способ определения степени нарушения агрегатного состояния крови

Формула изобретения

Способ определения степени нарушения агрегатного состояния крови, заключающийся в том, что больному проводят эхокардиографическое и электрокардиографическое исследования, измеряют систолическое артериальное давление, температуру тела, обрабатывают полученные данные и по полученной после обработки данных характеристике контроля проводят сравнение с характеристикой контроля, предварительно полученной после обработки данных эхокардиографического и электрокардиографического исследований, измерения систолического давления, температуры у здоровых доноров крови, и по результатам сравнения судят о степени нарушения агрегатного состояния крови, причем в качестве характеристики контроля используют цифровую характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови (HAWR), которую рассчитывают по формуле



где Wnг - потенциальная энергия гравитационного поля крови

Wnг=- М,

Wnэ - потенциальная энергия электрического поля крови

Wnэ=LMT^-3Y^-1,

Wnx - потенциальная энергия коагуляционного химического взаимодействия

Wnx= (ni·Eci),

Wk - кинетическая энергия потока крови

Wk=MV²/2,

M - масса объема циркулирующей крови,

Г - гравитационный потенциал земли,

L - длина артериального участка кровотока,

Y - сила тока в объемном проводнике,

ni - число связей молекул клеток крови,

Eci - среднее значение энергий связи,

V - скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка,

Р - систолическое артериальное давление;

Т - абсолютная температура,

при HAWR>9,82 определяют степень нарушения агрегационного потенциала, как гиперкоагуляцию, при HAWR<9,64, как гипокоагуляцию, при HAWR 9,64-9,82, как нормальное агрегатное состояние крови.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической диагностике, и может быть использовано как экспресс-метод выявления нарушений агрегатного состояния крови.

Известно, что при любом патологическом состоянии возникают системные нарушения агрегатного состояния крови. При заболеваниях любого органа или функциональной системы организма человека агрегатное состояние крови может изменяться в сторону гиперкоагуляции или гипокоагуляции. И в том и в другом случае развиваются тяжелые синдромы критических состояний, терапия которых требует больших усилий персонала отделения реанимации и интенсивной терапии.

Агрегатное состояние крови можно диагностировать по определению агрегации эритроцитов, тромбоцитов, вязкости крови, показаниям коагулограммы.

Известны способ агрегации эритроцитов по методу Н.П. Александровой на фотоэлектрокалориметре (ФЭК-56 М) и фотометрическое исследование обратимой агрегации эритроцитов в микрообъемах по методу Р.Т.Тухватуллина (Гаврилов А.О. и др. Общая гемоагрегатология. М.: Изд. НИИК ХК РАМН, 2001, с.40). Способы включают определение изменений оптической плотности взвеси эритроцитов в процессе образования агрегатов.

Известен способ агрегации тромбоцитов по методу Борна и О'Брайена в модификации В.А.Люсова и Ю.Б.Белоусова (Гаврилов А.О. и др. Общая гемоагрегатология. М.: Изд. НИИК ХК РАМН, 2001, с.40), включающий регистрацию изменений оптической плотности плазмы крови при агрегации тромбоцитов, вызванных АДФ, адреналином, ристомицином.

Известен способ определения вязкости крови методом вискозиметрии с помощью капиллярных или ротационных вискозиметров (Справочник по клиническим лабораторным методам исследования. Под ред. Е.А.Кост, М.: Медицина, 1977, с.82), включающий определение отношения длины пути, пройденного дистиллированной водой, к длине пути, пройденного кровью.

Общим недостатком перечисленных способов является то, что для их проведения необходима специально оборудованная лаборатория. Способы трудоемки, затратны по времени, инвазивны и не позволяют проводить непрерывный контроль за состоянием крови. Характеристики контроля агрегатного состояния крови, полученные при использовании этих способов, зависят от фирмы-производителя прибора, его комплектации, чувствительности используемых реагентов, не дают общей картины агрегатного состояния крови и не являются показателями объективными и полными для определения нарушения агрегатного состояния крови.

Известен способ определения агрегатного состояния крови (ее коагуляционных свойств) по данным коагулограммы (Schiffman F.J. Hematologic pathophysiology. Philadelphia - New-York: Lippencott-Raven, 2000, с 445), при котором, получая результат анализа, включающий несколько параметров: протромбиновое время (с), активированное частичное тромбопластиновое время (с), протромбиновый индекс (%), MHO (международное нормализованное отношение), тромбопластиновое время (с), фибриноген (г/л), делают заключение о коагуляционных свойствах крови.

Недостатком этого способа является множество полученных частных показателей коагулограммы, что существенно снижает эффективность способа, а также результатом лабораторных исследований можно считать показания только части системы агрегатного состояния крови, что не дает полноты результатов определения степени нарушения агрегатного состояния крови. Кроме того, срок исполнения анализа - 1 рабочий день, в течение которого могут развиться тяжелые синдромы критических состояний, терапия которых требует больших усилий персонала отделения реанимации и интенсивной терапии, кроме того, для проведения анализа необходима специально оборудованная лаборатория. Способ трудоемок и инвазивен. Результат зависит от фирмы-производителя прибора, его комплектации и чувствительности используемых реагентов.

Известен способ определения вязкости крови (патент РФ № 2125265, МПК G01N 33/49, публ. 20.01.1999 г.), по которому у больного регистрируют пульсовую волну в зоне лучезапястного сустава, и по амплитуде и форме ее заднего фронта определяют вязкость крови путем сопоставления с калибровочными кривыми. Пульсовую волну регистрируют с использованием механической и электронных частей экспериментальной установки.

Способ неинвазивен и открывает перспективы для создания приборов неинвазивного постоянного мониторинга вязкостных свойств крови, но использование данного способа предусматривает наличие специального сложного оборудования. Кроме того, вязкость крови, как и каждая из перечисленных характеристик контроля агрегатного состояния крови - агрегация эритроцитов, тромбоцитов, данные коагулограммы, не является показателем объективным и полным для определения нарушения агрегатного состояния крови.

Техническим результатом предлагаемого неинвазивного способа является повышение эффективности и полноты результатов определения степени нарушения агрегатного состояния крови, сокращение сроков получения результатов более доступными методами.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе определения степени нарушения агрегатного состояния крови, заключающемся в том, что больному проводят эхокардиографическое и электрокардиографическое исследования, измеряют систолическое артериальное давление, температуру тела, обрабатывают полученные данные и по полученной после обработки данных характеристике контроля проводят сравнение с характеристикой контроля, предварительно полученной после обработки данных эхокардиографического и электрокардиографического исследований, измерения систолического давления, температуры у здоровых доноров крови, и по результатам сравнения судят о степени нарушения агрегатного состояния крови, причем в качестве характеристики контроля используют цифровую характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови (HAWR), которую рассчитывают по формуле

где Wnг - потенциальная энергия гравитационного поля крови,

Wnг=- M,

Wnэ - потенциальная энергия электрического поля крови,

W_nэ=LMT^-3Y ^-1,

Wnx - потенциальная энергия коагуляционного химического взаимодействия,

Wnx= (ni×Eci),

Wk - кинетическая энергия потока крови,

М - масса объема циркулирующей крови,

- гравитационный потенциал земли,

L - длина артериального участка кровотока,

Y - сила тока в объемном проводнике,

ni - число связей молекул клеток крови,

Eci - средние значения энергий связи,

V - скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка,

Р - систолическое артериальное давление;

Т - абсолютная температура,

при HAWR>9,82 определяют степень нарушения агрегационного потенциала как гиперкоагуляцию, при HAWR<9,64 - как гипокоагуляцию, при HAWR 9,64-9,82 как нормальное агрегатное состояние крови,

при этом HAWR=lgF, где F - функция агрегатного состояния крови.

В предложенном способе определения степени нарушения агрегатного состояния крови, включающем все энергетические характеристики крови, учитывается степень взаимодействия кинетической и потенциальной энергии, поскольку обмен энергии органов и систем с внутренней средой организма осуществляется в форме взаимодействия клеточных структур с жидкими средами крови, лимфы и межклеточной жидкости. Степень межмолекулярного взаимодействия зависит от состояния потенциальной и кинетической энергии в системе, давления и абсолютной температуры (формула Л.Д.Ландау). Степень этого взаимодействия, как реальная биофизическая переменная величина, определяет уровень агрегатного состояния и его изменения в жидких средах организма. В сосудистом русле имеется множество переносчиков взаимодействия (фотоны, термодинамические потенциалы, АТФ, ионы Na, K, Са, молекулы гормонов, других медиаторов, нейротрансмиттеры, электроны антиоксидантов и протоны оксидантов), которые образуют комплексы факторов, создающих гемоагрегационные потенциалы, агрегационные потенциалы лимфы и межмолекулярной жидкости, вследствие чего в качестве характеристики контроля агрегатного состояния крови можно принять цифровую характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови. Данный показатель отражает количественную характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови и агрегатного состояния крови в целом.

Степень межмолекулярного и межклеточного взаимодействия в потоке крови определяют по формуле функции состояния:

,

где F - функция агрегатного состояния крови (степень взаимодействия ее молекул и клеток).

Для определения цифровой характеристики степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови проводят эхокардиографическое и электрографическое исследования с использованием стандартной аппаратуры. С помощью эхокардиографического исследования определяют минутный объем крови и скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка, по вольтажу ЭКГ определяют силу тока в объемном проводнике, состоящем из плазмы и форменных элементов крови. Измеряют систолическое артериальное давление, температуру тела.

Обрабатывают результаты и рассчитывают цифровую характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови, для этого вычисляют:

1. Потенциальную энергию электрического поля крови (Wпэ), которая определяется по формуле:

Wnэ=LМТ^-3Y^-1,

где L - длина артериального участка кровотока (м),

М - масса объема циркулирующей крови (л),

минутный объем крови при удельном весе крови, равном 1, принят условно за массу крови,

Т - температура (°С),

Y - сила тока в объемном проводнике (мВ).

2. Потенциальную энергию коагуляционного химического взаимодействия (Wnx) определяют по коэффициентам для химической реакции образования фибрина из фибриногена с участием тромбина и ионов Са⁺⁺. При этом используют таблицы средних значений энергии химических связей, по которым определяют энергию образования молекул данного вида (Wnx) из атомов как величину аддитивную, суммируя среднее значение связей, содержащихся в молекуле.

Wnx= (ni×Eci),

где ni - число связей данного вида,

Eci - средние значения энергий связи, содержащихся в данной молекуле (Дж/л).

Среднее значение энергии химических связей фибриногена в крови составляет 50×10 ⁴ Дж/л.

3. Потенциальную энергию гравитационного поля крови (Wnг), которую исчисляют по силе тяжести по формуле: Р=Mgh, где

Р - сила тяжести,

М - масса крови (л),

g - ускорение свободного падения (силы тяжести) м/с²,

h - высота падения (м).

Можно также использовать другую формулу:

Wnг=- М,

где - гравитационный потенциал земли (6,3×10⁷ м²/с²),

М - масса объема циркулирующей крови (л).

4. Кинетическую энергию потока крови (Wk), которая создается за счет движения крови, обусловленного работой сердца, определяют по формуле:

,

где М - масса объема циркулирующей крови (л),

V - скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка (м/сек).

Рассчитывают цифровую характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови:

Для вычисления величины HAWR используют компьютерную программу Microsoft Excel.

Полученную величину (величину HAWR) сравнивают с нормой. Если вычисленный показатель больше значений нормы, то функцию агрегатного состояния крови можно характеризовать как гиперкоагуляцию, а если величина HAWR меньше нормы - как гипокоагуляцию.

Экспериментально установлено, что величина HAWR (норма) для здоровых доноров колеблется в пределах от 9,73±0,09. Для этого каждому донору в контрольной группе доноров (n=25), сформированной из добровольцев (Закон РФ от 9.06.1993 г. № 5142-1 «О донорстве крови и ее компонентов» с дополнением от 25.06.2008 г. № 11876 «Об утверждении порядка медицинского обследования донора крови и ее компонентов»), провели эхокардиографическое и электрографическое исследования на стандартном оборудовании. Измерили систолическое артериальное давление и температуру тела. Обработали результаты эхокардиографического и электрографического исследований: определили минутный объем крови и скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка, определили силу тока в объемном проводнике. Силу тока определяют по вольтажу ЭКГ и импедансу крови, проходящей через левый желудочек сердца. Затем вычислили количественную характеристику агрегатного состояния крови для каждого донора, причем значение количественной характеристики агрегатного состояния крови в группе обследуемых доноров колебалось в пределах 9,73±0,09. Для вычисления величины HAWR использовали компьютерную программу Microsoft Excel.

Затем провели исследование агрегатного состояния крови той же группе доноров традиционным способом при нормальных температуре тела и давлении с помощью коагулограммы и общеклинического анализа крови. Для получения коагулограммы из вены произвели забор 5 мл крови в пробирку, содержащую антикоагулянт натрия цитрат (для выполнения коагулограммы существуют специальные пробирки), взятие крови необходимо производить натощак, причем кровь после взятия в течение 3-6 ч должна быть доставлена в лабораторию. Для получения результата пробирку с кровью поместили в автоматический анализатор. Срок исполнения анализа - 1 рабочий день.

Данные коагулограммы, клинического анализа крови, которые характеризуют состояние системы агрегатного состояния крови здоровых доноров, приведены в таблице 1.

Таблица 1
Показатели, характеризующие агрегатное состояние крови здоровых доноров (n=25)
Показатели	Данные в контрольной группе М±m	Норма (референсные значения)
Активность протромбинового комплекса (по Квику), %	80±6,4	70-140
Международное нормализованное отношение (MHO)	1,15±0,02	0,95-1,2
Фибриноген, мг/дл	364±14,24	240-380
Активированное частично тромбопластиновое время (АЧТВ), с	30,37±0,57	27-35
РФМК, мг/л	3±1,8	4-9
Д-димер, мг/л	116,3±33,21	Менее 500
АТ 3,%	96±2,07	95-105
Тромбиновое время (ТВ), с	17,3±3,7	14-21

При сравнении приведенных способов определения агрегатного состояния крови видно, что предложенный нами способ универсален, неинвазивен, позволяет без специально оборудованной лаборатории экспресс-методом определить состояние больного.

Способ осуществляют следующим образом.

Больному проводят эхокардиографическое и электрографическое исследования. Исследования проводят на стандартных приборах. Измеряют систолическое артериальное давление и температуру тела. Обрабатывают результаты эхокардиографического и электрографического исследований: определяют минутный объем крови и скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка, определяют силу тока в объемном проводнике. Силу тока определяют по вольтажу ЭКГ и импедансу крови, проходящей через левый желудочек сердца. L - длина артериального участка кровотока, которую принимают равной 1.

На основе полученных показателей рассчитывают потенциальную энергию гравитационного и электрического полей, потенциальную энергию коагуляционного химического взаимодействия в системе, кинетическую энергию движения потока крови.

Рассчитывают цифровую характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови:

Для вычисления используют компьютерную программу Microsoft Excel.

Полученную величину (величину HAWR) сравнивают с нормой, которая равна 9,73±0,09. Если вычисляемый показатель больше этих значений, то функцию агрегатного состояния крови можно характеризовать как гиперкоагуляцию, а если величина HAWR меньше нормы, - как гипокоагуляция.

Представляем порядок расчетов HAWR у больных в первые сутки после операции.

Пример № 1. После оперативного вмешательства данные эхокардиографического исследования пациента А имели следующие показатели: минутный объем - 4,4 л/мин, скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка - 1,31 м/с, систолическое артериальное давление - 125 мм рт.ст., температура тела больного - 36,9°С.

Минутный объем крови при удельном весе крови, равном 1, принят условно за массу крови, вольтаж ЭКГ - 1 м/в (определяют силу тока в объемном проводнике, силу тока определяют по вольтажу ЭКГ и импедансу крови, проходящей через левый желудочек сердца). L - длина артериального участка кровотока, которую принимают равной 1.

Рассчитывают цифровую характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови:

Для вычисления величины HAWR используют компьютерную программу Microsoft Excel. В данном примере HAWR - 9,71. Оценку состояния больного проводят путем сравнения полученной характеристики контроля с аналогичной характеристикой контроля, принятой за норму и равную 9,73±0,09. Результат сравнения показал, что у больного нормальное агрегатное состояние крови.

Определяют агрегатное состояние крови традиционным способом.

Для проведения данного исследования необходима специально оборудованная лаборатория, причем срок исполнения анализа не менее одного рабочего дня, кроме того, способ инвазивен.

Данные коагулограммы:

Активность протромбинового комплекса - 84%; MHO - 1,1; фибриноген - 585 мг/дл; ТВ - 20 с; АЧТВ - 42 с; AT 3 - 87%; Д-димер - менее 40 мг/л; РФМК - 6 мг/л. Данные коагулограммы - в пределах нормы.

Сравнивают показатели. Данные, полученные двумя способами, сопоставимы.

Пример № 2. После оперативного вмешательства данные эхокардиографического исследования пациента Б. имели следующие показатели: минутный объем - 6,8 л/мин, скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка - 1,0 м/с, систолическое артериальное давление 140 мм рт.ст., температура тела больного - 37°С.

Минутный объем крови при удельном весе крови, равном 1, принят условно за массу крови, вольтаж ЭКГ - 1 м/в (определяют силу тока в объемном проводнике, силу тока определяют по вольтажу ЭКГ и импедансу крови, проходящей через левый желудочек сердца). L - длина артериального участка кровотока, которую принимают равной 1.

Рассчитывают цифровую характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови:

Для вычисления величины HAWR используют компьютерную программу Microsoft Excel.

В данном примере HAWR - 9,8. Оценку состояния больного проводят путем сравнения полученной характеристики контроля с аналогичной характеристикой контроля, принятой за норму (9,73±0,09). Результат сравнения показал, что у пациента нормальное агрегатное состояние крови.

Определяют агрегатное состояние крови традиционным способом.

Для проведения данного исследования необходима специально оборудованная лаборатория, причем срок исполнения анализа - не менее одного рабочего дня, кроме того, способ инвазивен.

Данные коагулограммы:

Активность протромбинового комплекса - 50%; MHO - 1,45; фибриноген - 340 мг/дл; ТВ - 23 с; АЧТВ - 39 с; AT 3 -83%; Д-димер - 64 мг/л; РФМК 3 мг/л. Данные коагулограммы - в пределах нормы.

Сравнивают показатели. Данные, полученные двумя способами, сопоставимы.

Пример № 3. Больному провели эхокардиографическое и электрографическое исследования. Исходные параметры больного К следующие: минутный объем - 1,8 л/мин, скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка - 0,7 м/с, систолическое артериальное давление - 70 мм рт.ст., температура тела больного - 40°С.

Минутный объем крови при удельном весе крови, равном 1, принят условно за массу крови, вольтаж ЭКГ - 1 м/в (силу тока определяют по вольтажу ЭКГ и импедансу крови, проходящей через левый желудочек сердца). L - длина артериального участка кровотока, принимается равной 1.

Подставив исходные параметры в формулу, получают величину HAWR, равную 10,3. Для вычисления величины HAWR используют компьютерную программу Microsoft Excel. Затем проводят оценку состояния больного. Оценку производят путем сравнения полученной характеристики контроля с аналогичной характеристикой контроля, принятой за норму (9,73±0,09). Результат сравнения показал, что у больного процесс гиперкоагуляции.

Определяют агрегатное состояние крови традиционным способом.

Для проведения данного исследования необходима специально оборудованная лаборатория, причем срок исполнения анализа не менее одного рабочего дня, кроме того, способ инвазивен.

Данные коагулограммы:

Активность протромбинового комплекса - 28%; MHO - 2,49; фибриноген - 475 мг/дл; ТВ - 56 с; АЧТВ - 22 с; AT 3 - 75%; Д-димер - 536 мг/л; РФМК - 5 мг/л. Данные коагулограммы свидетельствуют об активации гемоагрегационных процессов.

Сравнивают показатели. Данные полученные двумя способами, сопоставимы.

Пример № 4. Больному проводят эхокардиографическое и электрографическое исследования. Исходные параметры больного В: минутный объем (масса крови) - 5,9 л/мин, скорость кровотока на выводном отделе левого желудочка - 1,57 м/с. Систолическое артериальное давление 105 мм рт.ст., температура тела больного - 36,9°С, вольтаж ЭКГ - 1 м/в (силу тока определяют по вольтажу ЭКГ и импедансу крови, проходящей через левый желудочек сердца). L - длина артериального участка кровотока, принимается равной 1.

Вычисляют величину HAWR, она равна 9,34.

Для вычисления величины HAWR используют компьютерную программу Microsoft Excel.

Оценку состояния больного производят путем сравнения полученной характеристики контроля с аналогичной характеристикой контроля, принятой за норму (9,73±0,09). Результат сравнения показал, что у пациента идет процесс гипокоагуляции

Определяют агрегатное состояние крови традиционным способом.

Данные коагулограммы:

Активность протромбинового комплекса - 85%; MHO - 1,09; фибриноген - 303 мг/дл; ТВ - нет коагул.; АЧТВ - 70 с; AT 3 - 77%; Д-димер - менее 40 мг/л; РФМК - 3 мг/л. Данные коагулограммы свидетельствуют об активации гипокоагуляции.

Сравнивают показатели. Данные, полученные двумя способами, сопоставимы.

Таким образом, предлагаемый способ определения степени нарушения агрегатного состояния крови является универсальным неинвазивным способом определения степени нарушения агрегатного состояния крови, позволяющим без специально оборудованной лаборатории экспресс-методом по степени нарушения агрегатного состояния крови определить состояние больного, так как выбранная характеристика контроля отражает количественную характеристику степени гемоагрегационного взаимодействия в потоке крови и агрегатного состояния крови в целом, позволяет получить информацию о самых ранних проявлениях нарушений агрегатного состояния, что позволит предотвратить развитие тяжелых синдромов критических состояний, терапия которых требует больших усилий персонала отделения реанимации и интенсивной терапии.