W.J., La Farge C.G. et al. Transmural coronary venous O₂ saturations in normal and isolated hearts// Amer. J. Physiolol. - 1975. - V.228. - № 1. - P.318-324; [3] Grunewald W.A., Lübbers D.W. Die Bestimmung der intracapillären НbO₂ - Sättigung mit einer kryo-mikrofotometrischen Methode angewandt am Myokard des Kaninchens // Pfütigers Arch. - 1975. - Bd.353. - H.3. - S.255-273) [4].

Измерения (S_KS) с помощью волоконных оптических оксиметров могут быть применимы только в клинических условиях с соблюдением асептики, что существенно ограничивает их широкое применение для оценки состояния сердечной деятельности больных с сердечно-сосудистой патологией.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего делать оценку насыщения кислородом крови в коронарном синусе сердца (S_KS) и связанных с нею важных функциональных характеристик коронарного кровообращения у пациентов в условиях стандартно оснащенной лаборатории функциональной диагностики.

Способ состоит в следующем: измеряют массу тела W (кг), рост пациента H (см) и вычисляют поверхность тела пациента по известной формуле:

,

где П_Т - поверхность тела, м²; W - масса тела, кг; H - рост, см; 10⁴ - коэфициент перевода площади тела в м²; измеряют общее потребление кислорода (ПО_2ОБЩ), измеряют концентрацию гемоглобина в крови (Hb), измеряют насыщение кислородом артериальной крови (S_A), измеряют величину ударного объема сердца по эхокардиографии, измеряют частоту сердечных сокращений по ЭКГ (ЧСС) и по ним вычисляют величину минутного объема кровообращения (МОК). По полученным измерениям и вычислениям оценивают величину коронарного кровотока

для мужчин, если П_Т <1,81698 м², то

где Q_С - коронарный кровоток в мл/мин;

выражение

((5,255×П _Т ^-0,304))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК; если П_Т>1,81698 м² , то

выражение

((2,0904×(П _Т ^1,2625))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК.

Для женщин, если П_Т <1,5185 м², то

где Q_С - коронарный кровоток в мл/мин,

выражение

((5,8812×(П _Т ^-0,6646))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК; если П_Т>1,5185 и <1,6945 м², то

выражение

((2,559×(П _Т ^1,3308))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК; если П_Т>1,6945 м² , то

выражение

((7,267×(П _Т ^-6515))/100) отражает величину коронарного кровотока в % от МОК; и если прямо не измерена величина потребления кислорода сердцем у пациента, то ее оценивают

у мужчин

у женщин

где 9,85459462±0,0444% составляет потребление кислорода сердцем от его общего потребления всем организмом у мужчин в возрасте от 15 до 75 лет; у женщин в возрасте от 12 до 65 лет - 12,4252569±0,2526%; ПО_2СЕРД - потребление кислорода сердцем в мл/мин; ПО_2ОБЩ - потребление кислорода организмом человека в мл/мин.

Точную индивидуальную оценку потребления кислорода сердцем получают, используя функцию - ПО_2СЕРД % общего ПО₂ =f(П_Т).

Для мужчин, если П_Т <1,81698 м², то

где ПО_2СЕРД и ПО_2ОБЩ - потребление кислорода сердцем и организмом в мл/мин; если П_Т>1,81698 м², то

для женщин, если П_Т<1,60808 м², то

если П_Т>1,60808 м ², то

Полное количество кислорода, которое поступает в коронарное русло сердца, равно сумме кислорода, прошедшего по шунтирующим сосудам в венозную дренажную систему сердца, и количества кислорода, оставшегося неиспользованным в обменных капиллярах сердца.

В венулах сердца смешение неиспользованного в капиллярах кислорода с тем его количеством, которое содержит объем шунтирующего потока, как раз составляет величину кислорода, в коронарном синусе сердца.

Вычисляют капиллярный кровоток в сердце

где Q_K - капиллярный кровоток в сердце в мл/мин, 1,355 константа Гюфнера - количество мл кислорода, связываемого одним граммом гемоглобина, Hb - концентрация гемоглобина в крови в г/л, S_VKK - насыщение кислородом крови на венозном конце миокардиального капилляра в %, которое вычисляют по формуле

где S_VKK - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляра в миокарде в % или десятичных долях единицы, S_A - насыщение артериальной крови кислородом, % или десятичные доли единицы.

Далее вычисляют величину шунтирующего потока в миокарде

где Q_Ш - шунтирующий поток в миокарде в мл/мин, Q_C - коронарный кровоток в мл/мин, Q_K - капиллярный кровоток миокарда в мл/мин.

Полное количество кислорода, поступающее в коронарный синус, выражают уравнением

где q_O2ks - количество кислорода, оставшегося в крови коронарного синуса после пассажа по коронарному руслу сердца; q_O2vkk - количество кислорода, оставшегося неиспользованным в обменных капиллярах сердца; q_Ш - количество кислорода, поступившего непосредственно в венозный дренаж сердца по шунтирующим метартериолам, минуя обменные капилляры сердца.

Раскрывают члены уравнения (16)

где Q_C - коронарный кровоток, л/мин; S_KS - насыщение кислородом крови коронарного синуса, % или десятичные доли единицы.

Раскрывают следующий член уравнения (16):

где q_O2vkk - количество кислорода, неиспользованного в обменных капиллярах, мл; Q_K - величина капиллярного кровотока в сердце, мл/мин; S_VKK - насыщение кислородом крови на венозном конце обменного капилляра, % или десятичные доли единицы. И последний член уравнения (16)

где q_Ш - количество кислорода, поступающего по шунтирующим метартериолам сразу в венозные коллекторы сердца, минуя обменные капилляры; Q_Ш - величина шунтирующего потока в сердце, мл/мин.

Находят полное количество кислорода, поступившее в сердце

где q - полное количество кислорода, которое поступает в сердце с коронарной кровью; Q_C - коронарный кровоток, мл/мин; Hb - концентрация гемоглобина в крови в г/л; S_A - насыщение артериальной крови кислородом, % или десятичные доли единицы. Подставляют в уравнение (16) уравнения (17)-(20) и получают выражение

где S_KS - насыщение кислородом крови в коронарном синусе, % или десятичных долях единицы; Q _C - коронарный кровоток в мл/мин; S_VKK - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляра в миокарде в % или десятичных долях единицы; Q_Ш - шунтирующий поток крови в миокарде в мл/мин; S_A - насыщение артериальной крови кислородом в % или десятичных долях единицы; Q_K - капиллярный кровоток в миокарде в мл/мин

и уравнения (20-21) преобразуют в окончательное выражение

в котором все обозначения те же, что и уравнениях (19)-(20).

Это уравнение используют для оценки насыщения кислородом крови в коронарном синусе сердца. При этом отношения (Q_K/Q_C) и (Q_Ш /Q_C) характеризуют деление коронарного кровотока на его основные части: участвующую в обмене газами и веществом и проходящей через обменные капилляры и участвующей в теплообмене и проходящей по шунтирующим микрососудам.

Примеры использования способа

В таблице приведены исходные данные в первых семи колонках, которые были получены при обследовании больных с диагнозом: Функциональный шум в сердце и у которых во время диагностического зондирования сердца и крупных сосудов не был подтвержден диагноз порока сердца. Поэтому их данные характеризуют кровообращение здорового человека. В других шести колонках приведены значения параметров, производных от данных первых семи, которые отражают тесную взаимосвязь с кровообращением и функцией сердца. Последовательная подстановка этих значений в уравнения дает возможность посредством конечного уравнения (22) вычислить значение насыщения кислородом крови в коронарном синусе S_KS, оттекающей от сердца. Как видно, S_KS варьирует под влиянием изменения независимых аргументов - возраста, пола, величины поверхности тела, а значит, от массы тела и роста обследуемого, концентрации гемоглобина, общего потребления кислорода организмом, минутного объема кровообращения и насыщения кислородом артериальной крови.

Вариации S_KS у мужчин и женщин не совпадают вследствие функциональных, физиологических и антропометрических различий этих групп.

Все эти измерения могут быть осуществлены в стандартно оснащенных лабораториях функциональной диагностики или клинической физиологии.

Источники информации

1. Jaumdally Rami, Varma Chetan, Macfadyen R.J. et al. Coronary sinus blood sampling: an insight into local cardiac pathophysiology and treatment? // European Heart J. - 2007. - V.28. - № 8. - P.929-P.940.

2. Crake T., Canepa-Anson R., Shapiro L. et al. Continuous recording of coronary sinus oxygen saturation during atrial pacing in patients with coronary artery disease or with syndrome X // Br Heart J. - 1988. - V.59. - P.31-P.38.

3. Monroe R.G., Gamble W.J., La Farge C.G. et al. Transmural coronary venous O₂ saturations in normal and isolated hearts // Amer. J. Physiolol. - 1975. - V.228. - № 1. - P.318-324.

4. Grunewald W.A., Lübbers D.W. Die Bestimmung der intracapillären HbO₂ - Sättigung mit einer kryo-mikrofotometrischen Methode angewandt am Myokard des Kaninchens // Pflügers Arch. - 1975. - Bd.353. - H.3. - S.255-273.

5. Способ определения величины капиллярного кровотока и величины артериоловенулярного шунта: Пат. 2267983 Россия, МПК⁷ A61B 5/02, A61B 5/145, Власов Ю.А., Смирнов С.М., Окунева Г.Н.: ГУ НИИ патол. кровообращ. МЗ РФ. - № 2004100454; Заявл. 05.01.04; 20.01.2006. Бюл. № 02.