Способ определения параметров кровообращения человека во время физической нагрузки

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии. Измеряют частоты сердечных сокращений (Ft), потребление кислорода (Qt), концентрацию гемоглобина в крови (n), насыщение артериальной крови кислородом (y_а). Рассчитывают значения коэффициентов А и В по формуле: Ft=A+B·Qt и значение К по формуле: К=64500/(22,4·4·(у_а-0,12). По полученным значениям вычисляют величину ударного объема крови (V_c) по формуле: (V_c)=K/(n·B). Величину минутного объема кровообращения (Jt) по формуле: Jt=V_c·Ft. Величину шунтирующего потока в большом круге кровообращения (М) по формуле: M=A·V_c. Величину насыщения смешанной венозной крови кислородом (Y_v(t)) по формуле: Y_v(t)=y_a-((y_a-0,12)·B·Qt/(A+B·Qt)). Способ упрощает процедуру определения параметров кровообращения во время физической нагрузки. 2 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии, и может быть использовано в кардиологии, кардиохирургии, физической культуре и спорте.

Известен способ оценки физической работоспособности человека, включающий дозированную физическую нагрузку либо на велоэргометре, либо на тредбане, измерение потребления кислорода, выделения CO₂, частоты сердечных сокращений (ЧСС) [И.В.Аулик Определение физической работоспособности в клинике и спорте. Изд-е второе, переработанное и дополненное. М.: Медицина, 1990 г. - Стр.98-112]. Для определения основных параметров кровообращения, таких как минутный объем кровообращения или сердечный выброс, шунтирующий поток крови и насыщение смешанной венозной крови в легочной артерии, во время нагрузки используют косвенные оценки - таблицы, формулы, номограммы или применяют дополнительные, громоздкие методы определения минутного объема кровообращения посредством возвратного дыхания СО₂ [Р.А.Меркулова, С.В.Хрущев, В.Н.Хельбин Возрастная кардиодинамика у спортсменов. М.: Медицина, 1989 г. - Стр.21-34].

Совместить прямые измерения потребления O₂, ЧСС и насыщения смешанной венозной крови в легочной артерии во время физической нагрузки возможно только при условии установки зонда для отбора проб крови из ствола легочной артерии во время зондирования сердца, как это делали скандинавские исследователи [Ekelund L.G., Holmgren A. Central hemodynamics during exercise // Circulat. Res. - 1967. - V.20. - N.3. - Suppl.1. - P.1-33 - 1-43].

Комбинированное применение сложных инструментальных методов для определения кислородных (газовых) параметров венозной крови само по себе вносит искажение в измеряемую величину. Во всяком случае, они не применимы в клинических условиях у больных с сердечно-сосудистой патологией. При этом измеренные, либо вычисленные величины насыщения венозной крови не равны интегральной величине среднего насыщения смешанной венозной крови, а являются её выборочной оценкой, вносящей большую или меньшую ошибку.

Известно, что между ЧСС и ПО₂ во время нагрузки существует линейная зависимость. Аналогичная зависимость установлена между МОК и ПО₂ [Г.П.Конради Дополнение к разделу А /Физиология кровообращения. Физиология сердца. В серии "Руководство по физиологии". - Л.: Наука, 1980. - 598 с., стр.278; В.Л.Карпман, Б.Г.Любина Динамика кровообращения у спортсменов. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с., стр. 96-97.; Физиология человека. Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. М.: 1996 г. - Т.3. - Стр.690-693 (рис. 26.3; рис. 26.8)]. Эти зависимости дают основание обойти указанные выше недостатки существующих методов оценки параметров кровообращения при нагрузке и найти полную характеристику физиологического статуса кардиореспираторной системы человека во время нагрузки.

Целью предлагаемого изобретения является вычисление по измеренным во время нагрузки ЧСС, ПО₂ концентрации гемоглобина в крови и насыщению артериальной крови О₂ величины ударного объема, минутного объема кровообращения, шунтирующего потока крови в большом круге кровообращения и интегральную величину насыщения смешанной венозной крови кислородом на каждую минуту нагрузки, то есть в один момент и без дополнительных, громоздких измерений.

Изобретение осуществляется следующим образом.

У испытуемого в течение t минут нагрузки регистрируют частоту сердечных сокращений - F(t) (уд/мин), потребление кислорода - Q(t) (мл/мин), измеряют концентрацию гемоглобина в артериальной крови - n(t) (г/л) и насыщение артериальной крови кислородом y_a(t). Последние параметры n и y_а почти не зависят от t. По этим данным вычисляются коэффициенты линейного уравнения

F(t)=A+B×Q(t).

По коэффициенту В и гемоглобину n определяют сердечный выброс (ударный объем, мл)

V_c=K/(n×B),

где К=М_Hb/(22,4×4×(y_a-x)),

М_Hb - молекулярная масса гемоглобина,

х - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляров.

М_Hb=64500,

х=0,12

4 - структурная молекулярная характеристика, отражающая существование четырех центров связывания кислорода в молекуле гемоглобина.

Минутный объем кровообращения (мл/мин) -

J(t)=V_c×F(t)

Шунтирующий поток крови (мл/мин) -

М=А×V_c

Насыщение смешанной венозной крови О₂ (в легочной артерии)

Y_v(t)=у_а-((у_a-х)×B×Q(t))/(A+В×Q(t)

По этим уравнениям и выполненным измерениям во время нагрузки вычисляются все параметры, характеризующие кровообращение в этом состоянии.

Примеры: 1. Больная с врожденным пороком сердца синего типа (тетрада Фалло), возраст - 18 лет, пол - женский, рост - 161 см, масса тела - 51 кг, гемоглобин - 206 г/л. Коэффициенты уравнения F(t)=A+B×Q(t) - А=54,07457; В=0,10587. Результат приведен в таблице 1.

Таблица 1
t	F(t)	Q(t)	Ya(t)	n(t)г/л	К	Vc ml	J(t) ml/min	М ml/min	Yv vena
1	107,143	500	0,845	206	992,9187	45,52748	4877,946	2461,879	0,48636
2	109,091	520	0,824	207	1022,537	46,65904	5090,077	2523,067	0,468846
3	119	620	0,8	208	1058,627	48,07359	5720,757	2599,559	0,427155
4	122,449	640	0,76	209	1124,791	50,83379	6224,547	2748,816	0,404063

2. Здоровый, спортсмен с многолетним стажем; пол - мужской; возраст - 74 года, рост - 167 см, масса тела - 61 кг, гемоглобин - 133 г/л. Коэффициенты уравнения F(t)=А+В×Q(t) - A=47,635; В=0,0415. Результат приведен в таблице 2.

Таблица 2
t	F(t)	Q(t)	Ya	n(t) Hb г/л	К	Vc ml/min	J(t) ml/min	M(t) ml/min	Yv
0	69	350	0,94	133,005	877,8855	159,0456	10974,1	7576,139	0,74839
1	87	900	0,94	137,9	877,8855	153,4	13345,8	7307,211	0,579619
2	89	1200	0,94	140,57	877,8855	150,4864	13393,2	7168,417	0,52089
3	94	1250	0,94	141,015	877,8855	150,0115	14101,0	7145,796	0,51253
4	108	1500	0,94	143,24	877,8855	147,6813	15949,5	7034,798	0,475469
5	118	1800	0,94	145,91	877,8855	144,9789	17107,5	6906,068	0,439293
6	128	1850	0,94	146,355	877,8855	144,5381	18500,8	6885,07	0,433968
7	137	2100	0,93	148,58	888,7235	144,1313	19745,9	6865,693	0,406266
8	143	2150	0,93	149,025	888,7235	143,7009	20549,2	6845,192	0,401926

Способ позволяет оценить параметры кровообращения и дать полную характеристику физиологического статуса кардиореспираторной системы человека во время нагрузки.

Литература

1. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. Изд-е второе, переработанное и дополненное. М.: Медицина, 1990 г. - Стр.98-112.

2. Меркулова Р.А., Хрущев С.В., Хельбин В.Н. Возрастная кардиодинамика у спортсменов. М.: Медицина, 1989 г. - Стр.21-34.

3. Ekelund L.G., Holmgren A. Central hemodynamics during exercise // Circulat. Res. - 1967. - V.20. - N.3. - Suppl.1. - P.1-33 - 1-43.

4. Г.П.Конради Дополнение к разделу А /Физиология кровообращения. Физиология сердца. В серии "Руководство по физиологии". - Л.: Наука, 1980. - 598 с., стр.278.

5. В.Л.Карпман, Б.Г.Любина Динамика кровообращения у спортсменов. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с., стр.96-97.

6. Физиология человека. Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. М.: 1996 г. - Т.3. - Стр.690-693 (рис.26.3; рис.26.8).

Способ определения параметров кровообращения человека во время физической нагрузки, включающей измерение частоты сердечных сокращений (Ft), отличающийся тем, что также измеряют потребление кислорода (Qt), концентрацию гемоглобина в крови (n), насыщение артериальной крови кислородом (y_а), рассчитывают значения коэффициентов А и В по формуле

Ft=A+B·Qt,

и значение К по формуле

К=64500/(22,4·4·(у_а-0,12),

по полученным значениям вычисляют величину ударного объема крови (V_c) по формуле

(V_c)=K/(n·B),

величину минутного объема кровообращения (Jt) по формуле

Jt=V_c·Ft,

величину шунтирующего потока в большом круге кровообращения (М) по формуле

M=A·V_c,

величину насыщения смешанной венозной крови кислородом (Y_v(t)) по формуле

Y_v(t)=y_a-((y_а-0,12)·B·Qt/(A+B·Qt)).