Способ оценки потребления кислорода сердцем человека

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии, кардиологии и кардиохирургии. Способ включает измерение или оценку массы сердца, измерение частоты сердечных сокращений, измерение артериального систолического давления, измерение или оценку дыхательного коэффициента сердца, измерение или оценку ударного объема сердца. Затем вычисляют метаболическую (МРС) и механическую работу сердца. МРС вычисляют по формуле МРС=МРС_Д×М_СЕР×ЧСС, где МРС - полная метаболическая работа сердца за минуту, Дж; МРС_Д - метаболическая работа сердца в Дж на 1 кг массы сердца за один сердечный цикл; М_СЕР - масса сердца, кг; ЧСС - частота сердечных сокращений в минуту. Предлагаемый способ позволяет оценить потребление кислорода сердцем человека у пациента в режиме мониторинга в клинических условиях и может быть использован в исследовательских медицинских центрах и при лечении пациентов в кардиохирургических клиниках. 2 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии, кардиологии и кардиохирургии.

Известен способ точной оценки потребления кислорода сердцем (ПО_2СЕРД) с помощью измерения коронарного кровотока методом Кейти и Шмидта и параллельного измерения содержания кислорода в отбираемых пробах крови из артерии и коронарного синуса сердца [Jorgensen, Kazuto Kitamura, Frederick et al. - Long-term precision of the N₂O metod for coronary flow during heavy upright exercise. //. J. Appl. Physiol. 1971 - V.30. - №3. - P.338-344]. Этот метод позволяет выполнить точные интегральные измерения, но он непригоден для мониторинга у интактного человека. Для его применения нужны: дыхательная аппаратура для получения газовой дыхательной смеси, содержащей 15% N₂O, установка зонда в артерию и коронарный синус сердца, через которые во время дыхания газовой смесью производят синхронный отбор серии проб крови для газового анализа на содержание в них N₂O и кислорода, а каждое исследование занимает большой промежуток времени. По причине своей громоздкости метод N₂O Кейти и Шмидта используется только в исследовательской практике физиологических лабораторий и не получил распространения в кардиохирургических и кардиологических клиниках для многократного измерения ПО_2СЕРД у пациента в процессе лечения и оценки результатов хирургического вмешательства при сердечно-сосудистых заболеваниях.

Чтобы исключить применение сложных методов измерения ПО_2СЕРД при сердечных сокращениях, часто прибегают к косвенному оцениванию этой величины путем умножения систолического артериального давления на ударный или минутный объем кровообращения (АДС×УО). Получаемая в этом случае величина имеет размерность, которая не позволяет преобразовывать ее в иные точно интерпретируемые физиологические величины, такие как ПО_2СЕРД, мощность сердечного сокращения, коэффициент полезного действия сердца.

С целью исключить указанные выше технологические трудности и сделать возможным мониторинг этого важнейшего параметра сердца предлагается следующий способ оценки ПО_2СЕРД у пациента в режиме мониторинга в клинических условиях. Для этого необходимо использовать элементарную единицу метаболической работы сердца (МРС) в Дж/(кг за 1 цикл), либо Дж/((АДС×УО) за 1 цикл), а также величину механической работы сердца в Дж/((АДС×УО) за 1 цикл). Эти метаболические единицы работающего сердца получают по таблицам справочника [Кровообращение и газообмен человека: Справочное руководство / Ю.А.Власов, Г.Н.Окунева. - 2-е изд., перераб. и доп. - Новосибирск: Наука. Сиб. отдел-ние, 1992. - 310 с. Таблицы 39 (стр.99) и 42 (стр.104)].

Способ реализуется следующим образом.

1. У пациента либо измеряют массу сердца (М_СЕР) с помощью эхокардиографии, компьютерной или ядерно-магнитнорезонансной томографии, либо оценивают ее по массе тела, используя уравнения [Власов, Волков, 2004]. Эти измерения или оценки массы сердца осуществляют однократно перед мониторингом.

2. Измеряют частоту сердечных сокращений (ЧСС). Для этих целей могут быть использованы данные Холтеровского мониторирования ритма сердца.

3. Измеряют или оценивают дыхательный коэффициент миокарда RQ_COR.

4. Измеряют несколько раз либо мониторируют артериальное давление у пациента (АДС).

5. Измеряют ударный объем сердца (УО) либо прямо по Фику, либо эхокардиографическим способом, либо по сфигмокардиографии.

6. По возрасту пациента В (возраст должен выражаться десятичной дробью) находят стандартную величину метаболической работы сердца (МРС_Д), выражаемой количеством джоулей, расходуемых 1 кг массы сердца за один цикл для мужчин от года до 12 лет -

от 12 до 70 лет -

для женщин от года до 12 лет -

от 12 до 70 лет -

где В - возраст в годах.

Полученные величины МРС_Д умножают на текущую частоту сердечных сокращений и на массу сердца, выраженную в кг, и получают величину метаболической работы сердца в Джоуль/мин на все сердце по уравнению

Затем через дыхательный коэффициент переводят полученную величину в мл/мин по уравнению -

где 0,238845896 - коэффициент перевода джоулей в калории, а знаменатель правой части уравнения - пересчет калорий в мл газообразного кислорода по дыхательному коэффициенту RQ_COR.

7. Затраты ПО₂ на механическую работу сердца, оцениваемые по произведению (АДС×УО), которое является условным выражением работы правого и левого желудочков сердца, находят по уравнениям для мужчин -

для женщин -

где АДС - рабочая нагрузка левого желудочка, нагрузка правого желудочка дана по [Власов, Окунева, 1992; стр.89; табл.24] выражением для мужчин -

для женщин -

Величину ПО_{2СЕР(МЕХ)}, выраженную в мл/мин, находят по уравнениям -

Для мужчин от года до 21 года -

от 21 до 70 лет -

Для женщин от года до 21 года -

От 21 до 70 лет -

8. По значениям общего и рабочего ПО_2СЕР вычисляют текущее значение коэффициента полезного действия сердца пациента.

Примеры использования способа.

Во время диагностического зондирования сердца у пяти пациентов мужского пола по массе тела оценена масса сердца (М_СЕР), измерена частота сердечных сокращений (ЧСС), измерен по газовому анализу проб крови дыхательный коэффициент миокарда (RQ_COR), по Фику измерен минутный объем крови и (УО). Полученные исходные измерения показаны в таблице 1.

Таблица 1
Диагноз	лет	масс тела	масс сер кг	ЧСС уд./мин	АДС	УО, мл/удар	RQ cor
ИБС + сн	48	95	0,574829	91	146	66,16867	0,623158
ИБС + сн	50	86	0,544451	62,15709	146	91,99788	0,924771
ИБС + пикс	53	96	0,55122	58	150	93,24833	1,091821
ИБС + АнЛж	59	63	0,607945	64,32	143	92,54	1,403733
ИБС + пикс	61	77	0,489024	59	178	90,28369	0,540689

В таблице 2 приводятся вычисленные по приведенным уравнениям [1-12] значения потребления кислорода сердцем, которое затрачивается на метаболическую работу, и то, которое идет собственно на механическую работу сердца у этих пациентов.

Таблица 2
Диагноз	лет	МРС, Дж	ПО2 мл/м метаб	АДС×УО	ПО2 мех мл/мин	КПД сердца %
ИБС + сн	48	1459,95	76,059397	11932,091	5,3848902	7,079849
ИБС + сн	50	938,3245	45,238906	16589,46	5,7424698	12,69365
ИБС + пикс	53	878,1768	40,659776	17275,075	5,7880208	14,23525
ИБС + АнЛж	59	1055,7	45,508913	16342,841	5,7257141	12,58152
ИБС + пикс	61	774,786	41,273569	19846,475	5,9468568	14,40839

В тех случаях, когда невозможно непосредственно измерить RQ_COR, например при мониторировании, можно воспользоваться значением RQ_COR=0,7.

Способ позволяет оценить потребление кислорода сердцем человека и может быть использован в исследовательских медицинских центрах и в лечении пациентов.

Литература

1. Jorgensen, Kazuto Kitamura, Frederick et al. - Long-term precision of the N₂O metod for coronary flow during heavy upright exercise. // J. Appl. Physiol. 1971 - V.30. - №3. - P.338-344.

2. Кровообращение и газообмен человека: Справочное руководство / Ю.А.Власов, Г.Н.Окунева. - 2-е изд., перераб. и дополн. - Новосибирск: Наука. Сиб. отдел-ние, 1992. - 310 с.

3. Власов, Волков, 2004.

Способ оценки потребления кислорода сердцем человека, включающий измерение или оценку массы сердца, измерение частоты сердечных сокращений, измерение артериального систолического давления, измерение или оценку дыхательного коэффициента сердца, измерение или оценку ударного объема сердца, затем вычисляют метаболическую (МРС) и механическую работу сердца, при этом МРС вычисляют по формуле

МРС=МРС_Д·М_СЕР·ЧСС,

где МРС полная метаболическая работа сердца за минуту, Дж;

МРС_Д - метаболическая работа сердца в Дж на 1 кг массы сердца за один сердечный цикл,

М_СЕР - масса сердца, кг;

ЧСС - частота сердечных сокращений в минуту, по формулам,

где для мужчин от года до 12 лет;

для мужчин от 12 до 70 лет;

для женщин от года до 12 лет;

для женщин от 12 до 70 лет,

где В - возраст в годах;

затем по формуле:

где ПО₂ - потребление кислорода,

где RQ_COR - дыхательный коэффициент сердца;

0,238845896; 3,82137; 1,224802 - коэффициенты;

метаболическую работу сердца в Дж переводят в количество потребленного кислорода в мл/мин;

условную величину механической работы сердца вычисляют по формулам:

для мужчин -

для женщин -

где АДС - артериальное систолическое давление;

УО - ударный объем сердца;

23,7771; ^{-0,00288954094}; 100; 33,56127; ^{-0,103864403788} - коэффициенты,

а потребление кислорода сердцем, расходуемое на механическую работу

сердца вычисляют по формулам:

- для мужчин от года до 21 года, - от 21 до 70 лет,

- для женщин от года до 21 года,

- от 21 до 70 лет.