Способ определения объема полостей желудочков сердца

 

Изобретение относится к медицине, кардиологии. Определяют площадь и длину полости желудочка в парастернальной позиции ультразвукового датчика по короткой оси чуть ниже уровня митральных клапанов. Датчик устанавливают затем апикально с четырехкамерным доступом. Изображение фиксируют. Исследуемую полость равномерно разбивают n параллельными линиями, перпендикулярно межжелудочковой перегородке. Определяют размер желудочка по длинной оси и длину каждого отрезка, заключенного между точками пересечения внутреннего контура полости указанными линиями. Объем полости вычисляется по предложенной математической формуле. Способ позволяет надежно диагностировать различного рода гипертрофии желудочков. 2 ил.

Изобретение относится к области медицины, в частности к эхокардиографическим исследованиям, и может быть использовано для получение более точных характеристик сердечно-сосудистой системы и кровенаполнения сердца.

В настоящее время в эхокардиографии отсутствует единый подход к расчету объемных показателей полостей сердца. При анализе данных ультразвукового исследования врач сам для себя определяет тот или иной метод расчета объема, исходя из своего опыта и уровня професcианализма. Важно отметить, что многие параметры кровообращения рассчитываются с использованием значения объема, и его необъективное значение может в целом повлиять на окончательный диагноз.

Разнообразие способов расчета объемов желудочковых камер вызвано сложностью их пространственной конфигурации. Это обуславливает необходимость моделирования полостей пространственной фигурой правильной геометрической формы [1] . Такая модель позволяет рассчитать объемные показатели полости, имея лишь несколько ее линейных размеров по, применительно к ней, эмпирической зависимости. В основном внимание исследователей сосредоточено на левом желудочке сердца, как имеющем наиболее правильную форму. Самым распространенным способом расчета объема левого желудочка является расчет по формуле Тейчхольца (Teickolz) где D - переднезадний размер желудочка.

Существует способ расчета [2], основанный на эллипсоидной модели а также на основе представления левого желудочка в виде эллипсоида вращения где S_D, S_L - площадь левого желудочка по длинной и короткой осям соответственно; D, L - размер полости левого желудочка по длинной и короткой осям соответственно.

Также для описания формы левого желудочка применяются гиперболоид, полусфера, усеченная сфера и другие фигуры вращения в зависимости от имеющейся патологии [2].

Основными недостаткам,и перечисленными в [1] и [2], являются 1) неадекватность отражения конфигурации нормального и патологического сердца человека; 2) несопоставимость результатов расчета объема одной полости разными методами и, как следствие, отсутствие единых критериев патологии;
3) невозможность их применения для расчета объема правого желудочка, связанная как с особенностями его ультразвуковой визуализации, так и сложностью его формы.

Свободным от некоторых перечисленных недостатков и наиболее близким к предлагаемому можно считать метод сечений - параболическое правило Симпсона (Simpson) [2] (прототип). Он основан на способе интегрального определения объема криволинейных фигур и позволяет более точно рассчитать объемные показатели полости. Он применим не только к левому желудочку, но и к правому.

Способ реализуется следующей последовательностью действий (фиг.1):
1) ультразвуковой датчик устанавливается парастернально (3-4-е межреберье) по короткой оси сердца (перпендикулярно межжелудочковой перегородке), при этом в зону визуализации попадают большая часть полости правого желудочка (ПЖ), межжелудочковая перегородка (МЖГТ), полость левого желудочка (ЛЖ), а также передняя стенка ПЖ и задняя стенка ЛЖ;
2) достигнув наилучшей визуализации интересуемой полости, изображение на экране фиксируется;
3) с помощью штатных средств эхокардиографа в данном сечении определяется площадь интересуемой полости;
4) равномерно смещая датчик вдоль длинной оси от митральных клапанов в направлении верхушки сердца, добиваются аналогичной визуализации в других параллельных сечениях, выполняя каждый раз действие согласно п.2;
5) объем полости вычисляется суммированием значений площадей исследуемой полости в различных сечениях.

Как видно, основным и существенным недостатком данного способа является большая трудоемкость исследования, а также в некоторых случаях ограниченная возможность визуализации сечений по короткой оси. Очевидно, что значение объема напрямую зависит от числа исследованных сечений, поэтому точность способа оказывается невысокой.

Предлагаемый способ определения объема позволяет устранить все вышеперечисленные недостатки при сохранении точности расчетов.

В основу изобретения положена обнаруженная автором анатомическая особенность строения желудочковых камер, заключающаяся в том, что форма внутреннего и внешнего контуров желудочков по короткой оси, несмотря на сложный характер, сохраняется постоянной вдоль длинной оси сердца (параллельно межжелудочковой перегородке) - правило подобия. Наличие этой особенности подтверждает статистический анализ данных, полученных в результате патологоанатомических исследований серийных срезов сердца человека. Используя эту особенность, можно рассчитать объем желудочков сердца, имея лишь два сечения: по короткой и длинной осям, в терминах эхокардиографии - парастернально по короткой оси чуть ниже уровня митральных клапанов и апикально с четырехкамерным доступом.

Сущность способа состоит в следующем.

Определяются площадь и длина полости в парастернальной позиции ультразвукового датчика по короткой оси чуть ниже уровня митральных клапанов, далее ультразвуковой датчик устанавливается априкально с четырехкамерным доступом, изображение фиксируется, исследуемая полость равномерно разбивается n параллельными линиями перпендикулярно межжелудочковой перегородке, с помощью штатных средств эхокардиографа определяются размер желудочка по длинной оси и длина каждого отрезка, заключенного между точками пересечения внутреннего контура полости указанными линиями, объем полости вычисляется по формуле

где d_n - размер n-ого отрезка;
h - размер желудочка по длинной оси;
D₀ - размер полости по короткой оси;
S_п - площадь полости в парастернальном доступе по короткой оси.

Последовательность действий при определении объема левого желудочка поясняется на фиг.2.

Необходимо отметить, что подобный способ наиболее эффективен в системах, сочетающих возможности типового эхокардиографа и персонального компьютера под управлением специальной программой.

Таким образом, предложенный способ позволяет достичь следующего положительного эффекта:
- резкое уменьшение времени анализа данных эхокардиографического обследования;
- установление более точного диагноза.

Литература
1. Клиническая ультразвуковая диагностика/ Под ред. Мухарлямова. - М:, 1987, т.1, с.185.

2. Толыжников В. А. , Семенова Е.Н. Основные принципы расчета объемных показателей сердца // Кардиология 1987. т.27. 6, С. 119-123.

Формула изобретения

Способ определения объема полостей желудочков сердца, основанный на определении объема как суммы площадей желудочковой полости в различных параллельных сечениях, получаемых равномерным смещением ультразвукового датчика, установленного в парастернальной позиции по короткой оси, вдоль длинной оси от митральных клапанов в направлении верхушки, отличающийся тем, что определяют площадь и длину полости в парастернальной позиции ультразвукового датчика по короткой оси чуть ниже уровня митральных клапанов, затем ультразвуковой датчик устанавливают апикально с четырехкамерным доступом, исследуемую полость равномерно разбивают n параллельными линиями, перпендикулярно межжелудочковой перегородке, с помощью штатных средств эхокардиографа определяют размер желудочка по длинной оси и длину каждого отрезка, заключенного между точками пересечения внутреннего контура полости указанными линиями, объем полости вычисляют по формуле

где d_n - размер n-ого отрезка;
h - размер желудочка по длинной оси;
D_O - размер полости по короткой оси;
S_n - площадь полости в парастернальном доступе по короткой оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2