Ударный объем крови

Содержание

Ударный объем крови — это количество крови, выбрасываемое сердцем в аорту при каждом его сокращении. Эта величина играет ключевую роль в обеспечении адекватного кровоснабжения органов и тканей, влияя на сердечный выброс и, следовательно, на общую циркуляцию крови в организме.

Ударный объем зависит от различных факторов, включая размер сердца, состояние его камер, а также преднагрузку и постнагрузку. Нормальные значения колеблются от 60 до 100 мл на удар, однако они могут изменяться в зависимости от физической активности, уровня тренированности и состояния здоровья человека.

Способ определения ударного объема сердца человека Российский патент 2023 года по МПК A61B5/29

Изобретение относится к области измерений в медицине для диагностических целей, в частности измерения тока крови, и может быть использовано для создания методов и средств диагностики сердечно-сосудистой системы, основанных на определении ударного объема сердца человека.

Количественная оценка объема кровообращения и постоянный динамический контроль изменений показателей центральной гемодинамики имеет важнейшее значение для оценки функционального состояния сердца у здоровых и больных людей разного возраста. Ключевым показателем сократительной функции миокарда является ударный объем сердца (иначе – ударный объем левого желудочка, систолический выброс крови, сердечный выброс).

Известен способ определения ударного объема сердца, описанный в RU2384291C1 (опубл. 20.03.2010). Согласно этому способу инвазивно измеряют диастолическое, пульсовое артериальное давление, а ударный объем сердца определяют по эмпирической формуле, включающей в качестве переменных указанные параметры артериального давления, возраст пациента и согласующий коэффициент, учитывающий частоту сердечных сокращений. Однако этот способ предполагает инвазивное определение параметров артериального давления крови, а также имеет ограниченное применение, поскольку эмпирически найденные соотношения применимы только для больных без пороков сердца.

В RU2186520C1 (опубл. 10.08.2002) описан способ определения ударного объема сердца, согласно которому значение ударного объема сердца, полученное по формуле Старра, умножают на разные коэффициенты в зависимости от значения систолического и диастолического давления, а Возраста и пола.

Недостатком данного способа является то, что ударный объем сердца определяют путем математических операций, производимых со значениями артериального давления. В настоящее время научно обосновано, что это не верно. «Непредсказуемый характер ошибки, заложенной в подобные формулы, был убедительно показан еще в конце 1950-х годов» (см. Кровообращение и анестезия / Под ред.

К. М. Лебединского. – СПб: Изд. «Человек», 2015. С. 243. URL: https://www.mmbook.ru/catalog/anesteziologija/108011-detail).

В RU2190951C1 (опубл. 20.10.2002) описан способ определения систолического выброса крови посредством наложения сдавливающей манжеты, при котором измеряют величину систолического и диастолического давления, площадь поперечного сечения артерии и длину участка, заключенного под манжетой, а о значении систолического выброса крови судят по выражению вида

где — систолический выброс, см³;

– систолическое давление, мм рт. ст.;

– диастолическое давление, мм рт. ст;

– площадь сечения плечевой артерии на уровне помещения манжеты, определение по номограммам, см²;

– длина сосуда, помещенного под манжету, см.

Данный способ также является результатом вычислительных манипуляций со значениями систолического и диастолического давлений, поэтому он имеет тот же недостаток, что и предыдущий.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание простого, надежного, физиологически обоснованного и не требующего специальной калибровки неинвазивного способа определения ударного объема сердца человека, реализуемого с использованием привычных технических средств, таких как охватывающая плечо пациента окклюзионная манжета с управляемым компрессором и измерением параметров артериального давления. Как следствие, настоящее изобретение расширяет арсенал технических средств, которые могут быть использованы для осуществления способа определения ударного объема сердца.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением способ определения ударного объема сердца человека включает регистрацию пульсовой волны с помощью датчика давления, установленного с возможностью регистрации давления в манжете, охватывающей плечо, при окклюзионном давлении в манжете, равном среднему артериальному давлению крови, при этом ударный объем сердца определяют как

где – площадь сечения аорты;

– ширина пневмокамеры манжеты;

– среднее значение давления пульсовой волны за период времени от начала пульсовой волны до дикротического подъема;

– максимальное значение давления пульсовой волны.

Идея, положенная в основу изобретения, связана с тем, что если определить объем крови, прошедшей по плечевой артерии за одно сердечное сокращение, — и сечение артерии то, зная априори сечение аорты можно определить ударный объем сердца Последнее определяется известным физиологическим фактом: когда пациент находится в состоянии покоя в положении лежа, соотношение объема крови, прошедшей за одно сердечное сокращение по крупному сосуду, в данном случае плечевой артерии, и ударного объема сердца, то есть объема крови, выброшенного левым желудочком в аорту, по существу равно соотношению площади сечения этого сосуда и площади сечения аорты, иначе:

Для определения площади сечения аорты существуют различные методы, как инструментальные, так и расчетные на основе антропометрических данных (например, описанные в: Arik Wolak at al. Aortic Size Assessment by Noncontrast Cardiac Computed Tomography: Normal Limits by Age, Gender, and Body Surface Area // JACC: Cardiovascular Imaging. 2008. Vol. 1. No.

2. URL: https://radiology-universe.org/calculator/ascending-aorta-diameter/11005.pdf), и, как правило, такие медицинские данные для конкретного человека имеются. Более того, этот анатомический параметр не относится к вариабельному в течение короткого промежутка времени. Однако определение других указанных параметров в упомянутых условиях, с применением обычных средств измерения артериального давления, является неочевидной задачей.

Объем крови прошедшей за одно сердечное сокращение по плечевой артерии, может быть определен как

где – упомянутое среднее значение давления пульсовой волны за период времени от начала пульсовой волны до дикротического подъема (момента закрытия аортального клапана);

– так называемый комплайнс манжеты – параметр, характеризующий ее эластичность как соотношение изменения объема манжеты к изменению давления в манжете вызванному пульсовой волной от протекающей по плечевой артерии крови, иначе:

Выбранный период времени (от начала пульсовой волны до дикротического подъема) определения среднего значения давления пульсовой волны соответствует времени, когда в условиях окклюзионного давления в манжете, равного среднему артериальному давлению крови, через плечевую артерию свободно проходит поток крови. Соответственно, выражение (3) справедливо для указанных условий осуществления способа определения ударного объема крови в соответствии с настоящим изобретением.

Площадь сечения плечевой артерии может быть определена в момент систолы, когда наблюдается максимальное значение давления пульсовой волны, соответствующее объему участка плечевой артерии под манжетой (произведение площади сечения плечевой артерии на ширину пневмокамеры манжеты – ). В этом случае справедливо следующее соотношение:

где – упомянутое максимальное значение давления пульсовой волны.

Соответственно, площадь сечения плечевой артерии определяется как

Принимая во внимание соотношения (2), (3) и (5), получаем выражение (1), являющееся одним из существенных признаков настоящего изобретения.

Отметим, что приведенные соотношения справедливы при указанных условиях осуществления способа, а именно регистрации пульсовой волны и оценке ее параметров при создаваемой манжетой окклюзионном давлении, равном среднему артериальному давлению крови.

В результате определение ударного объема сердца обеспечивается обычными операциями, выполняемыми с помощью охватывающей плечо пациента окклюзионной манжеты с подключенным к ней измерителем давления, простой оценкой двух параметров пульсовой волны и получением искомого значения ударного объема сердца без использования калибровки.

С целью уменьшения инструментальной погрешности предпочтительно использовать манжету, согласованную с окружностью плеча. Известно, что размер пневмокамеры манжеты должен соответствовать окружности плеча: охватывать не менее 80 % окружности и не менее 40 % длины плеча. Пневмокамеры манжет имеют типоразмеры, установленные ГОСТ 31515.1-2012 «Сфигмоманометры (измерители артериального давления) неинвазивные» (см. табл. 1).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 представлена общая схема примера осуществления способа определения ударного объема сердца в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 2 представлены график изменения давления в манжете и график регистрируемой пульсовой волны в процессе осуществления способа.

На Фиг. 3 представлен график пульсовой волны (осциллограмма) за один сердечный цикл с характерными параметрами, используемыми для определения ударного объема сердца в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 4 представлена блок-схема алгоритма как последовательности действий определения ударного объема сердца в соответствии с настоящим изобретением.

Один из возможных примеров осуществления изобретения проиллюстрирован на Фиг. 1. В частности, был использован Монитор гемодинамики операционный МГО-01 «ОПЕРПУЛЬС» производства АО «МИКАРД-ЛАНА» – медицинское изделие, зарегистрированное в Росздравнадзоре Министерства здравоохранения РФ (регистрационное удостоверение № ФСР 2010/09366 от 21 декабря 2020 г.). Общая схема определения ударного объема сердца включает: окклюзионную манжету 1 с пневмокамерой 2, компрессор 3, датчик давления 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, микропроцессор 6 и персональный компьютер (ПК) 7, в качестве которого использован панельный компьютер серии AFL-10A (производитель IEI Technology Corp.), при этом компрессор 3, датчик давления 4, АЦП 5 и микропроцессор 6 входят в состав канала 8 измерения артериального давления крови упомянутого МГО-01 «ОПЕРПУЛЬС».

Пневмокамера 2 манжеты 1 подсоединяется к выходу компрессора 3 посредством пневмоканала 9, с которым также связан датчик давления 4. Выход датчика давления 4 соединен с входом АЦП 5, цифровой выход которого соединен с шиной данных микропроцессора 6, управляющий выход которого соединен с входом управления компрессора 3. Информационный обмен между микропроцессором 6 и ПК 7 осуществляется посредством беспроводного канала связи по протоколу Bluetooth, что условно показано в виде антенн 10 и 11 приемопередающих устройств микропроцессора 6 и ПК 7 соответственно.

Такая схема (Фиг. 1) обеспечивает:

— измерение показателей артериального давления (систолическое, диастолическое, среднее артериальное давление);

— поддержание требуемого давления в манжете, при котором осуществляется регистрация пульсовой волны;

— определение характерных параметров пульсовой волны – среднего значения давления пульсовой волны за период времени от начала пульсовой волны до дикротического подъема и максимального значения давления пульсовой волны;

— вычисление ударного объема сердца.

Согласно изобретению регистрацию пульсовой волны осуществляют при окклюзионном давлении в манжете, равном среднему артериальному давлению крови. Этот процесс иллюстрирует Фиг. 2, на которой представлены график изменения давления в пневмокамере 2 манжеты 1, созданное компрессором 3, и график регистрируемого изменения давления в манжете 1, вызванного пульсациями протекающей по плечевой артерии крови, что по существу является графиком давления пульсовой волны.

Вначале, в период времени компрессором 3 создается нарастающее давление в манжете 1, охватывающей плечо пациента. При достижении давления значения диастолического давления крови в плечевой артерии начинают появляться пульсации пульсовой волны, вызванные протекающей по плечевой артерии крови, что регистрирует датчик давления 4. Аналоговый сигнал с выхода датчика давления 4 поступает в АЦП 5, преобразуется в цифровой вид и поступает по шине данных в микропроцессор 6, фиксирующий значение диастолического давления . По мере нарастания давления в манжете амплитуда пульсовой волны растет, достигая максимальных значений при среднем значении артериального давления , что также фиксируется микропроцессором 6. Дальнейший рост давления в манжете ведет к пережатию плечевой артерии, при котором амплитуда пульсовой волны снижается до 0,4 от максимального значения, что соответствует значению систолического давления

В данном случае реализован известный осциллометрический метод определения параметров артериального давления, с той лишь особенностью, что в отличие от обычных тонометров, определяющих параметры артериального давления при спадающем давлении в манжете, используемая в примере осуществления способа аппаратура МГО-01 «ОПЕРПУЛЬС» обеспечивает определение параметров артериального давления в режиме нарастающего давления в манжете.

После того как значение давления в манжете 1 превысит значение систолического давления примерно на 20%, микропроцессор формирует команду на прекращение работы компрессора 3. На этом период времени определения параметров артериального давления крови завершается, после чего от микропроцессора 6 следует команда на сброс давления в манжете 1 (срабатывает специальный клапан, на Фиг. 1 не показан), и давление в манжете 1 в течение времени снижается по меньшей мере до значения меньше диастолического.

Затем в течение времени компрессор 3 нагнетает воздух в манжету 1 до значения , определенного в период времени . Согласно изобретению последующий этап (период времени ), на котором регистрируется пульсовая волна, выполняют при установленном давлении в манжете 1. Одновременно или после регистрации пульсовой волны определяют характерные значения давления пульсовой волны и вычисляют значение ударного объема сердца. Для уменьшения погрешности измерения выполняют за несколько сердечных циклов с последующим усреднением.

Характерный вид регистрируемой пульсовой волны за один сердечный цикл представлен на Фиг. 3, которая фактически соответствует переменной составляющей давления регистрируемого датчиком давления 4. Постоянная составляющая соответствует установленному в манжете давлению .

Микропроцессор 6 с заданным шагом дискретизации обрабатывает полученный от АЦП цифровой сигнал пульсовой волны, формирует пакет данных и передает его в ПК 7. Последующая обработка сигнала пульсовой волны осуществляется с помощью ПК 7, в котором установлено соответствующее программное обеспечение. При этом определяются (Фиг. 3):

— – максимальное значение давления пульсовой волны;

— момент времени дикротического подъема (позиция 20 Фиг. 3) и соответствующее значение давления

— – среднее значение давления пульсовой волны за период времени от начала пульсовой волны до дикротического подъема, которое соответствует значению заштрихованной площади 21 под кривой пульсовой волны за время от ее начала до дикротического подъема, деленной на

В итоге ПК вычисляет значение ударного объема сердца в соответствии с выражением (1), используя для этого известные априори значение площади сечения аорты – и значение ширины пневмокамеры манжеты – , а также определенные по зарегистрированной пульсовой волне среднее значение давления пульсовой волны за период времени от начала пульсовой волны до дикротического подъема – и максимальное значение давления пульсовой волны –

В целом последовательность операций способа в соответствии с настоящим изобретением может быть проиллюстрирована блок-схемой, представленной на Фиг. 4.

На первом шаге 22 в ПК 7 вводятся персональные и медицинские данные пациента, включая площадь сечения аорты, определенной предварительно, например, путем Доплер-кардиографического исследования или расчетно на основе антропометрических данных, как было указано ранее в разделе «Раскрытие сущности изобретения». Вводятся данные ширины пневмокамеры 2 используемой манжеты 1.

После того как плечо пациента охвачено манжетой 1, включается компрессор 3, создающий в пневмокамере 2 манжеты 1 воздушное давление (шаг 23). По мере роста давления в пневмокамере 2 манжеты 1 измеряются параметры артериального давления (шаг 24), как это проиллюстрировано на Фиг. 2. При этом значение постоянно сравнивается (шаг 25) с систолическим давлением и если не превышает то есть не больше чем превышение систолического давления на 20 %, то нагнетание воздуха в манжету 1 продолжается, а по достижении указанного значения компрессор 3 прекращает нагнетание и выполняется сброс давления в манжете 1 (шаг 26).

Затем компрессор 3 снова включается и нагнетает воздух в манжету 1 до среднего значения артериального давления (шаг 27), при котором выполняются последующие операции: регистрация пульсовой волны (шаг 28), определение по ней значений и (шаг 29), итоговое определение ударного объема сердца (шаг 30).

Была проведена экспериментальная проверка заявляемого способа. В эксперименте приняли участие 12 здоровых людей в возрасте от 27 до 76 лет, общее число исследований – 64, в качестве контрольных были использованы данные ударного объема сердца, полученные эхокардиографическим методом. Относительная погрешность δ способа определения ударного объема сердца в соответствии с настоящим изобретением составила:

± (0,00–0,05) – в 50 % экспериментов,

± (0,05–0,10) – в 30 % экспериментов,

± (0,10–0,15) – в 14 % экспериментов,

± (0,15–0,20) – в 6 % экспериментов,

Иными словами, в 80 % случаев погрешность измерения составила не более 10 %, что для такого рода медицинских измерений представляется очень хорошим результатом.

Дополнительно были проанализированы данные для одних и тех же пациентов, но полученные с разными манжетами. Оценивалась погрешность способа при использовании манжеты, согласованной с окружностью плеча. Были использованы манжеты производства компании Little Doctor International (S) Pte. Ltd. двух типоразмеров: взрослая плечевая средняя с размером пневмокамеры (длина х ширина, в мм) 240х120 и плечевая большая манжеты с соответствующим размером пневмокамеры 310х150. Результаты сведены в таблицу.

Пациент № Окружность плеча, мм Размеры пневмокамеры манжеты, длина х ширина, мм Ударный объем сердца, мм³ δ, % Контрольный Изобретение 2 460 240 х 120 86,52 74,59 -13,8 2 460 310 х 150 86,52 88,41 2,2 7 410 240 х 120 79,77 67,55 -15,3 7 410 310 х 150 79,77 80,26 0,6 6 310 240 х 120 60,40 59,03 -2,3 6 310 310 х 150 60,40 69,86 15,6

Как можно видеть, при использовании манжеты, согласованной с окружностью плеча, погрешность составляет не более ±2,3 %, тогда как при использовании несогласованной с окружностью плеча манжеты погрешность превышает ±13,8 %.

Для специалиста понятно, что возможны иные технические средства, с помощью которых можно осуществить настоящее изобретение. В частности, это может быть специализированное устройство, включающее компрессор, датчик давления и измерительный блок на базе программируемого микропроцессора, способный управлять работой компрессора, определять параметры артериального давления и вычислять по пульсовой волне ее характеристические параметры и ударный объем сердца. Также может быть использовано любое оборудование, предназначенное для измерения артериального давления с использованием окклюзионной манжеты и управляемого компрессора. Для этой цели такое оборудование может быть либо дополнено специализированным измерительным блоком, либо перепрограммировано для выполнения последовательности операций, как это проиллюстрировано Фиг. 4.

Иллюстрации к изобретению RU 2 790 766 C1

Реферат патента 2023 года Способ определения ударного объема сердца человека

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано для определения ударного объема сердца. Выполняют регистрацию пульсовой волны с помощью датчика давления, охватывающего плечо, при окклюзионном давлении в манжете, равном среднему артериальному давлению крови. Ударный объем сердца определяют как , где – площадь сечения аорты, – ширина пневмокамеры манжеты, – среднее значение давления пульсовой волны за период времени от начала пульсовой волны до дикротического подъема, – максимальное значение давления пульсовой волны. Способ позволяет определить ударный объем сердца с использованием привычных технических средств за счет оценки совокупности наиболее значимых показателей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 790 766 C1

1. Способ определения ударного объема сердца человека, при котором регистрируют пульсовую волну с помощью датчика давления, установленного с возможностью регистрации давления в манжете, охватывающей плечо, при окклюзионном давлении в манжете, равном среднему артериальному давлению крови, а ударный объем сердца определяют как

где – площадь сечения аорты,

– ширина пневмокамеры манжеты,

– среднее значение давления пульсовой волны за период времени от начала пульсовой волны до дикротического подъема,

– максимальное значение давления пульсовой волны.

2. Способ по п. 1, при котором используют манжету, согласованную с окружностью плеча.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2790766C1

Заболотских Игорь Борисович
Григорьев Сергей Валентинович
Данилюк Павел Иванович
Трембач Никита Владимирович

Лавринов Александр Валерьевич
Недосекин Владислав Вячеславович
Глинкин Евгений Иванович

Недосекин Владислав Вячеславович
Лавринов Александр Валерьевич
Глинкин Евгений Иванович

Ударный объем крови

102 KB

Немаловажными показателями деятельности сердца, отражающими его производительность, являются величины ударного и минутного объемов крови (УОК и МОК). В практике существуют разные методы определения УОК, среди которых широкое распространение получил реографический метод.

Разновидностью данного метода является тетраполярная грудная реография, которая используется для определения сердечного выброса (Kubicek et al., 1966; Дмитриева Н.Г., 1975; Осколкова М.К., 1988). Метод реографии основан на регистрации колебаний полного электрического сопротивления тканей, связанных с изменениями их кровенаполнения. Так как изменения кровенаполнения происходят постепенно и синхронно с сердечными сокращениями, следовательно, электрическое сопротивление тканей меняется синхронно с сердечной деятельностью. Пропуская через тело испытуемого безвредный и неощутимый ток высокой частоты и малой силы, регистрируется изменение сопротивления — импеданс тканей (Nyboer J., 1950; Пушкарь Ю.Т. с соавт., 1977, 1986; Акулова Ф.Д., 1986; Осколкова М.К., 1988).

Используемый метод, его точность и воспроизводимость измерений, безболезненность, безвредность, простота и доступность для практического применения делают его одним из наиболее перспективных в спортивной медицине и физиологии для определения ударного объема крови (Вульфсон И.Н., 1977; Абзалов Р.А., 1985, 1997; Бадаква А.М., 1989; Ишмухаметов И.В., 1993; Земцовский Э.В. с соавт., 1990; Земцовский Э.В., 1995; Ванюшин Ю.С., Ситдиков Ф.Г., 1997; Нигматуллина Р.Р., 1998; Павлова О.И., 1997; Абзалов Р.А., 1998).

Мы использовали тетраполярную схему наложения электродов, предложенную Kubicek W.G. (1966), в модификации Пушкаря Ю.Т. с соавт. (1977). При этом два электрода, токовые, накладывали на шейную и брюшную области испытуемого, а съемные электроды (снимающие разность потенциалов) накладывали на шею, чуть ниже токового электрода, и на грудную клетку, на уровне мечевидного отростка. При таком наложении электродов уменьшается взаимодействие токов при регистрации реограммы и увеличивается глубинность исследования (Осколкова М.К., Красина Г.А., 1980). При регистрации реограммы использовались гибкие ленточные электроды.

Запись реографических кривых осуществляли с помощью плетизмографа РПГ 2-02 и многоканального регистратора.

Величину УОК рассчитывали по формуле: УОК=К х р х L 2 /z 2 х Ad х Tu.

Исходя из величины УОК, пульса и АД рассчитывали минутный объем крови (МОК): МОК=УОК х ЧСС.

Полученные нами данные показали следующие величины: у спринтеров УОК в покое равен 66,53±4,52; УОК после нагрузки — 128,076±9,32; МОК в покое равен 4,43±0,394; МОК после нагрузки — 22,06±1,398. У стайеров УОК в покое равен 61,89±2,82; УОК после нагрузки — 125,06±10,04; МОК в покое равен 3,645±0,224; МОК после нагрузки — 20,59±1,68.

Особенности центральной гемодинамики у лиц молодого возраста в зависимости от отличий фактической частоты сердечных сокращений Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

Аннотация научной статьи по клинической медицине, автор научной работы — Спицин А. П., Кушкова Н. Е., Колодкина Е. В

Оценивали показатели системной гемодинамики (артериальное давление АД, ударный объем крови УОК, периферическое сосудистое сопротивление ОПСС, сердечный индекс СИ и другие) у 41 студента старших курсов, возраст 21-26 лет. Установлено, что большинство показателей центральной гемодинамики значимо зависит от характера отличий фактической ЧСС от ее должных значений. Показано, что такие важнейшие показатели гемодинамики, как УОК, СИ были достоверно меньше, а диастолическое АД, ОПСС больше у лиц с ЧСС, превышающей ее должную величину. Выявлены значимые особенности корреляционных взаимосвязей между параметрами центральной гемодинамики в зависимости от ЧСС. Выявленные особенности гемодинамики в зависимости от характера расхождений фактической и должной ЧСС подтверждают важность оценки и понимания значимости такого простого параметра.

Features of central hemodynamics of young adults depending on variations of actual heart rate

Indicators of systemic hemodynamics were evaluated. Those were blood pressure (BP), shock volume of the blood (SVB), peripheral vascular resistance (PVR), cardiac index (CI) and others. They were evaluated in 41 students. Their age was between 21 and 26 years. It was determined that the majority of central hemodynamics indicators importantly depend on the character of differences of actual frequency of heart rates and their meanings. The most important indicators of hemodynamics such as shock volume of the blood and heart index were lower and diastolic arterial blood pressure and peripheral vascular resistance were higher in people with heart rates higher than required normal heart rates.

Important peculiarities of correlative interconnections between parameters of central hemodynemics depending on heart rates were revealed. The above peculiarities of hemodynemics depending on the character of differences of actual and normal heart rates confirm the importance of evaluation and understanding of such a simple parameter.

Текст научной работы на тему «Особенности центральной гемодинамики у лиц молодого возраста в зависимости от отличий фактической частоты сердечных сокращений»

июль IW (304) ЗНиСО

= ОСОБЕННОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ У ЛИЦ

МОЛОДОГО ВОЗРАСТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОТЛИЧИЙ = ФАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

)= А.П. Спицин, Н.Е. Кушкова, Е.В. Колодкина

t^ ФГБОУ ВО Кировский ГМУ Минздрава России,

^Т ул. Карла Маркса,112, г. Киров, 610998, Россия

Оценивали показатели системной гемодинамики (артериальное давление — АД, ударный объем крови — УОК, периферическое сосудистое сопротивление — ОПСС, сердечный индекс — СИ и другие) у 41 студента старших курсов, возраст 21-26 лет.

Установлено, что большинство показателей центральной гемодинамики значимо зависит от характера отличий фактической ЧСС от ее должных значений. Показано, что такие важнейшие показатели гемодинамики, как УОК, СИ были достоверно меньше, а диастолическое АД, ОПСС — больше у лиц с ЧСС, превышающей ее должную величину.

Выявлены значимые особенности корреляционных взаимосвязей между параметрами центральной гемодинамики в зависимости от ЧСС. Выявленные особенности гемодинамики в зависимости от характера расхождений фактической и должной ЧСС подтверждают важность оценки и понимания значимости такого простого параметра.

Ключевые слова: студенты, центральная гемодинамика, частота сердечных сокращений.

A.P. Spitsyn, N.E. Kushkova, E.V. Kolodkina □ FEATURES OF CENTRAL HEMODYNAMICS OF YOUNG ADULTS DEPENDING ON VARIATIONS OF ACTUAL HEART RATE

□ Kirov State Medical University of the Ministry of Health of Russia, 112, Karl Marx str., Kirov, 610998, Russia.

It was determined that the majority of central hemodynamics indicators importantly depend on the character of differences of actual frequency of heart rates and their meanings. The most important indicators of hemodynamics such as shock volume of the blood and heart index were lower and diastolic arterial blood pressure and peripheral vascular resistance were higher in people with heart rates higher than required normal heart rates.

Нормальное состояние организма определяется оптимальным соотношением морфологических характеристик, гемодинамических параметров и особенностей вегетативной регуляции. В последнее время возрос интерес к изучению показателей центральной гемодинамики в связи с тем, что в последние годы отмечается явная тенденция к «омоложению» ряда патологий. Кризовое течение гипертонической болезни отмечено у 25,5 % юношей и 11 % девушек, отмечаются случаи инфаркта миокарда в молодом возрасте [4].

Особое внимание кардиологов привлекает показатель, для определения которого не требуется применения какой-либо аппаратуры -частота сердечных сокращений (ЧСС). Главная проблема состоит в отсутствии согласованного мнения о том, что считать повышенной или пониженной ЧСС [3].

Цель исследования — изучить особенности центральной гемодинамики у лиц молодого возраста в зависимости от отличий фактической частоты сердечных сокращений от ее должных значений.

Материалы и методы. В ходе работы обследован 41 студент (15 юношей и 26 девушек) в возрасте 21-26 лет (средний возраст 21,7 ± 0,64 года). В соответствии с этическими принципами при проведении исследований на лю-

дях все испытуемые добровольно дали информированное согласие в письменном виде. С помощью автоматического тонометра OmronMlPlus (Япония) регистрировали частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин), систолическое (САД, мм рт. ст.) и диастолическое (ДАД, мм рт. ст.) артериальное давление. Уровень нормального артериального давления определяли в соответствии с рекомендациями ACC и AHA по артериальной гипертензии 2017 года [6].

Студенты были распределены на 2 группы: в первую группу вошли 26 лиц, у которых фактическая ЧСС была ниже должных значений (ЧСС < ДЧСС), вторую группу составили 15 человек с ЧСС выше должных значений (ЧСС >ДЧСС). Обе группы были сопоставимы по возрасту включенных в них студентов.

Пульсовое артериальное давление (ПД, мм рт. ст.) определяли как разницу между САД и ДАД. Ударный объем (УО) рассчитывали по формуле Старра [11]: УО = 101 + 0,5 х ПД -0,6 хАДД — 0,6 х В, где В — возраст, в годах.

Для комплексной оценки гемодинамики определяли минутный объем крови (МОК, л/мин): МОК = УОК х ЧСС. Этот показатель позволяет характеризовать как силу, так и частоту сердечных сокращений. Среднее гемодинамичес-кое артериальное давление (СрГД, мм рт. ст.), которое помогает определить выраженность

ЗНиСО ИЮЛЬ IW (304)

централизации в управлении работой системы кровообращения, определяли по формуле [7]: СрГД = АДД + (ПД/3). Сердечный индекс (СИ, л/мин/м ) рассчитывали по формуле: СИ = = УИ х ЧСС, где УИ (мл/м2) — ударный индекс; рассчитываемый по формуле: УИ = УОК/ППТ, где ППТ (м ) — площадь абсолютной поверхности тела, которую определяли по формуле Дюбуа: ППТ = 0,007184 х МТ0,423 х ДТ0,725, где МТ — масса тела, в кг, ДТ — длина тела, в см. УИ помогает определить, насколько ударный объем крови соответствует индивидуальным антропометрическим данным. Сердечный индекс — это показатель, достаточно точно отражающий хроно- и интротропную составляющие работы левого желудочка у конкретного человека.

Значение общего сосудистого сопротивления (ОПС) рассчитывали по формуле Пуазейля [7]: [(АДД + 1/зПД) х 1 333 х 60]/МО, где 1 333 -коэффициент перевода в дины, 60 — число секунд в минуте. ОПС отражает состояние сосудов большого круга кровообращения и определяет постнагрузку на левые отделы сердца и обратно пропорционально изменениям со стороны сердечного выброса. Уровень удельного периферического сопротивления (УПС) рассчитывали по формуле: СрГД/СИ. УПС более точно отражает состояние сосудистого русла с учетом антропометрических характеристик обследуемого.

Полученные значения показателей центральной гемодинамики сравнивали с их должными значениями. Должные показатели рассчитывали с использованием базовой формулы должного минутного объема крови (ДМО, л/мин), предложенной Н.Н.

Савицким, с учетом уровня основного обмена, ДМО = ДОО/281, где ДОО — это должный основной обмен, рассчитываемый по формулам Гарриса — Бенедикта (учитывает пол, возраст и массу тела). Соотношение (МОКфакт/ДМОК) х 100 % позволяет оценить отклонения реального сердечного выброса от «идеального» для данного пациента с учетом его возраста, пола, роста и массы.

Формулы для расчета остальных должных значений приведены ниже. Должный ударный индекс (ДУОК, мл): ДУОК/ППТ. Должный сердечный индекс (ДСИ, мл/м2): ДМОК/ППТ. Должное общее периферическое сосудистое сопротивление (ДОПСС, дин х с х см-5): (80 х СрГД)/ДМОК. Должное удельное периферическое сопротивление (ДУПСС, у.е.): СрГД/ДСИ.

Суммарный результат влияний вегетативной нервной системы на сердечный ритм оценивали по уровню ЧСС в положении лежа. При уровне ЧСС от 61 до 74 уд ./мин считали, что вегетативный баланс в норме (нормотония), значения выше 74 уд ./мин свидетельствовали о преобладании симпатической нервной системы (сим-патикотонии), при уровне ЧСС ниже 61 уд./мин определяли повышенный уровень вагусных влияний на ритм сердца (ваготония) [2]. Рассчитывали Вегетативный индекс Кердо по формуле: ВИ = (1 — ДАД/ЧСС) х 100 [10]. При полном вегетативном равновесии (нормо-

тонии) сердечно-сосудистой системы он равняется 0. При положительных значениях коэффициента делают вывод о преобладании симпатических влияний, при отрицательных — о повышенном парасимпатическом тонусе [5].

Статистическая обработка результатов проведена с использованием MS Excel и Statistica Advanced 10 for Windows RU, лицензионный номер 136-394-673 [8]. Оценка нормальности распределения количественных данных выполнена с применением критерия Шапиро — Вилка. Определяли средние значения (М) и ошибку среднего (m).

Результаты представлены в виде М ± m. При нормальном распределении переменных для определения различий между двумя независимыми группами использовали t-критерий Стьюдента, в случае неподтверждения гипотезы о нормальном распределении -критерий Манна — Уитни. Проверку гипотезы о наличии связи между переменными, ее степени и направления проводили с использованием коэффициентов корреляции Пирсона (при нормальном распределении значений) и Спирмена (в случае ненормального распределения). Достоверными считали различия и корреляции при уровне значимости p < 0,05.

Результаты исследования. Основным результатом исследований явилось то, что показатели центральной гемодинамики у студентов с одинаковым доминирующим ваготоническим типом регуляции достоверно различались в зависимости от отклонений фактической ЧСС от должной частоты сердечных сокращений.

июль IW (304) ЗНиСО

ла больше ДЧСС, минутный объем крови составлял всего 76,81 ± 3,15 % от должного значения. Можно предположить, что в первой группе основной вклад в минутный объем крови происходит за счет ударного объема крови, а во второй группе — за счет частоты сердечных сокращений. Это подтверждается различиями в корреляционных связях между основными показателями гемодинамики в группе 1 и 2 (табл. 2).

Отметим, что МОК является интегральной характеристикой кровообращения и направлен на обеспечение метаболических потребностей организма. Однако более высокий в состоянии покоя уровень МОК в группе 2 может свидетельствовать об энергетически менее выгодном функционировании сердечно-сосудистой системы. В первой группе (ЧСС < ДЧСС) нет достоверной связи между ЧСС и МОК, а во второй группе аналогичная корреляционная связь оказалась сильной (г = 0,93, р = 0,014). В то же время в первой группе корреляционная связь между УО и МОК более сильная по сравнению со второй группой (табл. 2). Кроме того, в группе 1 ЧСС тесно связана с ДАД, а в группе

Поддержание более высокой ЧСС во второй группе, по сравнению с должными значениями, вероятно, связано с высоким сосудистым сопротивлением (36,94 ± 2,04 дин х с- х см- в сравнении с 29,05 ± 1,23 дин х с- х см- в первой группе, р = 0,004). На это указывает отрицательная корреляционная связь между ЧСС и общим периферическим сосудистым сопротивлением (г = -0,75, р = 0,08).

В первой группе такой связи между ЧСС и ОПСС не обнаружено (табл. 2). Обращают на себя внимание и различия в корреляционных связях между ЧСС и диастолическим давлением. В первой группе эта связь оказалась сильной и положительной, а во второй группе она оказалась незначимой. Корреляционная связь между ЧСС и УОК в первой группе отрицательная (г = -0,66, р = 0,044).

Складывается предположение, что увеличение ЧСС в первой группе одновременно ведет к росту диастолического давления, снижению ударного объема крови и является нецелесообразным. Несмотря на то, что ЧСС в группе 2 была больше, чем в группе 1, сердечный индекс был достоверно меньше (табл. 1).

2 — с САД (табл. 2).

Таблица 1. Показатели центральной гемодинамики у студентов с ваготоническим типом автономной нервной системы в зависимости от исходной ЧСС (M ± m) Table 1. Central hemodynamic parameters in students with vagotonic type of autonomic nervous system

depending on the initial heart rate (M ± m)

Показатели Группы Р

САД, мм рт. ст. 110,9 ± 1,44 115,6 ± 1,66 0,08

ДАД, мм рт. ст. 66,69 ± 1,230 74,80 ± 1,31 0,0015

ЧСС, уд./мин 58,80 ± 0,81 69,6 ± 1,71 0,00001

УОК, мл 70,07 ± 1,55 63,08 ± 0,71 0,017

МОК, мл/мин 4108 ± 69,94 4389 ± 108,0 0,069

ПД, мм рт. ст. 44,02 ± 1,64 40,8 ± 1,11 0,0003

СрГД, мм рт. ст. 81,42 ± 1,05 88,4 ± 1,34 0,0018

СИ, л/мин 2,86 ± 0,09 2,42 ± 0,12 0,016

УПС, дин х с-1 х см-5 29,05 ± 1,23 36,94 ± 2,04 0,004

АП, балл 1,79 ± 0,04 2,12 ± 0,08 0,19

Примечание: n — количество испытуемых, p — различия между группами

Таблица 2. Корреляционные зависимости между показателями гемодинамики у студентов старших курсов c ваготоническим типом регуляции в зависимости от исходной ЧСС

Table 2. Correlation between hemodynamic parameters in senior students with vagotonic type of regulation depending on the initial heart rate

Коррелируемые показатели ЧСС < ДЧСС) ЧСС >ДЧСС

ЧСС — МОК -0,27 0,26 0,93 0,014

ЧСС — ОПСС 0,25 0,6 -0,75 0,08

УО — МОК 0,75 0,09 0,57 0,22

УО -ОПСС -0,84 0,00001 -0,75 0,083

МОК — ОПСС -0,85 0,029 -0,94 0,005

САД — ДАД 0,26 0,8 0,71 0,23

САД — ОПСС 0,13 0,82 -0,44 0,38

ДАД — ОПСС 0,88 0,006 0,37 0,46

ЧСС — САД -0,09 0,17 0,89 0,05

ЧСС — ДАД 0,63 0,006 0,46 0,6

ЧСС — УО -0,66 0,044 0,32 0,7

УПСС- СИ -0,94 0,028 -0,98 0,019

Заключение. В настоящем исследовании мы установили, что большинство показателей центральной гемодинамики (САД, ДАД, УОК, СИ, ОПСС) достоверно отличаются в зависимости от характера отличий фактической ЧСС от ее должных значений. Такие важнейшие показатели гемодинамики, как УОК, СИ, были достоверно меньше, а ДАД, ОПСС — больше у лиц, у которых фактическая ЧСС превышала должную. Корреляционные связи между показателями сердца и гемодинамики отличаются в зависимости от фактической ЧСС.

Наши данные могут оказаться полезными в понимании значимости ЧСС как фактора риска будущих сердечно-сосудистых катастроф. Вероятно, необходимы настойчивые усилия по внедрению в сознание врачей всех специальностей понимания значимости такого простого параметра.

ЛИТЕРАТУРА (п. 9-11 см. References)

1. Агаджанян Н.А., Баевский Р.М., Берсенева А.П.

Проблемы адаптации и учение о здоровье. М.: Изд-во РУДН, 2006. 284 с.

2. Баевский Р.М., Кириллов О.Н., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. 221 с.

3. Кобалава Ж.Д. Клинико-прогностическое значение повышенной частоты сердечных сокращений и ее коррекции при артериальной гипертонии // РМЖ «Кардиология». 2013. № 3. С. 27-34.

4. Минасян С.М. Изменение кардиогемодинамических показателей и ритма сердца студентов под воздействием учебной нагрузки // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2006. Т. 92.

С. 817-826.

5. Новожилов Г.Н., Давыдов О.В., Мазуров К.В. Вегетативный индекс Кердо как показатель первичного приспособления к условиям жаркого климата // Военно-медицинский журнал. 1969. № 86. С. 68-69.

6. Новые клинические рекомендации ACC и AHA по артериальной гипертензии 2017 года: [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.medvestnik.ru/content/ news/ACC-AHA-izmenilas-klassifikaciya-arterialnoi-gipertenzii.html (дата обращения: 07.06.2018).

7. Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. Л.: Медицина, 1974. 307 с.

8. Халафян А.А. Современные статистические методы медицинских исследований. М.: ЛКИ, 2008. 320 c.

1. Agadzhanjan N.A., Baevskij R.M., Berseneva A.P. Proble-my adaptatsii i uchenie o zdorov’e [Problems of adaptation and health study]. Moscow: RUDN Publ., 2006, 284 p. (In

2. Baevskij R.M., Kirillov O.N., Kletskin S.Zh. Matemati-cheskij analiz izmenenij serdechnogo ritma pri stresse [Mathematical analysis of changes in heart rate under stress]. Moscow: Nauka Publ., 1984, 221 p. (In Russ.)

3. Kobalava Zh.D. Kliniko-prognosticheskoe znachenie po-vyshennoj chastoty serdechnykh sokrashchenij i ee korrek-tsii pri arterial’noj gipertonii [Clinical prognostic value of increased heart rate and its correction in arterial hypertension]. RMZh «Kardiologija», 2013, no. 3, pp. 27-34. (In Russ.)

4. Minasjan S.M. Izmenenie kardiogemodinamicheskikh po-kazatelej i ritma serdca studentov pod vozdejstviem ucheb-noj nagruzki [Changes in cardiohemodynamic parameters and heart rate of students under the influence of training load]. Rossijskij fiziologicheskij zhurnal im. I.M. Sechenova, 2006 vol.

92, pp. 817-826. (In Russ.)

5. Novozhilov G.N., Davydov O.V., Mazurov K.V. Vegeta-tivnyj indeks Kerdo kak pokazatel’ pervichnogo prispo-soblenija k uslovijam zharkogo klimata [Vegetative Kerdo index as an indicator of the primary adaptation to the hot climate]. Voenno-meditsinskij zhurnal, 1969, no. 86, pp. 68-69. (In Russ.)

6. Novye klinicheskie rekomendatsii ACC i AHA po arterial’noj gipertenzii 2017 goda [2017 ACC/AHA Hypertension Guidelines]. Available at: https://www.medvestnik.ru/ content/news/ACC-AHA-izmenilas-klassifikaciya-arterialnoi-gipertenzii.html (accessed 07.06.2018). (In Russ.)

7. Savitskij N.N. Biofizicheskie osnovy krovoobrashchenija i klinicheskie metody izuchenija gemodinamiki [Biophysical bases of blood circulation and clinical methods of hemody-namics study]. L.: Meditsina Publ., 1974, 307 p. (In Russ.)

8. Khalafjan A.A. Sovremennye statisticheskie metody med-itsinskikh issledovanij [Modern statistical methods in medical research]. Moscow: LKI Publ., 2008, 320 p. (In Russ.)

9. Van Lieshout, J.J. Syncope, cerebral perfusion and oxygenation / J.J. Van Lieshout, W. Wieling, J.M. Karemaker // J. Ap-pl. Physiol. 2003. V. 94.

P. 833.

10. Kerdo, I. Ein aus Daten der Blutzirkulation kalkulierter Index zur Beurteilung der vegetativen Tonuslage / I. Kerdo // Actaneurovegetativa. 1966. Bd. 29, № 2. P. 250-268.

11. Starr, Y. Clinical test as simple method of estimating cardiac stroke volume from blood pressure and age / Y. Starr // Circulation. 1954. № 9. P. 664.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Спицин Анатолий Павлович, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патофизиологии ФГБОУ ВО Кировский ГМУ Минздрава России e-mail: [email protected]

Spitsyn Anatoliy, Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Pathophysiology of Kirov State Medical University of the Ministry of Health of Russia e-mail: [email protected]

Что такое ударный объем крови и его значение для здоровья

Способ определения ударного объема сердца человека Российский патент 2023 года по МПК A61B5/29

Похожие патенты RU2790766C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 790 766 C1

Реферат патента 2023 года Способ определения ударного объема сердца человека

Формула изобретения RU 2 790 766 C1

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2790766C1

Ударный объем крови

Аннотация научной статьи по клинической медицине, автор научной работы — Спицин А. П., Кушкова Н. Е., Колодкина Е. В

Похожие темы научных работ по клинической медицине , автор научной работы — Спицин А. П., Кушкова Н. Е., Колодкина Е. В

Features of central hemodynamics of young adults depending on variations of actual heart rate

Текст научной работы на тему «Особенности центральной гемодинамики у лиц молодого возраста в зависимости от отличий фактической частоты сердечных сокращений»