Способ определения ударного объема сердца у больных без пороков сердца
Владельцы патента RU 2384291:
Трембач Никита Владимирович (RU)
Данилюк Павел Иванович (RU)
Заболотских Игорь Борисович (RU)
Григорьев Сергей Валентинович (RU)
Предлагаемое изобретение относится к медицине, интенсивной терапии, кардиологии. У больных без пороков сердца инвазивно измеряют диастолическое, пульсовое артериальные давления. Определяют ударный объем сердца по формуле: УОС=(90,97+0,54×ПД-0,57×АДД-0,61×В)×f, где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое давление, АДД - артериальное диастолическое давление, В - возраст в годах, f - согласующий коэффициент. Определяют значение согласующего коэффициента, учитывая частоту сердечных сокращений. Способ позволяет повысить точность определения показателей центральной гемодинамики, своевременно установить нарушения функционирования системы кровообращения и своевременно корректировать состояние системы кровообращения больного. 5 табл.
Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии, интенсивной терапии, кардиологии, и может быть использовано для повышения точности определения ударного объема сердца, информативной оценки и своевременной коррекции состояния системы кровообращения больного.
Современная анестезиология, реаниматология и интенсивная терапия немыслима без адекватного мониторинга физиологических переменных и их динамики, что обеспечивает правильное понимание процессов, происходящих в организме больного и проведение рациональных лечебных мероприятий (Aitkenhead A.R., Smith G., 1999; Mark J.B., Slaughter T.F. Cardiovascular monitoring. In: Miller's Anesthesia, 6th ed. - Eds.: Miller R.D. et al, 2004).
Ключевым моментом в лечении тяжелобольных является мониторинг гемодинамических параметров, отражающих функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, способность ее поддерживать перфузию тканей организма на должном уровне. Ударный объем сердца (УОС) и вычисляемый с его помощью минутный объем сердца (МОС) являются основными показателями работы сердца и связанной с ней доставки кислорода к тканям, что является залогом стабильного состояния пациента. Не выявленные и, соответственно, не скорригированные нарушения центральной гемодинамики приводят к нарушению перфузии жизненно-важных органов, что влечет за собой изменения органного метаболизма, нарушение либо полное прекращение функционирования органа или системы. Назначение и коррекция инфузионной и кардиотропной терапии также невозможны без знания параметров центральной гемодинамики (Textbook of Critical Care. - Eds.: Fink M.P. et al., 2005).
В настоящее время имеется множество способов определения ударного объема сердца.
Известен способ определения ударного объема сердца через измерение минутного объема сердца по Фику. Сущность способа заключается в следующем. Кислород из выдыхаемого воздуха поглощается кровью, протекающей через легочные капилляры. По концентрации кислорода в артериальной и венозной крови можно установить артериовенозную разницу по кислороду. Рассчитав содержание кислорода, поглощенного в течение 1 минуты, можно вычислить объем крови, протекающий через легкие за тот же отрезок времени, или минутный объем сердца (Петросян Ю.С. Катетеризация полостей сердца и магистральных сосудов. - В кн.: Руководство по кардиологии. / Под ред. акад. Чазова Е.И. - М., 1982). Следовательно:
Минутный объем сердца = Потребление кислорода / Артериовенозная разница по кислороду.
Ударный объем сердца = Минутный объем сердца / Частота сердечных сокращений.
Все варианты методики разведения красителя-индикатора, позволяющие измерить сердечный выброс, основаны на принципе Фика.
Недостатки: способ Фика имеет ограничения во время полостной операции из-за возникающих в ходе операции и анестезии перераспределения кровообращения, изменений в системе газообмена, артерио-венозного шунта, изменения взаимного расположения внутренних органов и скопления жидкости (крови) в полостях.
Известен способ, предложенный И. Старр (Starr I. Clinical tests of the simple method of estimating cardiac stroke volume from blood pressure and age. // Circulation. - 1954. - Vol.9. - P.664-681), который позволяет на основании величин кровяного давления и возраста определить ударный объема сердца:
где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое артериальное давление, АДД - артериальное диастолическое давление, В - возраст в годах.
За ближайший аналог принят способ определения минутного объема сердца с помощью модифицированной формулы И.Старра. В 1999 году И.Б.Заболотских, И.А.Станченко на основе экспериментального материала и клинических наблюдений предложили модификацию способа определения ударного объема сердца по формуле:
где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое артериальное давление, АДД - артериальное диастолическое давление, инвазивное измерение, В - возраст в годах, k - поправочный коэффициент в зависимости от возраста пациента и наличия или отсутствия порока сердца (Заболотских И.Б., Станченко И.А. Расчетные методы контроля гемодинамики у гастроэнтерологических больных различных возрастных групп с учетом функционального состояния ССС. // Вестник интенсивной терапии. - 1999. - №5-6. - С.147-148).
Таким образом, способ включает определение пульсового и диастолического артериального давления, возраста пациента и поправочного коэффициента для одной из трех возрастных групп, верификации наличия или отсутствия порока сердца. Затем по модифицированной формуле Старра вычисляют ударный объем сердца.
Принадлежность больного к одной из возрастных групп определяют по таблице 1. Величина поправочного коэффициента у больных без порока сердца представлена таблице 2.
| Таблица 1 Распределение больных по возрастным периодам |
|||
| 1 период зрелого возраста | 2 период зрелого возраста | Пожилой возраст | |
| Мужчины | 21-35 | 36-60 | 61-75 |
| Женщины | 20-35 | 36-55 | 56-75 |
| Таблица 2 Значения поправочного коэффициента для модифицированной формулы Старра в зависимости от возраста у больных без порока сердца |
|||
| 1 период зрелого возраста | 2 период зрелого возраста | Пожилой возраст | |
| 1,25 | 1,55 | 1,7 |
Данный способ обладает большей точностью, чем расчет по оригинальной формуле Старра, но не учитывает текущее функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, что может приводить к погрешности при расчете параметров центральной гемодинамики. Это связано с тем, что у пациентов той или иной возрастной группы на величину УОС, кроме возраста, непосредственно влияют такие факторы, как конечно-диастолический объем желудочков сердца, периферическое сосудистое сопротивление, изменяющие величину преднагрузки и постнагрузки. Таким образом, при расчете УОС необходимо учитывать текущие параметры гемодинамики.
Недостатки: Результаты, полученные с помощью модифицированной формулы Старра, неоднократно подвергались сравнению с таковыми, установленными другими способами исследования (методами Грольмана, Фика). При этом отмечалось, что, хотя и существует высокая корреляционная связь между показателями, определенными данннм способом с таковыми, найденными другими способами, показатели гемодинамики отличались между собой в абсолютных значениях (Сазонов К.Н. К вопросу об определении ударного и минутного объемов у больных с пороками сердца, подвергшихся хирургическому лечению. Клин. Медицина, 1959; Микиртумова Е.В. Сравнительная оценка некоторых клинических методов определения минутного объема крови. Тер. Архив, 1960; Мизеровский В.В. К методике определения систолического объема и среднего динамического артериального давления во время наркоза. Вестник хирургии им.Грекова, 1968). Также указывалось, что применение поправочного коэффициентам формуле Старра без учета состояния тонуса и эластичности сосудов может приводить к значительным ошибкам (Лищук В.А. Еще раз о типичных ошибках при обработке данных клинического и мониторного контроля. // Бюлл. НЦССХ РАМН. - 2001. - Т.2. - №6. - С.183).
Практически все клинические реализации способов требуют применения специального диагностического оборудования, часто инвазивного. Так, способ холодовой термодилюции требует катетеризиции полостей сердца и легочной артерии, способ обратного вдыхания двуокиси углерода - интубации пациента и проведения искусственной вентиляции легких.
Задачи:
Повышение точности измерения параметров центральной гемодинамики, своевременная коррекция тактики ведения больного.
Сущность изобретения заключается в том, что у больных без пороков сердца инвазивно измеряют диастолическое, пульсовое артериальные давления, и при определении ударного объема сердца по формуле
где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое давление, АДД - артериальное диастолическое давление, В - возраст в годах, f - согласующий коэффициент;
для определения значения согласующего коэффициента дополнительно учитывают частоту сердечных сокращений и
- при условии частоты сердечных сокращений от 60 до 90 в мин и
- пульсового артериального давления от 25 до 49 мм рт.ст. согласующий коэффициент принимают равным 1,64;
- пульсового артериального давления от 50 до 74 мм рт.ст. согласующий коэффициент принимают равным 1,75;
- пульсового артериального давления от 75 до 100 мм рт.ст. согласующий коэффициент принимают равным 1,4;
- при условии частоты сердечных сокращений от 91 до 130 в мин согласующий коэффициент принимают равным 1,0.
Способ осуществляют следующим образом. У больных без пороков сердца производят точное осциллометрическое измерение артериального давления (диастолического и пульсового) через канюлю, введенную в артерию, определяют частоту сердечных сокращений; учитывают возраст.
Ударный объем сердца рассчитывают по формуле
УОС=(90,97+0,54×ПД-0,57×АДЦ-0,61×В)×f,
где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое давление, АДД - артериальное диастолическое давление, В - возраст в годах, f - введенный согласующий коэффициент, зависящий от величины диастолического артериального давления и частоты сердечных сокращений.
Для определения f (согласующего коэффициента, вводимого в модифицированную формулу Старра) был проведен сравнительный и корреляционный анализ показателей ударного объема сердца, полученных с помощью расчетного способа Старра с показателями, полученными способом термодилюции (разведение термического индикатора).
Исследование проведено на хирургических пациентах, оперированных по поводу заболеваний органов пищеварения. Исходная фракция выброса по данным эхокардиографии составляла не менее 55%. Пациенты с сопутствующей патологией в виде пороков клапанного аппарата сердца в исследование не включались.
В исследование включены лишь те показатели УОС, которые были рассчитаны по артериальному давлению, находящемуся в пределах: АД систолическое - 70-170 мм рт.ст., АД диастолическое - 55-95 мм рт.ст., АД пульсовое - 25-100 мм рт.ст.; ЧСС при этом составляла от 60 до 130 в минуту.
У всех пациентов проводилась одновременная регистрация УОС и АД инвазивными способами: определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца (УОСT) путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений; АД определяли прямым методом с помощью внутриартериального катетера, введенного в лучевую артерию недоминирующей руки.
Параллельно по формуле Старра производилось определение УОС (УОСS) с использованием показателей инвазивно определенного артериального давления.
Все пары измерений были разбиты на 2 группы в зависимости от величины ЧСС. Первая группа с ЧСС от 60 до 90 в минуту (n=156), вторая группа с ЧСС от 91 до 130 в мин (n=97). Затем каждая группа была разбита на три подгруппы в зависимости от величины пульсового давления. Для каждой пары измерений рассчитывалось отношение УOCs/УОСт. Согласующий коэффициент рассчитывался как медиана и 25й-75й процентили (Me (p25-p75)), для сравнения групп измерений УОС рассчитывали средние значения УОСs и УОСт (М±СО), взаимосвязь между величинами УОС, полученными двумя способами, оценивали коэффициентом ранговой корреляции Спирмена (таблица 4).
| Таблица 4 Величины согласующего коэффициента при разных состояниях системы кровообращения |
||||||
| ЧСС, в мин | ПД, мм рт.ст. | УОСs М±СО, мл | УОСт М±СО, мл | Средняя разница М±СО, мл | rs | k |
| Me(p25-p75) | ||||||
| 60-90 | 25-49 | 55,5±11,9 | 91,25±16,83 | -35,75±10,6 | 0,96* | 1,64 |
| n=34 | (1,48-1,7)1 | |||||
| 50-74 | 52,3±11,4 | 91,65±29,9 | -39,35±13,9 | 0,9* | 1,75 | |
| n=156 | n=46 | (1,49-1,81) | ||||
| 75-100 | 64,14±15,4 | 89,8±21,5 | -25,64±8,3 | 0,9* | 1,4 | |
| n=76 | (1,32-1,61) | |||||
| 91-130 | 25-49 | 63,6±0,74 | 64,7±7,5 | -1,1±4,7 | 0,85* | 1,01 |
| n=12 | (0,89-1,16) | |||||
| 50- | 65,5±13,6 | 69,11±24,1 | -3,6±15,1 | 0,91* | 0,99 | |
| n=97 | 74n=56 | (0,86-1,15) | ||||
| 75-100 | 57,27±17,1 | 62,25±8,39 | -4,9±16,1 | 0,95* | 1,01 | |
| n=29 | (0,85-1,2) | |||||
| * - р<0,05 для коэффициента корелляции Спирмена |
При анализе данных, полученных методом холодовой термодилюции и предложенным способом, обнаружена достоверная (р<0,05) сильная прямая корреляционная связь между показателями ударного объема сердца, полученными инвазивно и определенными по формуле Старра (2).
Рассчитывали чувствительность и специфичность найденных согласующих коэффициентов для оценки ошибки определения ударного объема сердца в пределах 0-5%.
| Таблица 5 Найденные значения согласующего коэффициента в зависимости от пульсового артериального давления и частоты сердечных сокращений, чувствительность и специфичность способа |
||||
| ЧСС, в мин | ПД, мм рт.ст. | f | Чувствительность, % | Специфичность, % |
| 60-90 | 25-49 | 1,64 | 97% | 94% |
| 50-74 | 1,75 | 97% | 95% | |
| 75-100 | 1,4 | 97% | 93% » | |
| 91-130 | 25-49 | 1,0 | 93% | 92% |
| 50-74 | 1,0 | 92% | 91% | |
| 75-100 | 1,0 | 94% | 94% |
Таким образом, учитывая высокий параллелизм между ударным объемом сердца, определенным методом холодовой термодилюции и предложенным способом, а также разницу в полученных результатах, предлагается введение в формулу Старра согласующего коэффициента f (таблица 5), который отражает различие значений ударного объема сердца, определенных методом холодовой термодилюции и предложенным способом. Следовательно, формула Старра принимает следующий вид:
УОС=(90,97+(0,54×ПД)-(0,57×АДЦ)-0,61×В)×f,
где ПД - пульсовое артериальное давление, АДЦ - диастолическое артериальное давление, В - возраст в годах, f - согласующий коэффициент, зависящий от текущих величин частоты сердечных сокращений и пульсового артериального давления.
Медико-социальный эффект - в повышении точности определения показателей центральной гемодинамики, что дает возможность своевременно установить нарушения функционирования системы кровообращения, предотвратить их дальнейшее развитие и, тем самым, улучшить течение заболевания и исход лечения.
КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕРЫ
Пример 1. История болезни №1834. Больная Алпеева М.С., 65 лет, вес - 69 кг. Диагноз - киста головки поджелудочной железы. Показатели гемодинамики: ЧСС 78 в мин. АД 106/64 мм рт.ст.
У больного определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений. При этом УОС составил 64 мл.
Параллельно определение УОС производилось по формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом 1(для данного случая f=1,64) по показателям артериального давления, измеренного инвазивно: УОС=(90,97+0,54*42-0,57*64-0,61*65)*1,64=62 мл. Как видно из предложенного примера, значения УОС, определенные термодилюционным способом, соответствуют значениям УОС, полученным с помощью модифицированного способа Старра. В данном примере значение УОС находится на нижней границе нормы (в норме УОС по данным различных авторов составляет 60-110 мл) и требует дальнейшего динамического контроля состояния системы кровообращения.
Пример 2. История болезни №1967. Больная Потапова Н.И., 44 лет, вес - 54 кг. Диагноз - ятрогенное повреждение холедоха. Показатели гемодинамики: ЧСС 81 в мин. АД 134/82 мм рт.ст.
У больного определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений. При этом УОС составил 71 мл.
По формуле Старра с введенным в нее согласующим коэффициентом f (для данного случая f=1,64) по показателям артериального давления, измеренного инвазивно: УОС=(90,97+0,54*52-0,57*82-0,61*44)*1,75=80 мл. В данном случае значения УОС свидетельствуют о нормальной сократительной функции сердца.
Пример 3. История болезни №89. Больной Панасенко В.А., 47 лет, вес - 77 кг. Диагноз - рак желудка. Показатели гемодинамики: ЧСС 88 в мин. АД 133/51 мм рт.ст.
У больного определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений. При этом УОС составил 114 мл.
По формуле Старра с введенным в нее согласующим коэффициентом f (для данного случая f=1,4) по показателям артериального давления, измеренного инвазивно: УОС=(90,97+0,54*82-0,57*51-0,61*47)*1,4=109 мл. Значения УИ находятся на верхней границе нормы, что может свидетельствовать о несоответствии антиноцицептивной защиты от хирургического стресса. После дополнительного введения опиоидного аналгетика фентанила гемодинамический профиль следующий: ЧСС 87 в мин. АД 109/69 мм рт.ст., термодилюционно определенный УОС=96 мл, по формуле Старра с введенным в нее согласующим коэффициентом f (для данного случая f=1,64): УОС=(90,97+0,54*40-0,57*69-0,61*47)*1,64=109 мл, что свидетельствует о нормализации гемодинамического профиля.
Пример 4. История болезни №1761. Больная Суркова И.И., 31 лет, вес - 47 кг. Диагноз - лимфогемангиома забрюшинного пространства. Показатели гемодинамики: ЧСС 100 в мин. АД 124/67 мм рт.ст.
У больного определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений. При этом УОС составил 67 мл.
По формуле Старра с введенным в нее согласующим коэффициентом f (для данного случая f=1,0) по показателям артериального давления, измеренного инвазивно: УОС=(90,97+0,54*57-0,57*67-0,61*31)*1,0=65 мл. УОС пациента находится на нижней границы нормальных значений, что требует проведения динамической оценки гемодинамики.
Способ определения ударного объема сердца у больных без пороков сердца, включающий инвазивное измерение у больных диастолического, пульсового артериального давления и учет возраста, отличающийся тем, что при определении ударного объема сердца по формуле
где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое артериальное давление, АДД - артериальное диастолическое давление, В - возраст в годах, f - согласующий коэффициент;
дополнительно учитывают частоту сердечных сокращений и
при условии частоты сердечных сокращений от 60 до 90 в мин и
пульсового артериального давления от 25 до 49 мм рт.ст. согласующий коэффициент принимают равным 1,64;
пульсового артериального давления от 50 до 74 мм рт.ст. согласующий коэффициент принимают равным 1,75;
пульсового артериального давления от 75 до 100 мм рт.ст. согласующий коэффициент принимают равным 1,4;
при условии частоты сердечных сокращений от 91 до 130 в мин согласующий коэффициент принимают равным 1,0.
