Способ контроля ударного объема крови, совместимый с электрофизиотерапией

Изобретение относится к медицине, физиотерапии, кардиологии. На подготовительном этапе при отсутствии токового воздействия на пациента измеряют систолическое P_S0 и диастолическое Р_D0 давления, частоту сердечных сокращений HR₀ и оценивают ритмичность работы сердца. Определяют значение коэффициента ритмичности t₀. Вычисляют значение периферического сопротивления кровяного русла W₀. Рассчитывают начальное условное значение ударного объема (SV_н). Задают максимально допускаемое значение относительного приращения ударного объема x_макс. На этапе контроля подают заданное значение силы тока i и проводят электрофизиотерапевтическую процедуру. В зависимости от i определяют установочное время Т_уст.. По истечении Т_уст измеряют P_S и Р_D давления, HR. Определяют значение коэффициента ритмичности t. Вычисляют значения периферического сопротивления кровяного русла, приращение систолического давления и значение УО по оригинальным математическим формулам. За счет учета изменения ритма работы сердца и определения фактического значения периферического сопротивления кровяного русла, значений времени Т_уст, соответствующих токовому воздействию, повышается точность, достоверность и быстродействие контроля. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способам контроля параметров сердечно-сосудистой системы и может быть использовано для контроля ударного объема крови при проведении электрофизиотерапии и управления электрофизиотерапевтической техникой.

Известны реографический, электрокардиографический и Фуко-кардиографический способы контроля ударного объема крови [Зубарев М.А. Реографическая оценка сократимости левого желудочка при ножной изометрической нагрузке / М.А.Зубарев, А.П.Орлов, А.А.Думлер // Кардиология, 1989. - №2, С.70-74; Wilson, D.L. Physical Principles of the displacement cardiograph including a new device sensitive to variations in torso resistivity / D.L.Wilson, D.B.Geselowitz // Proc. IEEE Transact on Biomed Eng., BME-28, 1981. - №10, p.702-710]. Однако реография связана с измерением электрического сопротивления участков объекта, а электрокардиография - с измерением разности потенциалов, поэтому применение указанных способов совместно с токовым воздействием при электрофизиотерапии принципиально невозможно. Известны способы контроля ударного объема крови: термодилюция, катетеризация, контрастная рентгенография и эхотомоскопия, которые совместимы с токовым воздействием на пациента [Ройтберг Г.Е. Лабораторная и инструментальная диагностика заболеваний внутренних органов / Г.Е.Ройтберг, А.В.Струтынский. - М.: Бином, 1999]. Однако необходимость использования дорогостоящего лабораторного оборудования и привлечения высококвалифицированных специалистов, а также инвазивность термодилюции и катетеризации исключают возможность применения перечисленных способов при проведении электрофизиотерапевтических процедур, в частности в системах управления физиотерапевтической техникой.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ контроля ударного объема, совместимый с электрофизиотерапией, согласно которому на подготовительном этапе при отсутствии токового воздействия на пациента измеряют систолическое давление P_S0, диастолическое давление P_D0 и частоту сердечных сокращений HR₀, рассчитывают начальное условное значение ударного объема SV_н и задают исходя из медицинских требований максимально допускаемое значение относительного приращения ударного объема х_макс, а на этапе контроля подают заданное значении силы тока i, проводя электрофизиотерапевтическую процедуру, по истечении интервала времени Т_уст измеряют систолическое давление P_S, диастолическое давление P_D и частоту сердечных сокращений HR, рассчитывают приращение систолического давления ΔP_S=P_S-P_S0 и значение ударного объема SV_k с учетом функции влияния тока на ударный объем σ(i), определяют относительное приращение ударного объема х по формуле: x=SV_k/SV_н, сравнивают значение х с х_макс и по результатам сравнения формируют управляющее решение [Подмастерьев К.В. Метод контроля ударного объема для систем управления электрофизиотерапевтической техникой [Текст] / К.В.Подмастерьев, Б.А.Егоров, М.В.Яковенко // Контроль. Диагностика, 2009. - №7, С.54-60]. Данный способ принят за прототип.

Принцип известного и принятого за прототип способа заключается в том, что ударный объем крови значительно изменяется от внешнего воздействия электрическим током, и, соответственно, между ними имеется функциональная взаимосвязь. Кроме того, величина ударного объема крови определяет артериальное давление в магистральных сосудах, а следовательно, по известным значениям артериального давления можно определить величину ударного объема при прочих известных параметрах. Таким образом, производя измерение величин артериального давления и частоты сердечных сокращений, по известной зависимости с учетом задаваемого физиотерапевтическим аппаратом значения силы тока рассчитывают ударный объем.

Согласно известному способу значение ударного объема на предварительном этапе и этапе контроля рассчитывают в соответствии с зависимостью: , где функцию влияния тока на ударный объем σ(i) определяют из выражения σ(i)=(i/10+1,2). При расчете начального условного значения ударного объема SV_н значения тока i и приращения систолического давления ΔP_S принимают равными 0. При этом значение интервала времени Т_уст в известном способе принимают равным 120 с как среднее значение из полученных для различных токовых воздействий значений.

Однако известный способ имеет существенные недостатки. Величина периферического сопротивления кровяного русла W при вычислении ударного объема в соответствии с предложенной функциональной зависимостью принимается постоянной и равной 1. На практике эта величина существенно изменяется, как от пациента к пациенту, так и для отдельного пациента в зависимости от его состояния и величины токового воздействия. Таким образом, точность принятого за прототип способа контроля ударного объема, не учитывающего вариации периферического сопротивления, ограничена. Кроме того, принятие в качестве Т_уст фиксированного усредненного значения (120 с) для различных значений i приводит к ситуации, когда это значение при некоторых токах будет недостаточным для завершения переходных процессов в сердечно-сосудистой системе на момент измерения P_S, P_D и HR, a при других токах будет существенно превышать длительность переходных процессов. В первом случае это приводит к снижению достоверности диагностирования, а во втором - к увеличению длительности контроля и снижению его быстродействия.

На основании результатов контроля принимается решение об увеличении силы тока воздействия на пациента (при x<x_макс) для повышения эффективности лечебной процедуры или об уменьшении токового воздействия, или даже об отключении аппарата (при x>x_макс) для исключения вредного воздействия физиоаппарата на здоровье пациента. Поэтому точность, достоверность и быстродействие контроля непосредственно определяют эффективность и безопасность лечебных процедур.

Таким образом, вышеперечисленные недостатки известного способа обуславливают ограничение точности, достоверности и быстродействия контроля ударного объема, что снижает общую эффективность и безопасность лечебных процедур.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности, достоверности и быстродействия контроля.

Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в учете изменения ритма работы сердца и определении фактического значения периферического сопротивления кровяного русла W во время процедуры, а также в принятии значений времени Т_уст не усредненных, а соответствующих токовому воздействию.

Технический результат достигается тем, что в известном способе контроля ударного объема, совместимом с электрофизиотерапией, согласно которому на подготовительном этапе при отсутствии токового воздействия на пациента измеряют систолическое давление P_S0, диастолическое давление P_D0 и частоту сердечных сокращений HR₀, рассчитывают начальное условное значение ударного объема SV_н и задают, исходя из медицинских требований, максимально допускаемое значение относительного приращения ударного объема х_макс, а на этапе контроля подают заданное значение силы тока i, проводя электрофизиотерапевтическую процедуру, по истечении интервала времени Т_уст измеряют систолическое давление P_S, диастолическое давление P_D и частоту сердечных сокращений HR, рассчитывают приращение систолического давления ΔP_S=P_S-P_S0 и значение ударного объема SV_k с учетом функции влияния тока на ударный объем σ(i), определяют относительное приращение ударного объема x по формуле: х=SV_k/SV_н, сравнивают значение x и по результатам сравнения формируют управляющее решение, согласно изобретению при измерении P_S0, P_D0, HR₀ на подготовительном этапе и P_S, P_D, HR на этапе контроля дополнительно оценивают ритмичность работы сердца, затем определяют для каждого этапа коэффициент ритмичности t₀, t и вычисляют периферическое сопротивление кровяного русла W₀, W по формулам: , , где Q - постоянный коэффициент выброса, при этом коэффициент ритмичности t₀ и t принимают равным 0,6 в случае аритмичной работы сердца и 0,2 при отсутствии аритмии, начальное условное значение ударного объема SV_н рассчитывают из выражения: , значение ударного объема SV_k - из выражения: , значение Т_уст выбирают из условия при Т_уст=152-e^0,124i+0,034 при i≤30 мА и Т_уст=е^{-0,071i+6,841} при i>30 мА, а функцию влияния тока на ударный объем представляют выражением: σ(i)=8,14·10^-5·i³-5,30·10^-3·i²+0,186·i.

Способ реализуется следующим образом.

На подготовительном этапе при отсутствии токового воздействия на пациента измеряют систолическое давление P_S0, диастолическое давление P_D0, частоту сердечных сокращений HR₀ и дополнительно оценивают ритмичность работы сердца, по которой определяют значение коэффициента ритмичности t₀. Значение t₀ принимают равным 0,6 в случае аритмичной работы сердца и 0,2 при отсутствии аритмии. Затем вычисляют значение периферического сопротивления кровяного русла W₀ по формуле: , где Q - постоянный коэффициент выброса, и рассчитывают начальное условное значение ударного объема SV_н: . Исходя из медицинских требований задают максимально допускаемое значение относительного приращения ударного объема х_макс.

На этапе контроля подают заданное значении силы тока i, проводя электрофизиотерапевтическую процедуру. В зависимости от i определяют время Т_уст из выражения Т_уст=152-e^0,124i+0,034 при i≤30 мА или Т_уст=е^-0,071+6,841 при i>30 мА. По истечении интервала времени Т_уст измеряют систолическое давление P_S, диастолическое давление P_D, частоту сердечных сокращений HR и дополнительно оценивают ритмичность работы сердца, по которой определяют значение коэффициента ритмичности t. Значение t также принимают равным 0,6 в случае аритмичной работы сердца и 0,2 при отсутствии аритмии. Затем вычисляют значения периферического сопротивления кровяного русла W по формуле: , приращение систолического давления ΔP_S=P_S-P_S0 и рассчитывают значение ударного объема SV_k из выражения: , где функцию влияния тока на ударный объем σ(i) определяют из выражения: σ(i)=8,14·10^-5·i³-5,30·10^-3·i²+0,186·i.

Затем определяют относительное приращение ударного объема х по формуле: х=SV_k/SV_н, сравнивают значение х с х_макс и по результатам сравнения формируют управляющее решение, например: если х<х_макс, то увеличить силу тока до следующего фиксированного значения, а при х>х_макс - уменьшить силу тока или прекратить его воздействие.

Значение периферического сопротивления кровяного русла W индивидуально для каждого человека и является одним из интегральных параметров общего состояния организма. Учет изменения величины W за счет определения при контроле ударного объема его значения согласно предлагаемому способу позволяет значительно повысить точность контроля для каждого конкретного пациента при конкретных режимах токового физиотерапевтического воздействия по сравнению с точностью способа, принятого за прототип, практически не учитывающего индивидуальность W.

Кроме того, за счет принятия при контроле значения интервала времени Т_уст, соответствующего конкретному токовому воздействию, а не усредненного значения, как в прототипе, обеспечивается измерение параметров P_S, P_D и HR в момент наступления установившегося состояния сердечно-сосудистой системы пациента после токового воздействия. Такое значение Т_уст, с одной стороны, исключает случаи преждевременного измерения параметров, что повышает точность и достоверность контроля, а с другой стороны, исключает случаи, когда измерения параметров производятся через значительный интервал времени после завершения переходных процессов, что повышает быстродействие контроля, позволяет своевременно принять правильное управляющее решение и за счет этого повышает эффективность и безопасность лечебных процедур.

Анализ научно-технической и патентной литературы не выявил в известных технических решениях заявляемой совокупности существенных признаков, и изобретение явным образом не следует из уровня техники, что позволяет сделать вывод, что заявляемый способ контроля ударного объема, совместимого с электрофизиотерапией, имеет изобретательский уровень.

1. Способ контроля ударного объема, совместимый с электрофизиотерапией, согласно которому на подготовительном этапе при отсутствии токового воздействия на пациента измеряют систолическое давление P_S0, диастолическое давление Р_D0 и частоту сердечных сокращений HR₀, рассчитывают начальное условное значение ударного объема SV_н и задают, исходя из медицинских требований, максимально допускаемое значение относительного приращения ударного объема x_макс, а на этапе контроля подают заданное значении силы тока i, проводя электрофизиотерапевтическую процедуру, по истечении интервала времени Т_уст измеряют систолическое давление P_S, диастолическое давление P_D и частоту сердечных сокращений HR, рассчитывают приращение систолического давления ΔP_S=P_S-P_S0 и значение ударного объема SV_k с учетом функции влияния тока на ударный объем σ(i), определяют относительное приращение ударного объема x по формуле: x=SV_k/SV_н, сравнивают значение x с x_макс и по результатам сравнения формируют управляющее решение, отличающийся тем, что при измерении P_S0, P_D0, HR₀ на подготовительном этапе и P_S, P_D, HR на этапе контроля дополнительно оценивают ритмичность работы сердца, затем определяют для каждого этапа коэффициент ритмичности t₀, t и вычисляют периферическое сопротивление кровяного русла W₀, W по формулам:
, ,
где Q - постоянный коэффициент выброса, при этом коэффициент ритмичности t₀ и t принимают равным 0,6 в случае аритмичной работы сердца и 0,2 при отсутствии аритмии, начальное условное значение ударного объема SV_н рассчитывают из выражения: , а значение ударного объема SV_k - из выражения: .

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что значение Т_уст выбирают из условия Т_уст=152-е^0,124i+0,034 при i≤30 мА и Т_уст=е^{-0,071i+6,841} при i>30 мА.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что функция влияния тока на ударный объем может быть представлена выражением: σ(i)=8,14·10^-5·i³-5,30·10^-3·i²+0,186·i.