Способ определения ударного объема сердца

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии, кардиохирургии, функциональной диагностике. Для определения ударного объема сердца проводят наложение двух электродов на участки тела, регистрацию сопротивления R между электродами при снятии реограммы (РГ), измерение гемоглобина крови Hb. Ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике Q отношения сопротивления R к предельному значению R0 между электродами РГ с функцией Q0i нормированного объема от гемоглобина крови (Hb): где R0 - предельное значение сопротивления, зарегистрированное на верхней и нижней границах значениям сопротивления Ri пациентов, нормированным объемам сердца Q0i и значениям ударных объемов сердца пациентов Qi, с различной калибровкой для мужчин и женщин, при этом i=1, 2, а

Функцию Q0i нормированного объема калибруют по измеренному значению гемоглобина Hb одного пациента с известным значением ударного объема сердца Q, по которым рассчитывают последовательным приближением параметры: значения предельного объема сердца Q0 и предельного гемоглобина крови Hb0. Способ повышает точность измерения ударного объема сердца, за счет адаптации сопротивления по границам диапазона и калибровке нормированного объема по одной мере гемоглобина крови. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к медицине и может быть использовано в кардиологии, кардиохирургии, функциональной диагностике.

Известен способ определения ударного объема сердца [Stringer W.W., Hansen J.E., Wasserman К. Cardiac output estimated noninvasivelly from oxygen uptake during exercise // J. Appl. Physiol. 1997. - V. 82. - No3. - PP. 908-912], заключающийся в измерении потребления кислорода организмом в течение одной минуты, измерении содержания связанного кислорода в литре артериальной и литре смешанной венозной крови, вычислении артериовенозной разности по кислороду, делении величины потребленного кислорода за одну минуту на артериовенозную разность по кислороду, а полученную величину минутного объема кровообращения делят на частоту сердечных сокращений и получают усредненную величину ударного объема сердца при условии, что были посчитаны все сердечные сокращения в течение минуты, когда измерялось потребления кислорода организмом.

Это классический принцип измерения A. Fick, известный с 1870 г. Он безупречен по замыслу, но имеет существенный недостаток, не преодоленный до нашего времени, - это необходимость отбирать образцы артериальной и смешанной венозной крови для определения в них количества связанного газообразного кислорода или углекислого газа.

Известен способ определения ударного объема сердца [Патент РФ №2134059, А61В 5/04, 1996], заключающийся в измерении ударного объема сердца, посредством определения площади между изолинией и кривой реограммы слева и справа от точки реограммы, соответствующей началу диастолы левого желудочка сердца. Измеряют гемоглобин крови. При этом ударный объем сердца определяют по градуировочной характеристике отношения площадей между кривой реограммы, массы тела, базового сопротивления, амплитуды реограммы комплекса и гемоглобина крови.

Недостатком способа является низкая точность из-за статистической градуировочной характеристики, аппроксимирующей большое количество измеряемых неоднородных величин, вносящих методическую погрешность.

За прототип принимается способ определения ударного объема сердца [Glinkin E.L, Kuroedova O.S. Patent RU 2515534 July 04, 2012], заключающийся в измерении ударного объема сердца посредством определения площади между изолинией и кривой реограммы слева и справа от точки реограммы, соответствующей началу диастолы левого желудочка сердца. Измеряется гемоглобин крови. При этом ударный объем сердца определяется по калибровочной характеристике отношения площадей между кривой реограммы с функцией нормированного объема от гемоглобина крови.

Технической задачей является повышение точности определения ударного объема сердца на адаптивном диапазоне, априори регламентируемым нормируемыми значениями сопротивления и гемоглобина двух пациентов с известными значениями ударного объема сердца.

Техническая задача достигается тем, что:

1. В способе определения ударного объема сердца, включающем наложение двух токовых и двух измерительных электродов на определенные участки тела, регистрацию сопротивления R между электродами при снятии реограммы (РГ), измерение гемоглобина крови Hb, в отличие от прототипа ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике Q отношения сопротивления R к предельному значению R0 между электродами РГ с функцией Q0i нормированного объема от гемоглобина крови Hb

.

2. В способе по п. 1 в отличие от прототипа предельное значение сопротивления R0 адаптируют к диапазону по i-м (i=1,2) зарегистрированным на верхней и нижней границах значениям сопротивления Ri пациентов, нормированным объемам сердца Q0i и значениям ударных объемов сердца пациентов Qi, с различной калибровкой для мужчин и женщин

.

3. В способе по п. 1 в отличие от прототипа функцию нормированного объема Q0i калибруют априори по измеренному значению гемоглобина Hb одного пациента с известным значением ударного объема сердца Q, по которым рассчитывают последовательным приближением параметры: значения предельного объема сердца Q0 и предельного гемоглобина крови Hb0,

.

За эталон принимается метод Фика.

Предлагаемый способ включает три этапа:

1) Определение ударного объема сердца по сопротивлению кожи пациента между электродами.

2) Адаптация предельного значения сопротивления R0 на диапазоне.

3) Калибровка по предельным значениям гемоглобина и предельным значениям ударного объема сердца.

1) Для определения ударного объема сердца накладывают два электрода на определенные участки тела, регистрируют сопротивления R между электродами при снятии реограммы (РГ) и измеряют гемоглобин крови Hb. Ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике Q отношения сопротивления R к предельному значению R0 между электродами РГ с функцией Q0i нормированного объема от гемоглобина крови Hb

где предельное сопротивление R0 нормируют по мерам Ri известных образцов i-х границ диапазона

,

а функцию нормированного объема Q0i от гемоглобина крови Hb находят по алгоритму

.

2) Предельное значение сопротивления R0 адаптируют к диапазону по i-м (i=1,2) зарегистрированным на верхней и нижней границах значениям сопротивления Ri, пациентов, нормированным объемам сердца Q0i и значениям ударных объемов сердца пациентов Qi, с различной калибровкой для мужчин и женщин.

Алгоритм оптимизации предельного сопротивления R0 находят по характеристике (1) по функции из системы двух уравнений для первого и второго измерений:

.

Делят первое уравнение системы на второе и приводят его к виду, удобному для логарифмирования:

.

Логарифмируют уравнение и находят алгоритм оптимизации предельного сопротивления R0:

Следовательно, алгоритм (2) оптимизации предельного сопротивления R0 диктует последовательность: контроль ударного объема Qi сердца известных пациентов с нормированным объемом сердца Q0i по зарегистрированным на верхней и нижней границах значениям сопротивлений Ri, а также отношение диапазонов регистрируемых сопротивлений R2-R1 к логарифмам ударных объемов ln(Qi,Q0i) сердца пациентов, с различной калибровкой для мужчин и женщин.

В алгоритме оптимизации (2) сопротивление пациента определяют как

,

где U - напряжение, прикладываемое к электродам при снятии РГ; I0,U0 - диффузионные значения тока и напряжения при снятии РГ, а их отношение служит предельным сопротивлением R0=U0/I0. Параметр R0 однозначно определяет вид характеристики (1) эксперимента, поэтому R0 принимают за информативный параметр калибровки ударного объема сердца.

Физический смысл предельного сопротивления R0 очевиден из предела значений множества переменных R калибровочной характеристики (1)

,

откуда следует закономерность

предельное значение R0 интегрирует множество ненормируемых регистрируемых сопротивлений R, однозначно определяет вид калибровочной характеристики (1) и служит ее нормируемым параметром.

Физический смысл нормированного объема также виден из предельного значения множества переменных Q калибровочной характеристики (1)

откуда следует закономерность

предельное значение Q0i интегрирует множество ненормируемых переменных ударного объема сердца Q, однозначно определяет вид калибровочной характеристики (1) и служит ее нормируемым параметром.

3) Функцию Q0i нормированного объема калибруют априори по измеренному значению гемоглобина Hbi одного пациента с известным значением ударного объема сердца Qi (i=1), по которым рассчитывают последовательным приближением параметры: предельный объем сердца Q0 и предельный гемоглобин крови Hb0.

Функцию нормированного объема определяют по алгоритму

где Q0 - предельное значение ударного объема сердца, Нb0 - предельное значение гемоглобина, а нормированный объем определяют из (4) по итерационному алгоритму:

Алгоритм (4а) последовательного приближения параметров обусловлен их неявным видом и представляет итерационный поиск из j шагов (j=1,m):

если следующее значение погрешности итерации меньше или равна заданной точности Е0, то следующее значение параметра увеличивают на меру +b, в противном случае, его уменьшают на меру -b.

Меру b шага итерации рассчитывают по формуле

,

где m - число j-х итераций j=1,m в цикле последовательного приближения. Количество итераций в цикле расчета зависит от того, насколько быстро значения информативных параметров приблизятся к заданной точности.

Точность приближения регламентируют относительной погрешностью:

В результате итераций (4а-4в) получают с точностью (4в) значения предельного ударного объема сердца QQ (4а) и предельного значения гемоглобина Hb0 (4б) с различной калибровкой для мужчин и женщин.

Для мужчин (см. фиг. 1а) - .

Для женщин (см. фиг. 1б) - .

Полученные значения Q0 и Hb0 однозначно определяют характеристику эксперимента (4), поэтому их принимают за информативные параметры.

По полученным данным построены графики зависимости объема предлагаемого способа (фиг. 1а, б - сплошные кривые) относительно метода Фика (фиг. 1а, б, квадраты), который показывает тождественность предлагаемого способа натурному эксперименту с погрешностью не более 0,1%. Разным углом наклона и кривизной объясняется необходимость разделения пациентов по половому признаку.

Адекватность функции ударного объема Q от сопротивления R оценивается по фиг. 2а, б.

Анализируя графики, видно, что калибровочные кривые для мужчин (фиг. 2а) и для женщин (фиг. 2а) имеют разную кривизну. Относительное отклонение ударного объема сердца от инновации QИ прототипа QП рассчитывается по формуле

.

Оценку метрологической эффективности методов определяют по методической погрешности Е (Q0) и Е (Hb0) величин ударного объема сердца QИ инновации и QП прототипа. Результаты оценки представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый способ точнее прототипа не мене чем на два порядка и превосходит его по методической погрешности на 10-20% за счет исключения регламентированного кратного отношения n для любой единственной меры (i=1) гемоглобина Hbi.

Таким образом, определение действительного объема сердца по калибровочной характеристике отношения сопротивления к предельному значению между электродами реограммы с функцией нормированного объема, тождественной натурному эксперименту для любой единственной меры гемоглобина, в отличие от известных решений повышает точность на два порядка и превосходит их по методической погрешности на 10-20%.

1. Способ определения ударного объема сердца, включающий наложение двух электродов на участки тела, регистрацию сопротивления R между электродами при снятии реограммы (РГ), измерение гемоглобина крови Hb, отличающийся тем, что ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике Q отношения сопротивления R к предельному значению R0 между электродами РГ с функцией Q0i нормированного объема от гемоглобина крови (Hb):

где R0 - предельное значение сопротивления, зарегистрированное на верхней и нижней границах значениям сопротивления Ri пациентов, нормированным объемам сердца Q0i и значениям ударных объемов сердца пациентов Qi, с различной калибровкой для мужчин и женщин, при этом i=1, 2, а

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что функцию Q0i нормированного объема калибруют по измеренному значению гемоглобина Hb одного пациента с известным значением ударного объема сердца Q, по которым рассчитывают последовательным приближением параметры: значения предельного объема сердца Q0 и предельного гемоглобина крови Hb0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для улучшения качества сна содержит измеритель электродермальной активности субъекта (14) с выделением фаз сна по величине электрического сопротивления и сигналов кожно-гальванической реакции (КГР), подключенный к паре накожных электродов (241) генератор стимулирующих электрических импульсов (24), измеритель мышечного тонуса (16), подключенный к монитору (211) блок видеостимуляции (21), подключенный к электроакустическому преобразователю (222) блок аудиостимуляции (22) и блок пробуждающей стимуляции (23).

Изобретение относится к области медицины, а именно к области проведения психофизиологических исследований, например анализа психофизиологических реакций человека, и может быть использовано в медицинских целях, функциональной диагностике, педагогике, психологии, судебной практике и криминалистике.

Изобретение относится к области медицины. Для определения составляющих импеданса биологического объекта осуществляют подачу на биообъект импульса стабилизированного тока I и измерение напряжения u.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для мониторинга уровня стресса у пациента. Проводят регистрацию, измерение и анализ показателей кожной проводимости.

Изобретение относится к медицине и нефрологии и может быть использовано для определения наполненности мочевого пузыря. Накладывают электроды на кожу в области нахождения мочевого пузыря.

Изобретение относится к сенсорному устройству. Сенсорное устройство содержит ремешок, включающий в себя по меньшей мере один датчик для измерения физиологического параметра на внутренней стороне запястья тела человека или животного и блок обработки сигналов для обработки выходных данных измерения, полученного от упомянутого по меньшей мере одного датчика.

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к средствам для магнитно-резонансной визуализации. Способ магнитно-резонансной визуализации объекта содержит этапы, на которых подвергают объект действию двух или более визуализирующих последовательностей для получения MR сигналов, при этом каждая визуализирующая последовательность содержит один радиочастотный (RF) импульс и один переключаемый градиент магнитного поля, реконструируют два или более изображений MR фазы из MR сигналов, полученных посредством двух визуализирующих последовательностей, в которых переключаемые градиенты магнитного поля одной из визуализирующих последовательностей для пространственного кодирования в MR визуализации имеют противоположную полярность по отношению к переключаемым градиентам магнитного поля второй из визуализирующих последовательностей, выводят пространственное распределение электрических свойств объекта.

Изобретение относится к медицине, в частности к диагностике, и может быть использовано для определения недостатка воды в организме человека. Измеряют значения импеданса участка тела человека на низкой частоте и высокой частоте.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к магнитно-резонансным системам. Способ выполнения магнитно-резонансного сканирования пациента содержит этапы, на которых наблюдают за физиологическим сигналом пациента, предоставляемым от датчика, анализируют посредством компьютера наблюдаемый физиологический сигнал, предоставляют посредством компьютера предварительно записанные или искусственно формируемые голосовые инструкции пациенту, определяют посредством компьютера способность пациента сохранять состояние задержки дыхания, выбирают посредством компьютера протокол формирования изображения, управляют посредством компьютера магнитно-резонансным сканированием в соответствии с выбранным протоколом формирования изображения.

Изобретения относятся к медицине. Носимое устройство, надеваемое на пользователя для измерения электропроводности кожи, содержит два электрода электропроводности кожи для контакта с кожей пользователя и участок эластичного материала, который окружает электроды, формирует поверхность материала и не пропускает газообразные и жидкие вещества.

Изобретения относятся к медицине. Способ определения частоты сердечных сокращений человека реализуют с помощью переносного устройства, входящего в состав системы для определения частоты сердечных сокращений.

Изобретения относятся к медицине. Устройство измерения величины артериального давления человека включает блок измерения величины артериального давления, содержащий датчик давления, блок регистрации отклонений величины артериального давления, снабженный оптическим датчиком, контроллер и дисплей.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для диагностики частоты пульса пациента. Микроконтроллерный измерительный преобразователь для фотоплетизмографического датчика пульса содержит микроконтроллер, светодиод, фотоприемник, RC-фильтр, первый и второй резисторы.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к методам исследования состояния сердечно-сосудистой системы человека. Выполняют разложение реосигнала на низкочастотную (НЧ) и высокочастотную (ВЧ) составляющие.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в функциональной диагностике для оценки состояния сердечно-сосудистой системы человека. Фотоплетизмограф содержит оптоэлектронный детектор пульсовой волны потока крови в пальце пациента с двумя светодиодами и фотодиодом, а также оснащенный компьютером пульт управления и источник питания.

Изобретение относится к медицинской технике. Фотоплетизмограф с адаптивной коррекцией постоянной составляющей содержит генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения и синхронный демодулятор.
Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии. Регистрируют биполярную продольную реограмму в положении испытуемого лежа на спине в экранированной комнате при температуре воздуха 22-24°С.
Изобретение относится к медицине, реаниматологии и может быть использовано при оживлении пациентов, находящихся в состоянии клинической смерти. Способ реанимации включает компрессию грудной клетки, искусственную вентиляцию легких, введение лекарственных средств и проведение пульсоксиметрического мониторинга.

Изобретение относится к медицине, а именно к неинвазивным способам качественно-количественного анализа функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Осуществляют запись пульсового сигнала и электрокардиосигнала в течение 2-3 мин.

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для регистрации артериальной пульсации крови содержит генератор импульсов, источник света, фотоприемник, преобразователь ток/напряжение, усилитель переменного напряжения, синхронный демодулятор, полосовой фильтр.
Наверх