Способ оценки функционального состояния больных стенокардией

 

Изобретение относится к медицине, кардиологии, функциональной диагностике. Сущность: по кривым изменения частоты сердечных сокращений (ЧСС) и положения сегмента ST ЭКГ выделяют фазы готовности, развития и исчезновения ишемии, для которых математическим способом вычисляют относительные кривые доставки, потребности и потребления миокардом кислорода, а также относительные величины степени снижения коронарного кровотока, кислородного резерва, кислородного долга, пороговой мощности физической нагрузки по оригинальным математическим формулам. Способ позволяет оценивать функциональные состояния больных стенокардией при выполнении физической нагрузки на основе величин степени снижения коронарного кровотока, кислородного резерва, кислородного долга, пороговой мощности физической нагрузки. 2 ил.

Способ относится к медицине, в частности к кардиологии. Оценка функционального состояния больных стенокардией необходима для верификации диагноза, динамического наблюдения, определения результатов лечения и проведения экспертизы трудоспособности. Традиционно эта оценка осуществляется путем определения величины, характеризующей потребность миокарда в кислороде, в момент регистрации ишемии миокарда при нагрузочной пробе. Известно, что показателями, косвенно характеризующими потребность миокарда в кислороде, являются частота сердечных сокращений (ЧСС), или произведение ЧСС x систолическое артериальное давление (АДС), или произведение ЧСС x АДС x ударный объем. Так в работе (Coronary Heart Disease, Exercise Testing and Cardiac Rehabilitation Miami: Florida, 1977, pp.103 105) показано, что между ЧСС и потребностью миокарда в кислороде g(t) существует линейная связь mg(t) ЧСС(t) (1) Аналогичные зависимости в пределах субмаксимальных физических нагрузок получены для ЧСС x АДС и ЧСС x АДС x ударный объем (Gobel F. Nordstrom L. Nelson R. Gorgensen C. Wang J. The rate pressure product as an index of myocardial oxygen consumption during exercise in patients with angina pectroris. Circulation, 1978 57, p.549 556).

Известен способ оценки функционального состояния больных стенокардией (Аронов Д.М. Сидоренко Б.А. Лупанов В.П. и др. Актуальные вопросы классификации больных ишемической болезнью сердца. //Кардиология, 1982, т.22, N1, с. 5 10), заключающийся в том, что проводят нагрузочный тест, регистрируют электрокардиограмму (ЭКГ). Нагрузку проводят до появления значимых (смещение сегмента ST≥ 100 мкВ горизонтальной или косонисходящей формы, или ≥ 150 мкВ косовосходящей формы) ЭКГ признаков ишемии миокарда. В конце пробы измеряются ЧСС, АДС, определяют ЧСС x АДС и определяют мощность пороговой нагрузки, т. е. нагрузки, при которой регистрировалось значимое смещение сегмента ST.

На основе величины ЧСС x АДС на высоте нагрузки или ее пороговой мощности больного относят к одному из 4-х функциональных классов.

Однако этот способ не точен даже не столько из-за того, что авторами не четко определены критерии прекращения пробы, сколько из-за того, что величина ЧСС x АДС определяется в произвольные моменты времени ишемической реакции. Действительно, проведенные в последние годы исследования показали, что основные гемодинамические показатели, определенные в произвольные моменты времени нагрузочной пробы, зависят от параметров физической нагрузки (О.Н. Симонова, Б. Е. Бондаренко. Исследование влияния параметров физической нагрузки на динамику развития ишемической реакции у больных стабильной стенокардией //Кардиология, 1991, т. 31, N5, с.21 25; В.П. Померанцев, Ю.С. Мдинарадзе, Е. А. Прохорович, Ю.А. Васюк. Определение миокардиального резерва при эргометрии //Кардиология, 1981. Т.21, N9, с.68 72), тогда как функциональное состояние сердца у больных стенокардией не зависит от внешних факторов. Кроме того, при решении классификационных задач должны быть использованы только независимые признаки. Поэтому предложения авторов применять для оценки функционального состояния произведение ЧСС x АДС на высоте нагрузки и мощности пороговой нагрузки не совсем удачно, так как между этими величинами существует причинно-следственная связь.

Известен способ оценки функционального состояния больных стенокардией, выбранный нами в качестве прототипа (О.Н. Симонова, В.С. Морошкин, С.В. Родионов. Способ оценки функционального состояния больных стенокардией //Положение по изобретению N 4651478, 1989), заключающийся в том, что проводят нагрузочную пробу до достижения ЭКГ-признаков ишемии миокарда, регистрируют непрерывно ЧСС, положение сегмента ST, систолическое АД, а значение для расчета ЧСС x АДС берут в начале сегмента ST. Этот способ учитывает патогенетические особенности возникновения ишемии миокарда. Единственным фактором, определяющим гемодинамические показатели, независимые от мощности и длительности физической нагрузки и соответствующие моменту начала смешения сегмента ST, является реализация условия возникновения ишемии именно в это время. Но ограничением этого способа является то, что он не учитывает особенности формирования ишемической реакции, зависящие от условий кислородного обеспечения миокарда.

Известно, что в покое количество доставляемого кислорода миокарду (Q0) превышает его потребление (q0) в среднем на 25% (Epstein S.E. Thonas F. Talbot T. Dynamic coronary tone in precipitation, exacerbation and reilef of angina pectoris //Amer. g. Cardiol. 48, N 4-797-805 (1981)). Естественно, в этом случае потребление миокардом кислорода совпадает с его потребностью (q0), которая обеспечивается механизмом доставки кислорода. В норме кривые, отражающие процессы доставки, потребности и потребления миокардом кислорода, монотонно возрастают в пределах субмаксимальных физических нагрузок (Amsterdam E.A. Hughes G.Z. De Maria A.M. Indirect assessment of myocardial oxygen consumption in the evaluation of mechanisms and therapy of angina pectoris //Amer. g. Cardiol. V.33, N 6737 743(1974); Cohn P.F. Gorlin R. - Abnormalities of left ventricular function associated with the anginal state //Circulation V. 46, 1065 81 (1972)), достигая стабилизации величин Q(t), q(t), g(t) на новом уровне, зависящем от мощности (W) физической нагрузки. В случае, когда потребность миокарда в кислороде полностью обеспечивается необходимым количеством кислорода, кривые доставки и потребности миокарда в кислороде не пересекаются.

В случае ишемии миокарда потребность миокарда в кислороде не может быть обеспечена необходимым кровотоком вследствие статического или динамического сужения венечных сосудов. Это обстоятельство является причиной для пересечения кривых доставки и потребности миокарда в кислороде, которые по-прежнему являются монотонными. Как известно, момент возникновения ишемии миокарда практически совпадает во времени с началом смещения сегмента ST на ЭКГ (Maseri A. Chierchia S. Coronary artery spasm: demonstration, definition, diagnosis and consequences //Prog. Cardiovasc. Dis. V.25, N 3, 169 192 (1982)).

Кроме того, вследствие монотонного изменения кривых условия ишемического начала смещения сегмента ST, так же как и начала его исчезновения, могут быть реализованы только в двух точках соответственно (M и N). Все три кривые, характеризующие кислородное обеспечение миокарда, пересекутся в этих точках. Таким образом, в каждой из указанных точек величины доставки, потребности и потребления миокардом кислорода равны между собой. Тогда в случае совпадения величин, характеризующих эти точки, можно считать, что кровоток одинаков. Если условия исчезновения ишемии миокарда отличаются от условий ее возникновения, то это может свидетельствовать только об изменении тонуса коронарных артерий за время нагрузки. Использование при оценке функционального состояния больных стенокардией сопоставления условий возникновения и исчезновения ишемии миокарда позволит выделить лиц с динамической коронарной обструкцией.

Наличие точек, совпадающих с моментами возникновения и исчезновения ишемического смещения сегмента ST, позволяет выделить три фазы ишемии миокарда, наблюдаемые при физической нагрузке: 1. 1-я фаза готовности к ишемии: она продолжается от начала нагрузки t 0 до момента возникновения ишемии миокарда t t_m. В этой фазе кривая доставки кислорода миокарду превышает его потребность (Q > q). Момент окончания этой фазы характеризуется пересечением кривых. Когда коронарный кровоток оказывается достаточным для обеспечения миокарда кислородом, потребление кислорода совпадает с его потребностью при условии нормального функционирования систем, обеспечивающих транспорт кислорода. Эта фаза характеризует кислородный резерв, определяемый площадью между кривыми потребности и доставки кислорода миокарду (при пороговой мощности нагрузки).

2. 2-я фаза развития ишемии: от начала депрессии сегмента ST t t_m до его максимума t t_N. В этой фазе кривая потребности миокарда в кислороде превышает кривую его доставки, отражая дефицит кислорода в миокарде. Начиная с момента возникновения ишемии миокарда, кривая потребления миокардом кислорода совпадает с кривой его доставки, поскольку потребление не может превысить доставку. Подобный характер кривой потребления кислорода миокардом согласуется с результатами других авторов (Gobel F. Nordstrom L. Nelson R. The rate-pressure product as an index of myocardial oxygen consumption during exercise in patlets with angina pectoris //Circulation, V. 57, 549(1978), показавшими, что у больных ишемической болезнью сердца величина потребления кислорода значительно ниже, чем у здоровых лиц, при одних и тех же значениях произведения ЧСС x АДС, характеризующих потребность миокарда в кислороде.

3-я фаза исчезновения ишемии: от максимума смещения сегмента ST t t_n до его исходного уровня t t_l. В этой фазе кривая потребления кислорода расположена между кривыми доставки и потребности, отражая условия для ликвидации кислородного долга. Изучение уровня потребления кислорода миокардом у больных стенокардией свидетельствует о его повышении в восстановительном периоде нагрузочной пробы (Д. М. Аронов, Л. В. Жукова. Об адаптации к физическим нагрузкам больных ишемической болезнью сердца //Кардиология, 1985, т. 25, N 4, с.121 122).

Целью изобретения является определение относительного кислородного резерва, относительного кислородного долга, относительной степени снижения коронарного кровотока, пороговой мощности физической нагрузки у больных стенокардией.

Эта цель достигается тем, что при проведении нагрузочной пробы наряду с ЭКГ непрерывно определяются ЧСС и положение сегмента ST.

Для оценки относительного кислородного резерва, относительного кислородного долга, относительной степени снижения коронарного кровотока, пороговой мощности физической нагрузки по кривым изменения положения сегмента ST и потребности миокарда в кислороде, определенной по кривой изменения частоты сердечных сокращений любым способом, выделяются три фазы ишемической реакции: фаза готовности к ишемии от момента начала физической нагрузки до момента начала смещения сегмента ST t t_m, фаза развития ишемии от момента начала до момента достижения максимального смещения сегмента ST t t_n, фаза исчезновения ишемии от момента максимального смещения сегмента ST до момента достижения его исходного уровня; определенные значения потребности миокарда в кислороде, нормированные на их исходное значение , и измеренные значения сегмента ST, нормированные на величину максимального смещения ST s(t), в период фазы готовности к ишемии и фазы ее развития аппроксимируются любым математическим методом при заданных значениях мощности W и длительности T физической нагрузки по формулам: при условии, что в период выполнения нагрузки по формулам: при условии

в период от момента прекращения физической нагрузки до момента достижения максимального смещения сегмента ST; определении по результатам аппроксимации параметров K_q, K_Q, Q₀, c, a, q₀ и последующим вычислением относительной потребности q(t)/q_c и относительной доставки кислорода миокарду Q(t)/Q₀; вычислением
относительного кислородного резерва

относительного кислородного долга

относительной степени снижения коронарного кровотока

пороговой мощности физической нагрузки

На фиг. 1 изображены кривые доставки Q(t), потребности q(t) и потребления g(t) миокардом кислорода A у здоровых; B у больных стенокардией при нагрузке мощностью P и длительностью T (нижняя часть схемы); на фиг. 2 - реальная (--) и модельная (-"-) кривые изменения с.ST (верхняя часть графика); относительные кривые изменения ЧСС (--), доставки (-'-) и потребности (-"-) миокарда в кислороде (средняя часть графика) при нагрузке мощностью W, длительностью T (нижняя часть графика) у больного М. 57 лет.

Способ осуществляется следующим образом. Проводят нагрузочную пробу в положении больного сидя на велоэргометре (например, типа 380 B фирмы "Сименс-Элема" Швеция). Скорость вращения педалей 60 оборотов в мин. Можно проводить нагрузку и на тредмилле или другом устройстве, обеспечивающем увеличение потребности миокарда в кислороде.

Проба выполняется по следующей методике.

1. Прерывистой ступенчато-возрастающей нагрузки. Мощность первой ступени 25 Вт, длительность 3 мин. Мощность каждой последующей ступени увеличивается на 25 Вт. Перерыв между ступенями нагрузки 10 15 мин, определяемые индивидуально в зависимости от скорости восстановления до исходных уровней ЧСС и положения сегмента ST.

2. Непрерывной ступенчато-возрастающей нагрузки, начиная с 25 Вт. Длительность ступени нагрузки 2 3 мин. Затем проводится одноступенчатая нагрузка подобранной мощности и длительности (на основе результатов непрерывной ступенчато-возрастающей нагрузки выбирается такая ступень, где регистрируется значимая степень смещения сегмента ST). Выбирается любая методика.

В процессе проведения нагрузки наряду с ЭКГ непрерывно регистрируется ЧСС, положение сегмента ST при помощи автоматического анализатора (В.М. Тихоненко, В.В. Толкачев, М.Ю. Трофимов, Г.В. Гусаров. Устройство для измерения смещения интервала ST электрокардиосигнала //Бюл. "Открытия и изобретения". М. 1986, N5, с. 23 (A.c. N 4209157), а также установки, состоящей из блока усилителя электрокардиосигнала, устройства ввода, устройства вывода на ЭВМ типа IBM PC/AT-286.

Пробу прекращают при достижении значимого уровня смещения сегмента ST (смещение сегмента ST ≥ 100 мкВ горизонтальной или косонисходящей формы, или ≥ 150 мкВ косовосходящей формы).

После окончания нагрузки информация в цифровом коде вводится в ЭВМ IBM PC/AT-286, результаты отображаются на экране дисплея.

Вычисление по формулам относительных кривых доставки, потребности и потребления миокардом кислорода позволяет определить относительный кислородный долг, относительный кислородный резерв, относительную степень снижения коронарного кровотока, пороговую мощность физической нагрузки, которые стабильны, точны и объективно отражают функциональное состояние больных стабильной стенокардией.

Клинический пример.

Больному М. 57 лет, проведена нагрузочная проба по методике прерывистой ступенчато-возрастающей нагрузки. Выполнена ступень нагрузки 25 Вт 3 мин, в результате которой выявлена ишемическая реакция в виде депрессии сегмента ST в отведении А, равной 100 мкВ плоской формы, сопровождающейся ощущением "дискомфорта за грудиной", в связи с чем проба прекращена. Результаты представлены на графике (фиг. 2). (----) линии отражают изменения сегмента ST (верхняя часть графика) и ЧСС (нижняя часть графика). По моментам времени начала и максимума смещения сегмента ST на кривых ЧСС и положения сегмента ST выделяются три фазы ишемической реакции, для каждой из которых интерактивным методом осуществляется подбор кривых ЧСС и положения ST, которые изображены (-"-"-) линиями.

Затем по формулам определяются величины относительного кислородного резерва
KP 0,72
относительного кислородного долга
КД 0,81
относительной степени снижения коронарного кровотока
КН 87%
В результате коронарографии, выполненной этому больному в клинике факультетской хирургии 1 ЛОТКМИ им. И.П. Павлова, выявлено 90% сужения основной ветви левой артерии и 70% огибающей артерии.

Пороговой мощности физической нагрузки
W_пор 20 Вт,
которые точно, стабильно и объективно характеризуют функциональное состояние больных стенокардией.

Заявляемый способ оценки функционального состояния больных стенокардией по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:
1. Позволяет учитывать патогенетические особенности не только возникновения, но и исчезновения ишемии миокарда.

2. Позволяет выделить лиц с меняющимся тонусом коронарной артерии за время нагрузочной пробы.

3. Позволяет учитывать патогенетические особенности формирования ишемической реакции в ответ на нагрузку.

4. Позволяет оценивать недостаточность коронарного кровообращения на основе таких показателей, как:
1) относительный кислородный резерв;
2) относительный кислородный долг;
3) относительная степень снижения коронарного кровотока;
4) пороговая мощность физической нагрузки.

5. При использовании данного способа сводится к минимуму опасность проведения исследования для больного, так как для оценки показателей, характеризующих коронарный кровоток, используется неинвазивный метод.

Таким образом, являясь более объективным и точным, заявляемый способ позволяет улучшить качество лечебно-диагностического процесса больных стенокардией.

Формула изобретения

Способ оценки функционального состояния больных стенокардией путем проведения дозированной физической нагрузки до достижения ЭКГ-признаков ишемии миокарда и непрерывного определения частоты сердечных сокращений и положения сегмента ST, отличающийся тем, что потребность миокарда в кислороде определяют по кривой изменения частоты сердечных сокращений любым способом, выделяют три фазы ишемической реакции: фаза готовности к ишемии от момента начала физической нагрузки до момента начала смещения сегмента ST (t_m), фаза развития ишемии от момента начала до момента достижения максимального смещения сегмента ST (t_n), фаза исчезновения ишемии от момента достижения максимального смещения сегмента ST до момента достижения его исходного уровня; определенные значения потребности миокарда в кислороде, нормированные на их исходное значение и измеренные значения сегмента ST, нормированные на величину максимального смещения ST [s(t)] в период фазы готовности к ишемии и фазы ее развития аппроксимируют любым математическим методом при заданных значениях мощности W и длительности Т физической нагрузки по формулам

при условии, что

в период выполнения нагрузки по формулам

при условии

в период от момента прекращения физической нагрузки до момента достижения максимального смещения сегмента ST; определяют по результатам аппроксимации параметры K_q, K_Q, Q₀, c, a, q₀ и вычисляют относительную потребность и относительную доставку кислорода миокарду вычисляют относительный кислородный резерв по формуле

относительный кислородный долг по формуле

относительную степень снижения коронарного кровотока по формуле

пороговую мощность физической нагрузки по формуле

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2