Способ определения состояния кровообращения и активности регулирующих его систем в динамике
Изобретение относится к медицине, а именно к способам функциональной диагностики адаптационных реакций организма. Регистрируют и проводят спектральный анализ систолического артериального давления, сердечного ритма, ударного объема сердца, минутного объема крови, фракции выброса, амплитуды пульсации аорты, амплитуды пульсации голени, амплитуды пульсации микрососудов, дыхательной волны аорты, дыхательной волны сосудов голени, дыхательной волны микрососудов. При этом анализируют плотность мощности показателей в диапазонах: 0-0,025 Гц, отражающего активность метаболической регуляции; 0,025-0,075 Гц, отражающего гуморальную регуляцию; 0,075-0,15 Гц, отражающего барорегуляцию; 0,15-0,5 Гц, отражающего парасимпатическую регуляцию. Определяют изменение значений параметров, достигших статистически достоверных отличий до и после действия раздражителя, рассчитывают коэффициент отличия (КО) путем деления большего параметра на меньший и при динамическом росте показателя КО добавляют знак "+", при уменьшении знак - "-". Все показатели КО в каждом из указанных диапазонов суммируют и при положительной сумме делают заключение о росте, а при отрицательной сумме - об угнетении регуляторной активности соответствующей системы. Способ повышает точность определения состояния кровообращения и активности регулирующих его систем в динамике. 2 схемы, 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к способам функциональной диагностики адаптационных реакций организма на основе изучения комплекса параметров кровообращения методом спектрального анализа.
Известен способ оценки состояния сердечно-сосудистой системы путем одновременной регистрации кардиоинтервалограммы и пневмограммы, расчета показателя соотношения кардиоинтервалов (ПСК) в дыхательном цикле: ПСК=m/М×100%, где m - количество кардиоинтервалов в периоде вдоха, М - количество кардиоинтервалов во всем дыхательном цикле. При ПСК менее 72% диагностируют скрытые нарушения регуляции сердечно-сосудистой системы (А.с. SU 1662490 А1 "Способ оценки состояния сердечно-сосудистой системы").
Известен также способ экспресс-диагностики типа саморегуляции кровообращения путем измерения диастолического артериального давления (АДд), частоты сердечных сокращений (ЧСС) и индекса сердечно-сосудистой регуляции (ИССР). ИССР = (Адд/ЧСС)×100. При ИССР более 110 диагностируют сосудистый тип, при ИССР менее 90 - сердечный тип, а при ИССР от 90 до 110 - смешанный тип саморегуляции кровообращения (А.с. SU 1713551 А1 "Способ экспресс-диагностики типа саморегуляции кровообращения").
Однако эти способы не обладают высокими диагностическими возможностями, так как учитывают только по два параметра, один из которых в первом способе напрямую не относится к сердечно-сосудистой системе. Способы не позволяют судить о состоянии центрального и периферического кровообращения, активности метаболической, гуморальной, барорегуляторной и парасимпатической систем регуляции кровообращения.
Известен также способ диагностики состояния сердечно-сосудистой системы, который позволяет более точно оценивать центральное и периферическое кровообращение и регулирующие его системы. (Астахов А.А. Физиологические основы биоимпедансного мониторинга гемодинамики в анестезиологии (с помощью системы "Кентавр"). В 2 т. / А.А.Астахов. - Челябинск, 1996.- Т.2.- С. 76). Способ осуществляют следующим образом. Для получения данных о состоянии кровообращения пациента (или группы пациентов) применяют методику неинвазивного исследования с помощью автоматической системы "Кентавр". С ее помощью одновременно регистрируют 12 параметров кровообращения, такие как систолическое артериальное давление (АД, ВР), сердечный ритм (СР, HR), ударный объем сердца (УО, SV), минутный объем крови (МОК, СО), фракция выброса (ФВ, EF), амплитуда пульсации аорты (АЛА, ATHRX), амплитуда пульсации сосудов голени (АПСГ, ASHNK), амплитуда пульсации микрососудов (АПМ, АТОЕ), дыхательная волна аорты (ДВА, RespT), дыхательная волна сосудов голени (ДВСГ, RespS), дыхательная волна микрососудов (ДВМ, RespT), диастолический индекс (ДИ, DI) за 500 ударов сердца. В результате за это время непрерывно фиксируют сложные кривые колебаний этих параметров, которые методом спектрального анализа представляют в виде суммы некоторого количества синусоид, каждая из которых характеризуется своей частотой, и вместе представляют частотный спектр (С.62.) Кривые колебаний параметров анализируют в диапазоне от 0 до 0,5 Гц. Для каждого параметра вычисляют дисперсию спектра (S), частоту середины спектра (Fm), спектральную плотность мощности спектра (Р). Спектральную плотность мощности (для простоты - мощность) анализируют в трех частотных диапазонах внутри всего спектра. Диапазоны частот с видами регуляции, реализующимися в них, представлены на схеме 1.
| Схема 1 Графическая схема спектра с раскладкой по трем частотным диапазонам | ||
| Основные регуляторные стробы | ||
| 0-0,05 Гц | 0,05-0,2 Гц | 0,2-0,5 Гц |
| Гуморально-метаболическая регуляция | РААС, симпатическая регуляция, барорегуляция | Парасимпатическая регуляция |
Для группы пациентов, сходных по каким-либо признакам, вычисляют среднее арифметическое значение (М) и среднее квадратичное отклонение (m) по всей совокупности исследованных больных для каждого исследуемого параметра кровообращения и его спектральных характеристик.
По данным спектрального анализа отдельного параметра кровообращения судят о влиянии того или иного вида регуляции на этот параметр. Далее мысленно сопоставляют влияние различных видов регуляции на различные параметры кровообращения и предположительно определяют наибольшую активность той или иной регуляторной системы на кровообращение.
Однако вышеописанный способ также не обеспечивает высокую точность диагностики по следующим причинам. Во-первых, анализ влияния регуляторных систем по трем частотным диапазонам не дает точного представления о влиянии регулирующих систем по отдельности (в одном частотном диапазоне находятся несколько регулирующих систем). Во-вторых, оценка влияния регуляторных систем на кровообращение в целом дается путем мысленного анализа большого числа данных, а значит, весьма субъективна. В третьих, способ не дает возможности оценить активность регулирующих систем в динамике. Таким образом, способ не позволяет оценивать динамическую активность отдельных регулирующих систем, влияющую на комплекс учитываемых параметров центрального и периферического кровообращения.
Цель изобретения - повышение точности диагностики. Сущность предлагаемого способа определения состояния кровообращения и активности регулирующих его систем в динамике заключается в следующем. В установленном (известном) порядке осуществляют регистрацию и спектральный анализ 11 параметров кровообращения (исключен диастолический индекс, ДИ), так как его использование нами признано малоинформативным. Вычисление дисперсии спектра (S) и частоты середины спектра (Fm) исключено по той же причине.
Данные о состоянии кровообращения фиксируют на двух этапах исследования (исходно и после действия какого-либо раздражителя). Данные для анализа на первом этапе, полученные, например, при помощи системы "Кентавр", представляют собой числовые значения 11 параметров кровообращения пациента, или группы пациентов (АД, СР и т.д.) и их спектральных характеристик (Р, P1, P2, Р3, Р4, Р1%, Р2% и т.д.). Спектральную плотность мощности (для простоты - мощность) анализируют в четырех частотных диапазонах внутри всего спектра (Астахов А.А. Медленные волновые процессы гемодинамики как новое перспективное направление мониторинга в анестезиологии и реаниматологии. /А.А. Астахов. Инжиниринг в медицине. Колебательные процессы гемодинамики. Пульсация и флуктуация сердечно-сосудистой системы: Сб. научн. тр. Второго Всероссийского симпозиума.- Челябинск, 2002.- С.217-227). Диапазоны частот с видами регуляции, реализующимися в них, представлены на схеме 2.
| Схема 2 Графическая схема спектра с раскладкой по четырем частотным диапазонам | |||
| Самые медленные волны (Р1.Р1%) | Очень медленные волны (P2, P2%) | Медленные волны (Р3, Р3%) | Высокочастотные волны (Р4, Р4%) |
| 0-0,025 Гц | 0,025-0,075 Гц | 0,075-0,15 Гц | 0,15 - 0,5 Гц |
| Метаболическая регуляция | Гуморальная регуляция (РААС) | Барорегуляция | Парасимпатическая регуляция |
Мощность самых медленных волн (Р1), очень медленных волн (P2), медленных волн (Р3) и высокочастотных волн (Р4) вычисляют в абсолютных значениях (обозначают P1, Р2, Р3, Р4) и в процентах к спектральной плотности Р (обозначают Р1%, Р2%, Р3%, Р4%). Распределение мощности в абсолютных значениях носит индивидуальный характер, свойственный человеку в данный момент времени, а распределение мощности в процентах - общебиологический характер. Для выявления усредненного значения отдельного параметра, например АД и его спектральных характеристик у группы, пациентов, сходных по каким-либо признакам, вычисляется среднее арифметическое значение (М) и среднее квадратичное отклонение (m) по всей совокупности исследованных больных. Таблица 1 является наиболее удобной формой отображения данных и вышеуказанных действий.
Таблица 1.
Систолическое АД у 20 больных узловым нетоксическим зобом на первом этапе исследования (при поступлении в операционную)
| АД | Р | Р1 | Р2 | P3 | Р4 | %Р1 | %Р2 | %РЗ | %Р4 | |
| 1. | 142 | 5,17 | 1,37 | 3,14 | 0,66 | 0 | 27 | 61 | 13 | 0 |
| 2. | 114 | 15,57 | 0,29 | 3,55 | 9,78 | 1,95 | 2 | 23 | 63 | 13 |
| 3. | 129 | 22,51 | 1,4 | 4,26 | 11,86 | 4,99 | 6 | 19 | 53 | 22 |
| 4. | 124 | 3,84 | 0,5 | 0,69 | 1,6 | 1,05 | 13 | 18 | 42 | 27 |
| 5. | 169 | 49,59 | 4,11 | 29,11 | 13,5 | 2,87 | 8 | 59 | 27 | 6 |
| 6. | 103 | 6,54 | 0,31 | 1,05 | 5,03 | 0,15 | 5 | 16 | 77 | 2 |
| 7. | 148 | 16,55 | 0,6 | 7,4 | 6,53 | 2,02 | 4 | 45 | 39 | 12 |
| 8. | 107 | 37,78 | 5,5 | 11,53 | 18,13 | 2,62 | 15 | 31 | 48 | 7 |
| 9. | 116 | 6,44 | 0,37 | 0,54 | 4,02 | 1,51 | 6 | 8 | 62 | 23 |
| 10. | 123 | 5,51 | 0,07 | 1,34 | 3,87 | 0,22 | 1 | 24 | 70 | 4 |
| 11. | 133 | 20,74 | 1,57 | 7,83 | 11,25 | 0,09 | 8 | 38 | 54 | 0 |
| 12. | 116 | 17,58 | 1,94 | 5,49 | 7,03 | 3,12 | 11 | 31 | 40 | 18 |
| 13. | 114 | 9,07 | 2,14 | 4,16 | 2,35 | 0,42 | 24 | 46 | 26 | 5 |
| 14. | 106 | 32,03 | 4,93 | 9,66 | 13,83 | 3,61 | 15 | 30 | 43 | 11 |
| 15. | 156 | 91 | 9,85 | 47,61 | 30,73 | 2,81 | 11 | 52 | 34 | 3 |
| 16. | 201 | 39,8 | 8,52 | 26,95 | 4,33 | 0 | 21 | 68 | 11 | 0 |
| 17. | 155 | 150,45 | 3,42 | 37,97 | 88,79 | 20,28 | 2 | 25 | 59 | 13 |
| 18. | 174 | 327,95 | 54 | 101,6 | 117,06 | 55,22 | 16 | 31 | 36 | 17 |
| 19. | 127 | 9,51 | 1,09 | 4,08 | 2,69 | 1,64 | 11 | 43 | 28 | 17 |
| 20. | 118 | 28,07 | 4,73 | 12,02 | 10,51 | 0,81 | 17 | 43 | 37 | 3 |
| М | 133,7 | 44,785 | 5,3355 | 16,00 | 18,177 | 5,269 | 11,15 | 35,55 | 43,1 | 10,15 |
| m | 1,143 | 1,9403 | 0,7676 | 1,099 | 1,2279 | 0,7920 | 0,6077 | 0,9030 | 0,9439 | 0,6473 |
Такие же таблицы создаются и для остальных 10 параметров (СР, УО и т.д). Для второго этапа исследования также создаются таблицы АД, СР и т.д. (по тому же принципу, что и таблица 1). Совокупности значений параметра и его спектральных характеристик, например АД, сравнивают на двух этапах исследования. Для этого выявляют достоверные отличия, используя параметрический критерий Стьюдента и точный метод Фишера. Статистически достоверными считаются различия при значении ρ<0,05 (по Стьюденту) и если коэффициент >1,56 (по Фишеру). Если вся совокупность больных на первом этапе исследования по значениям какого-либо показателя (например Р1) достоверно отличается от всей совокупности значений этого же показателя на втором этапе, то считается, что среднее значение этого показателя на первом этапе достоверно отличается от среднего значения этого же показателя на втором этапе исследования. Далее определяют динамические изменения усредненных значений параметра кровообращения и его спектральных характеристик на двух этапах исследования (на втором этапе исследования относительно первого этапа исследования), если между ними есть статистически достоверные отличия. Например, изменения АД на вводном наркозе относительно АД на этапе поступления в операционную. Так сравниваются все 11 параметров кровообращения на двух этапах исследования. Для выявления динамических изменений кровообращения на двух этапах у одного пациента выполняются все те же вышеперечисленные действия за исключением усреднения данных.
Статистически достоверные динамические изменения на двух этапах исследования, вызванные, например стрессом, видом анестезии, определяют количественно путем деления численных значений параметров кровообращения и характеристик спектра до изменения и после них (значения на одном этапе делят на значения на другом этапе) следующим образом. Из двух значений каждого учитываемого параметра и его характеристик, измеряемом на первом и втором этапах, большее значение делят на меньшее значение. Полученный коэффициент назван нами коэффициентом отличия (КО). Если последующее число в динамике исследования было больше предыдущего, то к получившемуся коэффициенту добавлялся знак "+" (рост показателя), если меньше - "-" (уменьшение показателя). Таким образом, КО показывал: во сколько раз увеличился или уменьшился тот или иной показатель в динамике.
Например. Среднее значение Р1 в спектре АД на первом этапе было равно одному. На втором этапе исследования оно стало равно двум. КО равен +2. Значение Р2% в спектре УО на первом этапе было равно пяти, а на втором этапе стало 0,5. КО равен минус 10 (-10).
Вычисление достоверных отличий (КО) проводят для всех исследуемых параметров кровообращения (АД и др.) и их спектральных характеристик. Для удобства реализации способа строят таблицы.
В таблице 2 приведены достоверные изменения параметров гемодинамики и их спектральных характеристик, которые отражены в виде коэффициентов отличия (КО). В строке "Итого" суммированы КО всех исследуемых параметров по отдельным характеристикам спектра (по столбцам). Причем абсолютные значения показателей складывались с абсолютными значениями, а нормированные в процентах - с таковыми же.
| Таблица 2 Статистически достоверные изменения показателей гемодинамики у больных узловым нетоксическим зобом на вводном наркозе относительно предыдущего этапа (поступление в операционную), в КО (Р < 0,05) | |||||||
| ПРМ | Р | Р1 | Р2 | P3 | Р4 | ||
| АД | Абс. | -1,10 | -2,17 | -2,88 | -1,67 | ||
| % | +1,99 | -1,39 | |||||
| СР | Абс. | -1,04 | +1,12 | +4,22 | +1,73 | -2,56 | -1,61 |
| % | +2,29 | +1,03 | -4,17 | -1,89 | |||
| УО | Абс. | -1,15 | -3,13 | ||||
| % | -1,61 | -1,64 | +1,20 | ||||
| МОК | Абс. | -1,16 | -1,02 | ||||
| % | -1,61 | +1,10 | |||||
| ФВ | Абс. | -1,06 | +1,52 | ||||
| % | -1,39 | +1,07 | |||||
| АПА | Абс. | +1,61 | -1,18 | -3,13 | -1,37 | +2,14 | |
| % | -1,72 | -3,85 | -2,08 | +1,29 | |||
| АПСГ | Абс. | -1,30 | -2,56 | ||||
| % | +1,54 | -1,06 | -2,00 | +1,25 | |||
| АПМ | Абс. | +2,30 | +4,28 | +13,15 | +1,91 | ||
| % | +1,15 | -1,20 | -2,78 | +2,59 | |||
| ДВА | Абс. | -1,96 | -11,11 | +2,85 | |||
| % | -9,09 | -14,29 | +1,29 | ||||
| ДВСГ | Абс. | +1,65 | -1,82 | -33,33 | +2,19 | ||
| % | +1,81 | -1,54 | -12,50 | +1,34 | |||
| ДВМ | Абс. | -1,10 | -12,50 | -1,05 | |||
| % | -1,25 | -14,29 | +1,44 | ||||
| Итого | Абс. | +4,84 | +16,82 | -8,67 | -66,31 | +6,28 | |
| % | +7,06 | -19,82 | -56,62 | +10,69 |
При использовании приема суммирования коэффициентов отличия (КО) по каждой характеристике колебаний получают данные интегративных изменений функционального состояния метаболической, гуморальной, барорегуляторной и парасимпатической систем регулирования на двух этапах исследования. По численным значениям сумм КО делают заключение о росте (при положительной сумме) или угнетении (при отрицательной сумме) регуляторных систем в динамике. При соотнесении данных изменения параметров кровообращения (столбец "ПРМ") с суммарными изменениями состояния регулирующих систем организма (строка "Итого") оценивают изменения в системе кровообращения с позиции влияния на нее какого-либо раздражителя и активности регуляторных систем организма, обеспечивающих адаптацию к новым условиям.
Предлагаемый способ позволяет повысить точность определения состояния кровообращения и активности регулирующих его систем в динамике, получить представление о влиянии регулирующих систем организма, функционирующих в определенной частоте, на комплекс 11 параметров кровообращения с возможностью сравнивать активность четырех вышеперечисленных регуляторных систем.
Например, по данным таблицы 2 можно сделать следующее заключение. У больных узловым нетоксическим зобом на вводном наркозе относительно поступления в операционную произошло перераспределение кровенаполнения от крупных сосудов к периферии (снизились УО, МОК, амплитуда пульсации сосудов голени и возросла АПМ). При этом уменьшилась сердечная сократимость (ФВ), частота сердечных сокращений, АД и венозный возврат на уровне микрососудов. Это вызвало напряжение регуляции (рост Р), что проявилось в усилении активности метаболической (Р1) и парасимпатической системы (Р4). При этом уменьшилась активность гуморальной регуляции (Р2) и барорегуляции (Р3).
Способ определения состояния кровообращения и активности регулирующих его систем в динамике, включающий регистрацию и проведение спектрального анализа систолического артериального давления, сердечного ритма, ударного объема сердца, минутного объема крови, фракции выброса, амплитуды пульсации аорты, амплитуды пульсации сосудов голени, амплитуды пульсации микрососудов, дыхательной волны аорты, дыхательной волны сосудов голени, дыхательной волны микрососудов, отличающийся тем, что анализируют спектральную плотность мощности этих параметров в диапазоне 0-0,025 Гц, отражающем активность метаболической регуляции; 0,025-0,075 Гц, отражающем активность гуморальной регуляции; 0,075-0,15 Гц, отражающем активность барорегуляции; 0,15-0,5 Гц, отражающем активность парасимпатической регуляции; определяют изменение значений параметров, достигших статистически достоверных отличий до и после действия раздражителя, рассчитывают коэффициент отличия (КО) путем деления большего значения параметра на меньшее и при динамическом росте параметра добавляют КО знак "+", при уменьшении знак "-", все показатели КО в каждом из указанных диапазонов суммируют и при положительной сумме делают заключение о росте, а при отрицательной сумме - об угнетении регуляторной активности соответствующей системы.
