Способ оценки индивидуальной инвариантной величины частоты сердечных сокращений у человека
Владельцы патента RU 2487659:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) (RU)
Изобретение относится к области медицины и спорта. У исследуемого измеряют среднее значение частоты сердечных сокращений HRi и массу тела. Вычисляют инвариантную величину HRИНЗ, соответствующую здоровому человеку, имеющему определенную массу тела. Находят границы доверительного HRИНЗ в зависимости от пола и массы тела. Если измеренная у пациента величина HRi меньше нижней границы доверительного интервала для HRИНЗ, то сердечную деятельность характеризует брадикардия. Если измеренная у пациента величина HRi больше верхней границы доверительного интервала для HRИНЗ, то сердечную деятельность характеризует тахикардия. Если измеренная у пациента величина HRi находится в пределах доверительного интервала, то ритм сердца соответствует нормальным значениям при заданном значении массы тела у пациента. Способ позволяет более точно определить инвариантную величину частоты сердечных сокращений и дать характеристику ритма сердца индивидуального в зависимости от пола, возраста и массы тела. 1 табл.
Изобретение относится к области медицины и спорта.
Известно, что частота сердечных сокращений (ЧСС или HR - англоязычное обозначение ЧСС) зависит от возраста, пола, эмоционального состояния и многих факторов внешней физической и социальной среды, от состояния здоровья обследуемого пациента и времени суток [Власов Ю.А., Окунева Г.Н., Шевелева Л.Т. Суточные ритмы газообмена и кровообращения человека. Новосибирск: Наука, 1987. - 277 с.].
Во многих клинических дисциплинах - кардиохирургии, аритмологии и кардиологии возникла необходимость учитывать вариабельность сердечного ритма в качестве важного прогностического и функционального фактора в оценке состояния обследуемого пациента. С этой целью известные методы анализа ритмов сердца были сведены в систему, в которой каждый метод занимал логически обоснованное место [Heart rate variability. Standarts of measurements, physioiligical interpretetion and clinical use // Circulation. - 1996. - V.93. - P.1043-1065; Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1) // Вестник Аритмологии. - 2002. - 2. - №3. с.65. (http://www.incartr.ru/article_print.jsp?id=1267)].
Во всех методах исследования ЧСС, указанных в этих источниках, отсутствует способ выбора исходного, инвариантного значения ЧСС, с которым будет производиться сравнение измеряемых величин ЧСС, для оценки влияния на него тех или иных физических или физиологических факторов. В качестве такой инвариантной величины больше всего подходит аллометрическая оценка ЧСС, HR по массе тела
Однако принятые в литературе коэффициенты этого уравнения не обеспечивают точных оценок во всех периодах жизненного цикла человека от рождения до 80-90 лет. Было показано [Власов Ю.А., Окунева Г.Н., Литасова Е.Е. Соотношение между массой организма и удельным потреблением кислорода у здорового человека и больных пороками сердца // Физиология человека. - 1994. - Т.20 - №5. - С.66-76], что только до определенного возраста, чаще всего до пубертатного, и достижения массы тела в 40-60 кг, коэффициенты уравнения (1) близки, но не равны тем, которые были найдены для всего класса млекопитающих - от мыши до кита. За пределами указанного диапазона массы тела аллометрической зависимости ЧСС, HR - другие. В этом случае аллометрическая зависимость ЧСС, HR от массы тела описывается зависимостями -
1)
(2)
При этом коэффициенты зависят как от пола обследуемого человека, так и от диапазона изменений массы тела, к которому относится измеренная масса тела пациента или обследуемого.
Целью изобретения является способ определения инвариантной величины HRИН для заданной величины массы тела у человека, с которой сравниваются все измеренные значения частоты сердечных сокращений HRi, а их различие от HRИН отражает влияние разных внешних и внутренних факторов на формирование сердечного ритма. Таким образом, инвариантное значение HRИНЗ выступает в роли начальной точки отсчета изменений ритма сердца.
Согласно изобретению способ состоит в следующем: 1. Перед исследованием осуществляют точное измерение массы тела пациента. 2. Указывают пол обследуемого пациента. После этого вычисляют инвариантную величину HRИНЗ соответствующую здоровому человеку, имеющему данную массу тела.
Для мальчиков и мужчин, имеющих массу тела от 11 до 61 кг частоту сердечных сокращений в минуту (HRИНЗ) вычисляют по формуле -
(3)
для мужчин, имеющих массу тела от 61 до 66,6 кг, вычисляют по формуле -
(4)
имеющих массу тела от 66,6 до 71,5 кг вычисляют по формуле -
(5)
имеющих массу тела от 71,5 до 78 кг вычисляют по формуле -
(6)
имеющих массу тела от 78 до 90 кг вычисляют по формуле -
(7)
Для девочек и женщин частоту сердечных сокращений в минуту (HRИНЗ), имеющих массу тела от от 8 до 59 кг вычисляют по формуле -
(8)
имеющих массу тела от от 59 до 63,5 кг вычисляют по формуле -
(9)
имеющих массу тела от 63,5 до 70,75 кг вычисляют по формуле -
(10)
имеющих массу тела от 70,75 до 87 кг вычисляют по формуле -
(11)
Затем вычисляют ошибку среднего (m) для полученной оценки инвариантной величины HRИНЗ и доверительный интервал для 0,05% - уровня значимости или
(12) DI0,95=1,96×m
или 0,005% уровня значимости -
(13) DI0,995=3,29×m, где - m ошибка средней величины HRИНЗ по большой выборке у здорового человека.
Находят границы доверительного интервала по уравнениям (12-13) и
найденной оценке HRИН -
нижнюю: (HRИН)-DI0,95 или (HRИН)-DI0,995 и
верхнюю: (HRИН)+DI0,95 или (HRИН)+DI0,995.
Ошибка среднего вычисляется для диапазонов массы тела от 12,5 до 64,3 кг для пациентов мужского пола и от 14,3 до 61 кг для женского пола по полиному шестой степени
(14) m=(C6×MT^6)+(C5×MT^5)+(C4×MT^4)+(C3×MT^3)+(C2×MT^2)+(C1×MT^1)+b,
где значения коэффициентов (С6-С1) b приводятся ниже: для мужчин:
С6 7,03628Е-09; С5 - 1,37348Е-06; С4 0,000101408; С3 - 0,003456351; С2 0,05052359; С1 - 0,150201084; b - 0,550039637; R2 0,937244665; для женщин: С6 9,62757Е-09; С5 - 1,95196Е-06; С4 0,000157633; С3 - 0,006460535; С2 0,141247528; С1 - 1,576110479; b 8,09142041 R2 0,956491111; МТ - масса тела, кг; R2 - коэффициент детерминированности.
В тех случаях, когда масса тела обследуемого человека превышает 60-70 кг, ошибку среднего для HRИНЗ вычисляют по формулам: у мужчин с массой тела от 64,3 до 83,25 кг и более -
(15)
где МТ - масса тела, кг; нижнюю и верхнюю границы доверительного интервала нужной значимости получают по формулам (12) и (13);
у женщин с массой тела больше 61 кг ошибку среднего HRИНЗ вычисляют по формуле -
(16)
нижнюю и верхнюю границы доверительного интервала нужной значимости получают по формулам (12) и (13).
Пример использования способа.
Вычисляя по предложенному способу инвариантную величину HRИН и границы ее доверительного интервала для измеренной массы тела у пациента, устанавливают исходную величину ритма сердца, относительно которой происходят изменения либо в сторону тахикардии, либо брадикардии. В том случае, когда у пациента происходит первая регистрация сердечного ритма, то по предложенному способу можно точно установить режим сердечной деятельности - тахикардия, брадикардия или состояние физиологической нормы, если среднее измеренное значение ритма сердца находится в границах найденного доверительного интервала для HRИНЗ. Ниже в таблице 1 приводятся примеры оценки режима сердечной деятельности.
Примечания. ДМПП - дефект межпредсердной перегородки; НАП - незаорсший артериальный проток; ДМЖП - дефект межжелудочковой перегородки; СтЛА - клапанный стеноз легочной артерии; КоАо - коартация аорты в типичном месте; АоСт - стеноз аортального клапана; HRi - измеренное среднее значение частоты сердечных сокращений у пациента; М (HRИН) - средняя величина оценки ЧСС (HR) по аллометрическим уравнениям; m - ошибка среднего; М-DI0,995 - нижняя граница, М+DI0,995 - верхняя граница доверительного интервала для М с уровнем значимости 0,005%.
Женщины. У первой пациентки 14-ти лет с ДМПП и у второй пациентки с НАП измеренное среднее HRi меньше нижней границы доверительного интервала HRИНЗ - сердечную деятельность характеризует брадикардия; у третьей пациентки 8-ми лет с ДМЖП и у четвертой пациентки 14-ти лет с ДМПП измеренное среднее HRi больше верхней границы доверительного интервала HRИНЗ - сердечную деятельность характеризует тахикардия.
Мужчины. У пятого пациента 24-х лет со стенозом легочной артерии и у седьмого пациента 20-ти лет со стенозом аортального клапана измеренное среднее HRi превышает верхнюю границу доверительного интервала HRИНЗ и сердечную деятельность этих пациентов характеризует тахикардия. У шестого пациента 19 лет с КоАо и у восьмого пациента 17-ти лет с ДМПП измеренное среднее HRi меньше нижней границы доверительного интервала для HRИНЗ - сердечную деятельность у этих пациентов характеризует брадикардия.
Способ оценки инвариантной величины HRИHЗ, состоящий в том, что перед исследованием измеряют среднее значение частоты сердечных сокращений - HRi, осуществляют точное измерение массы пациента, указывают его пол, вычисляют инвариантную величину HRИНЗ, соответствующую здоровому человеку, имеющему данную массу тела - для мальчиков и мужчин частоту сердечных сокращений в минуту (HRИНЗ), имеющих массу тела от 11 до 61 кг по формуле - (1)