Способ раздельной оценки потребления кислорода предсердиями и желудочками сердца
Владельцы патента RU 2355288:
Федеральное государственное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт патологии кровообращения имени академика Е.Н.Мешалкина Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии, кардиологии и кардиохирургии. На выбранных секторах предсердия или желудочка осуществляют ряд измерений микроциркуляторного кровотока через произвольный промежуток времени, измеряют концентрацию гемоглобина в крови, измеряют насыщение кислородом крови в артерии и коронарном синусе сердца, вычисляют коэффициенты линейного уравнения, по ним вычисляют величину среднего микроциркуляторного кровотока по предложенному уравнению, вычисляют артериовенозную разность по миокарду и, умножив ЭМК1 на АВРО2, находят величину потребления кислорода по выделенным секторам предсердия или желудочка сердца. Способ позволяет оценить потребление кислорода во время кардиохирургического вмешательства как предсердиями, так и желудочками сердца без разрушений миокарда и получить устойчивые данные микроциркуляторного потока в миокарде. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.
Способ относится к области медицины, а именно к клинической физиологии, кардиохирургии и кардиологии.
Известен способ раздельного вычисления потребления кислорода правым и левым желудочками сердца по измерению кровотока в соответствующих магистральных коронарных артериях и измерению SO2 art и SO2 ks [Kusachi S, Nishiyama O, Yasuhara К et al., Right and left ventricular oxygen metabolism in open-chest dog // Am. J. Physiol. - 1982. - V.243. - №5. - H761-766.]. У этого способа есть существенный недостаток, заключающийся в том, что ниже того места на магистральной коронарной артерии, в котором измеряется поток, по боковым ответвлениям поток крови может попасть на противоположную сторону. По этой причине оценка потребления кислорода правым или левым желудочком будет неточной. Более того, этим способом трудно оценить этот параметр для правого или левого предсердия. С его помощью невозможно получить оценку потребления кислорода выделенным сегментом правого или левого желудочка сердца.
Эта трудность обходится в других известных способах [Crystal GJ, Rooney MW, Salem RM. Myocardial blood flow and oxygen consumption during isovolemic hemodilution alone and in combination with adenosine-induced controlled hypotension // Anesth Analg. - 1988. - V.67. - №6. - P.539 - 547; Crystal GJ, Kim SJ, Salem MR. Right and left ventricular O2 uptake during hemodilution and beta-adrenergic stimulation // Am. J. Physiol. - 1993. - V.265. - №5(Pt2). - H.1769-1777], в которых миокардиальный кровоток измеряется с помощью радиоактивных микросфер практически в любом выбранном месте миокарда.
Однако существенными недостатками этого способа являются: необходимость необратимого разрушения миокарда и вытекающая из этого однократность применения на экспериментальнм животном. В любом случае метод радиоактивных микросфер неприменим в клинических условиях на человеке.
Из-за фрактальности микроциркуляции в миокарде получаемые значения миокардиального кровотока не являются устойчивой, средней величиной, относительно которой происходят текущие изменения потока - они либо выше, либо ниже этого значения. Этот недостаток может быть преодолен, если находить устойчивое значение микроциркуляторного потока в миокарде известным способом [Окунев Г.Н., Власов Ю.А., Караськов A.M. и др. Закономерности изменения микроциркуляторного кровотока в разных участках сердца у больных с приобретенными пороками сердца до и после коррекции порока // Физиология человека. - 2005 - Т.31. - №1. - С.40-48.]. В этом случае вычисляемые значения потребления кислорода миокардом будут соответствовать устойчивым величинам этого параметра, по которым можно судить о величине потребления кислорода каждой камерой сердца в отдельности, либо ее сектором.
С целью получения раздельной оценки потребления кислорода камерами сердца либо их секторами по ходу кардиохирургического вмешательства предлагается способ, включающий в себя измерение микроциркуляторного кровотока лазер-доплеровским флоуметром, измерение насыщения кислорода крови в коронарном синусе сердца и артерии, измерение концентрации гемоглобина в крови.
Способ реализуется следующим образом.
1. Раздельно осуществляют серию измерений микроциркуляции в стенках четырех камер сердца через любой заданный промежуток времени.
2. Попарно между этими измерениями находят разности кровотока - ΔЭМК=(ni=1-ni=2) и находят зависимость ΔЭМК от нечетных измерений миокардиального кровотока: ΔЭМК=f(ЭМКni=1), где ЭМКni=1 - нечетные измерения, ni=2 - четные измерения. Для этой функции методом наименьших квадратов находят коэффициенты линейного уравнения первой степени -
где а - постоянная составляющая в уравнении (1), b - угловой коэффициент при аргументе функции.
3. По оцененным коэффициентам линейного уравнения первой степени (1) отыскивают значение ЭМК1, для которого разность между нечетным и четным измерением (ni=1-ni=2) ΔЭМК=0, по уравнению -
где ЭМК1 соответствует среднему значению эпимиокардиального кровотока для выбранного участка миокарда. Так как в функции ΔЭМК=f(ЭМКni=1) значения ΔЭМК откладывается по оси ординат, а значения ЭМКni=1 по оси абсцисс, то пересечение абсциссы функцией в точке ΔЭМК=0 будет соответствовать среднему значению эпимиокардиального кровотока - ЭМК1.
4. Измеряется концентрация гемоглобина в крови (Hb).
5. Измеряется насыщение кислородом крови из коронарного синуса SO2 ks и артериальной крови SO2 art.
6. По измеренным значениям Hb, SO2 art, SO2 ks вычисляют артериовенозную разность по кислороду для миокарда - АВРО2 СЕРД - мл О2/л крови.
7. Найденное по измеренным значениям микроциркуляторного кровотока - ЭМК1 умножаем на АВРО2 СЕРД, предварительно приводя их к одинаковой размерности, т.е. ЭМК1/1000. Тогда размерность ЭМК1 будет л/(100 г мин), а размерность ПО2 миокардом будет мл/(100 г мин).
Примеры применения этого способа приведены в таблице 1, в ней приведены данные измерения миокардиального кровотока на правом предсердии (ПП), правом желудочке (ПЖ), левом предсердии (ЛП) и левом желудочке лазер-доплеровским методом.
| Таблица 1 | |||||||||||
| Таблица 1.Измерение кровотока в различных камерах сердца лазер-доплеровским флоуметром. | |||||||||||
| ПП | ПЖ | ЛП | ЛЖ | ||||||||
| Измерение | Δ | Измерение | Δ | Измерение | Δ | Измерение | Δ | ||||
| Нечетное | Четное | Нечетное | Четное | Нечетное | Четное | Нечетное | Четное | ||||
| До операции. Б-й Ч-ов Возраст - 3 г. Масса тела - 9,4 кг. Рост - 85 см. АД - 112/65. ЧСС - 140. Нв - 164 г/л. SO2 KS - 36,4%. SO2 ART - 96%. Диагноз: тетрада Фалло | |||||||||||
| 77,2 | 75,6 | 1,6 | 94,4 | 92,4 | 2 | 52,3 | 50,4 | 1,9 | 85,6 | 71,7 | 13,9 |
| 73,2 | 72,7 | 0,5 | 100,8 | 101,9 | -1,1 | 52,7 | 54,8 | -2,1 | 80,8 | 74,6 | 6,2 |
| 90,3 | 67,4 | 22,9 | |||||||||
| После операции. SO2 KS - 22,8%. SO2 ART - 95% | |||||||||||
| 72,9 | 64,7 | 8,2 | 88,8 | 89,9 | -1,1 | 43,8 | 41,9 | 1,9 | 66,6 | 69,6 | -3 |
| 73,2 | 69,1 | 4,1 | 90,7 | 91,6 | -0,9 | 39,9 | 38,4 | 1,5 | 70,1 | 71,4 | -1,3 |
| До операции. Б-ой Ш-ко муж. Возраст - 34 г. Масса тела - 78 кг. Рост 181 см. АД 111/57. ЧСС - 98. Нв - 150 г/л. SO2 KS - 43,96%. SO2 ART - 97%. Диагноз: стеноз аортального клапана, двустворчатый клапан. | |||||||||||
| 15,2 | 13,4 | 1,8 | 48,9 | 38,8 | 10,1 | 17,7 | 11,9 | 5,8 | 46,8 | 41,1 | 5,7 |
| 12,7 | 13,3 | -0,6 | 50,2 | 46 | 4,2 | 11,6 | 14,1 | -2,5 | 47,5 | 43,9 | 3,6 |
| 13 | 14,2 | -1,2 | 46,7 | 46,1 | 0,6 | 12,1 | 13,1 | -1 | 42,4 | 35,8 | 6,6 |
| После операции. SO2 KS - 25,5%. SO2 ART - 96% | |||||||||||
| 14,7 | 14,6 | 0,1 | 39,6 | 39,6 | 0 | 41,9 | 42,9 | -1 | 30,2 | 33,7 | -3,5 |
| 13,6 | 14,3 | -0,7 | 36,5 | 38 | -1,5 | 43,7 | 37,8 | 5,9 | 29,1 | 29,6 | -0,5 |
| 14,2 | 14,5 | -0,3 | 45,9 | 42,7 | 3,2 | 42,6 | 43,6 | -1 | 31,3 | 31,4 | -0,1 |
| До операции. Б-ой Г-ов Возраст 1 г 2 м. Масса тела - 8 кг. Рост - 65 см. АД 78/34. ЧСС - 148. Нв - 107 г/л. SO2 KS - 21,2%. SO2 ART - 96% Диагноз: тетрада Фалло | |||||||||||
| 86,1 | 94,4 | -8,3 | 82,2 | 81,7 | 0,5 | 72,9 | 54,9 | 18 | 82,3 | 80,6 | 1,7 |
| 93,7 | 94 | -0,3 | 77,2 | 77,6 | -0,4 | 64,8 | 68,4 | -3,6 | 83,4 | 86,5 | -3,1 |
| 90,5 | 89,9 | 0,6 | 80 | 78,6 | 1,4 | 65,2 | 69,1 | -3,9 | 80,3 | 79,5 | 0,8 |
| После операции. SO2 KS - 16,37%. SO2 ART - 96% | |||||||||||
| 83,7 | 78,4 | 5,3 | 88,8 | 92,7 | -3,9 | 74,3 | 70,3 | 4 | 94,2 | 90,1 | 4,1 |
| 73 | 72,8 | 0,2 | 91,1 | 94 | -2,9 | 75,2 | 78,4 | -3,2 | 90,9 | 95,4 | -4,5 |
| 90,9 | 92,9 | -2 | 77,7 | 75 | 2,7 | 85,4 | 91,3 | -5,9 | |||
| Примечание: Δ - разность между нечетным и четным измерением. |
В таблице 1 показаны нечетные и четные измерения и разности между ними ΔЭМК=(ni=1-ni=2), которая обозначена символом - Δ, для каждой камеры сердца. По функции ΔЭМК=f(ЭМКni=1) вычисляются коэффициенты линейного уравнения (а и b).
В таблице 2 приведены оцененные методом наименьших квадратов значения постоянной составляющей (а) уравнения (1) и произведения углового коэффициента (b) на нечетное измерение эпимиокардиального кровотока - (b×ЭМК1). По ним вычисляют среднее значение миокардиального кровотока, устойчивого в заданных условиях измерения. По измеренным величинам насыщения кислородом крови из артерии и коронарного синуса сердца и измеренной величине гемоглобина находят артериовенозную разность кислорода по миокарду.
Умножая ее на среднее значение миокардиального кровотока, получают величину потребления O2 миокардом в мл/(100 г мин).
| Таблица 2 | ||||
| Камеры сердца | Коэффициенты ур-нения | Средний кровоток, | Потребление кислорода камерами сердца, мл/(100 г мин) | |
| b*ΔЭМК1 | а | мл/(100 г мин) | ||
| Б-ой Ч-ов Возраст - 3 г. Масса тела 9,4 кг. Рост 85 см. Д-з: тетрада Фалло До основного этапа операции |
||||
| пп | 0,275 | -19,63 | 71,38181818 | 9,454031 |
| лп | -0,484 | 47,725 | 98,6053719 | 13,0596 |
| пж | -10 | 524,9 | 52,49 | 6,951939 |
| лж | 1,7573 | - 136,04 |
77,41421499 | 10,25298 |
| После основного этапа операции | ||||
| пп | -13,667 | 1004,5 | 73,49820736 | 9,734332 |
| лп | 0,1026 | - 2,5923 |
25,26608187 | 3,346319 |
| пж | 0,1053 | - 10,447 |
99,21177588 | 13,13992 |
| лж | 0,4857 | - 36,349 |
74,8383776 | 9,911828 |
| Ш-ко муж Возраст - 34 г. Масса тела 78 кг. Рост 181 см. Д-з: двухстворч. Ао клап. До основного этапа операции |
||||
| пп | 1,1109 | - 15,145 |
13,63309029 | 1,805609 |
| лп | 1,2999 | - 17,172 |
13,21024694 | 1,749606 |
| пж | 1,3754 | - 61,878 |
44,98909408 | 5,958496 |
| лж | -0,452 | - 25,897 |
57,29424779 | 7,588229 |
| после основного этапа операции | ||||
| пп | 0,7253 | - 10,575 |
14,58017372 | 1,931044 |
| лп | 4,0506 | - 171,8 |
42,41346961 | 5,617372 |
| пж | 0,5012 | - 19,814 |
39,53312051 | 5,23589 |
| лж | 0,1818 | - 6,8576 |
37,72057206 | 4,99583 |
| Г-ов Возраст - 1 г 2 м. Масса тела 8 кг. Рост 65 см. Д-з: тетрада Фалло До основного этапа операции |
||||
| пп | 1,1113 | - 102,79 |
92,4952758 | 12,25036 |
| лп | 2,7464 | - 182,25 |
66,35959802 | 8,788872 |
| пж | 0,2006 | - 15,511 |
77,32303091 | 10,2409 |
| лж | -1,0506 | 85,95 | 81,81039406 | 10,83522 |
| после основного этапа операции | ||||
| пп | 0,4766 | - 34,594 |
72,58497692 | 9,613381 |
| лп | 0,2068 | - 14,492 |
70,07736944 | 9,281265 |
| пж | 0,6273 | - 59,559 |
94,94500239 | 12,57481 |
| лж | 1,0464 | - 96,449 |
92,17220948 | 12,20758 |
| Примечание: | |
| ПП - правое предсердие; | |
| ЛП - левое предсердие; | |
| ПЖ - правый желудочек; | |
| ЛЖ - левый желудочек; | |
| уравнение - 3MK1=a+b×ΔЭМК1, | |
| где ЭМК1 - средний эпимиокардиальный кровоток для выбранного участка миокарда, мл/(100 г мин). |
Способ позволяет оценить потребление кислорода во время кардиохирургического вмешательства как предсердиями, так и желудочками сердца без разрушений миокарда и получить устойчивые данные микроциркуляторного потока в миокарде.
1. Способ раздельной оценки потребления кислорода предсердиями и желудочками сердца, включающим серию измерений микроциркуляторного кровотока через заданный промежуток времени в пределах каждой камеры сердца, измерение концентрации гемоглобина в крови, измерение насыщения кислородом крови в артерии и коронарном синусе сердца, отличающийся тем, что вычисляют величину разности кровотока между нечетными и четными измерениями для каждой камеры сердца, находят линейную функцию этих разностей от значений нечетных измерений
где ΔЭМК - разность между нечетными и четными измерениями миокардиального кровотока;
а - постоянная составляющая в уравнении (1);
b - угловой коэффициент при аргументе функции,
по значениям этих коэффициентов вычисляют величину среднего микроциркуляторного кровотока
где ЭМК1 соответствует среднему значению миокардиального кровотока для выбранного участка миокарда; полученное значение ЭМК1 из размерности мл/ (100 г мин) переводят в размерность - л/ (100 г мин); вычисляют артериовенозную разность по кислороду, имеющую размерность мл О2/л
где АВРО2 - артериовенозная разность по кислороду, мл О2/л;
Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л;
SO2 art и SO2 ks - насыщение кислородом артериальной крови и крови из коронарного синуса сердца; произведение ЭМК1 на АВРО2 дает искомую величину потребления кислорода камерой сердца:
ПО2 (камера сердца)=ЭМК1·АВРО2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на выбранных секторах предсердия или желудочка осуществляют ряд измерений микроциркуляторного кровотока через произвольный промежуток времени, измеряют концентрацию гемоглобина в крови, измеряют насыщение кислородом крови в артерии и коронарном синусе сердца, вычисляют коэффициенты линейного уравнения (1), по ним вычисляют величину среднего микроциркуляторного кровотока по уравнению (2), вычисляют артериовенозную разность по миокарду и, умножив ЭМК1 на АВРО2, находят величину потребления кислорода по выделенным секторам предсердия или желудочка сердца.
