Способ неинвазивного мониторирования сократительной способности миокарда

Изобретение относится к медицине, конкретно к кардиологии. Способ осуществляется с помощью фазового анализа сердечного цикла по синхронно регистрируемым электрокардиограмме и реограмме аорты путем постоянного измерения длительности периодов напряжения и изгнания с помощью двух реографических электродов - активного и индифферентного, и отслеживания по соотношению этих временных интервалов показателя силы сердечных сокращений. Индифферентный электрод располагают на линии границы височной и лобной костей. Технический результат заявляемого изобретения заключается в том, что при регистрации реограммы аорты за счет помещения индифферентного электрода на линию границы височной и лобной костей существенно снижается влияние помех мышечного характера. 3 ил.

 

Изобретение относится к области медицины, конкретно к кардиологии, предназначено для неинвазивного непрерывного контроля сократительной способности миокарда путем постоянного измерения длительности фаз напряжения и изгнания сердечного цикла по синхронно регистрируемым электрокардиограмме и реограмме аорты с помощью электродов, расположенных в характерных точках на поверхности тела.

Известно, что оценка сократительной способности миокарда неинвазивным способом проводится по величине так называемого механического коэффициента Блюмбергера - отношению длительности периода изгнания крови из левого желудочка к длительности периода напряжения (Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы. Руководство./Под ред. проф. Т.С.Виноградовой - М.: Медицина, 1986, стр.263). Суть показателя состоит в том, что чем быстрее нарастает внутрижелудочковое давление в фазе предызгнания крови и чем дольше при этом длится изгнание ударного объема крови в аорту, тем больше у исследователя оснований полагать, что сердечная мышца обладает достаточным механическим резервом.

Известен способ регистрации электрической проводимости тканей в области сердца и крупных сосудов - реокардиография (импедансная кардиография), в сочетании с синхронной регистрацией электрокардиограммы (ЭКГ) (Cybulski G., Kozluk E., Michalak E., Niewiadomski W., Piatkowska A. Holter-type impedance cardiography device. A system for continuous and non-invasive monitoring of cardiac haemodynamics. Polish Heart Journal, 2004, v.61, p.138-146).

С помощью импедансной кардиограммы также определяют динамику фаз сердечной деятельности во время пробы с дозированной физической нагрузкой для выявления скрытых нарушений сократительной способности миокарда (Sheps D.S. et al. - Continuous noninvasive monitoring of left ventricular function during exercise by thoracic impedance cardiography-automated derivation of systolic time intervals. - Am Heart J, 1982, v.103, p.519-524, Ono T. et al. - Beat-to-Beat Evaluation of Systolic Time Intervals during Bicycle Exercise Using Impedance Cardiography. - Tohoku J. Exp. Med., 2004 v.203, 17-29). Недостатком указанного способа является наличие 4-х кольцевых пружинных электродов, сжимающих шею и грудную клетку.

Известен также способ, использующий разновидность импедансной кардиографии без сдавливающих проводников, при которой два клейких электрода малого размера располагают на шее над проекцией одной из сонных артерий и два таких же - на противоположной поверхности грудной клетки на уровне 5-6 ребра (Sramek В.В. US Patent 4.807.638, ICI A 61 B 5/02,1989). Серийно выпускаются клинические мониторы, использующие этот способ: 1) BioZ, (Cardio Dynamics Intern. Corp., San Diego, CA, USA - BioZ: Operator's Manual Revision C; July, 1998), 2) AIM-8 [Bioimpedance Technology, Ink, Chapel Hill, USA] (Barnes VA, Johnson MH, Treiber FA Temporal stability of 24h ambulatory hemodynamic bioimpedance measures in African American adolescents. Blood Press Monit, 2004, v.9, p.173-177). Однако расположение электродов при этом способе на шее - органе, весьма подвижном, порождает в реальных условиях существенные помехи мышечного характера, которые в свою очередь снижают точность и оперативность метода.

Известен также способ мониторирования сократительной способности миокарда, в котором для определения кривой, отражающей фазы деятельности сердца, располагают 4 реографических электрода на передней поверхности грудной клетки: два на грудине - один на уровне второго межреберья, второй - на уровне третьего межреберья, а третий и четвертый - на уровне 5-го и 6-го межреберий по срединно-ключичной линии.

(R.P.Patterson, D.Witsoe. Ventricular volume curves obtained from impedance cardiography. Proc. of the 20^th Ann Int Conf of the IEEE/IMBS, 1998, p.444-446). Однако, как отмечают сами авторы, на форму кривой большое влияние оказывает положение тела пациента - при вертикальном положении на импедансной кардиограмме появляется дополнительная волна, мешающая определению начала фазы изгнания.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу является классическая реография аорты, при которой для проведения фазового анализа сердечного цикла один электрод (активный) располагается на грудине на уровне второго межреберья, второй (индифферентный) - на спине, на уровне IV-VI грудных позвонков (Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы. Руководство./Под ред. проф. Т.С.Виноградовой - М.: Медицина, 1986, стр.349). Однако такое расположение электродов делает затруднительным мониторирование в положении пациента лежа, в силу того, что на индифферентный электрод приходится вес тела и малейшие движения исследуемого вызывают выраженные мышечные помехи.

Задача изобретения - снижение помех при регистрации реограммы аорты в условиях свободного поведения пациента.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе неинвазивного мониторирования сократительной способности миокарда с помощью фазового анализа сердечного цикла по синхронно регистрируемым электрокардиограмме и реограмме аорты путем постоянного измерения длительности периодов напряжения и изгнания с помощью двух реографических электродов - активного, расположенного на грудине на уровне второго межреберья, и индифферентного электродов, и отслеживания по соотношению этих фаз показателя силы сердечных сокращений, индифферентный электрод располагают на линии границы височной и лобной костей.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в том, что при регистрации реограммы аорты за счет помещения индифферентного электрода на линию границы височной и лобной костей существенно снижается влияние помех мышечного характера.

Способ поясняется с помощью фиг.1, на которой представлено расположение электродов, фиг.2, на которой представлен принцип регистрации ЭКГ- и реографических сигналов, и фиг.3, на которой представлен принцип расчета показателя сократимости. Обозначения на фигурах поясняются ниже.

ЭКГ регистрируют в любом отведении, например в поперечном грудном отведении (позиции 1Е и 2Е, фиг.1). Используют любой электрокардиограф, имеющий аналоговый выход, например отечественный серийный ЭК1T.

ЭКГ-электроды (1Е и 2Е) подключают ко входам кардиографа, а выход кардиографа к одному из аналоговых входов медицинского многоканального осциллоскопа с большой скоростью развертки, например отечественного серийного восьмиканального осциллоскопа ИМ-789 (фиг.2), имеющего возможность синхронизации развертки от сигнала с любого канала.

Первый реографический электрод (активный) накладывают на грудину на уровне второго межреберья - позиция 1R, второй (индифферентный) - по линии границы височной и лобной костей - позиция 2R, т.е. в месте, максимально свободном от мышц (фиг.1). Реоэлектроды подключают к клеммам реографа, работающего на принципе генератора стабильного тока и не требующего ручного баланса (например, отечественнных РПГ-202 или Р4-02), следующим образом: электрод 1R к первому токовому I-₁ входу и первому потенциальному U-₁ входу одновременно; электрод 2R - ко второму токовому I-₂ входу и второму потенциальному U-₂ входу одновременно (фиг.2).

Выходной сигнал реографа подается на вход одного из каналов осциллоскопа ИМ-789, имеющего световые отметки времени с разрешением до 1 мсек. Таким образом, при высокой скорости развертки и синхронизации ее запуска от начала комплекса QRS на экране отчетливо отражается динамика интервала: зубец Q - начало реограммы аорты с точностью до 1-2 мсек (фиг.2).

Это дает возможность врачу оперативно и точно отслеживать изменения временных интервалов, отражающих силу сердечных сокращений: 1-й интервал - между точкой начала электрической систолы (зубец Q ЭКГ) и точкой начала пульсовой волны в аорте (А_O) - интервал T₁, т.е. период напряжения, 2-й интервал - между А_O и нижней точкой инцизуры (вырезки) (а)) на нисходящем колене реограммы аорты - интервал T₂, т.е. период изгнания (фиг.3).

Соотношение Т₂/T₁ в фазовом анализе сердечного цикла и есть вышеупомянутый показатель - механический коэффициент Блюмбергера. Его увеличение свидетельствует о возрастании сократительной способности миокарда, а уменьшение - наоборот - об ослаблении силы сердечного сокращения.

При подключении стандартных аналого-цифрового преобразователя и персонального компьютера легко реализуется возможность непрерывного расчета, сохранения в базе данных и выдачи врачу как цифровой, так и графической информации о величине показателя сократимости за любой отрезок времени и, если необходимо, сигнала тревоги о неблагоприятной динамике параметра. То же касается и карманных моделей PC, на базе которых легко реализовать уже портативный носимый монитор сократительной способности миокарда, применение которого дало бы возможность отслеживать изучаемый параметр в течение длительного времени - суток и более.

Для сравнения заявляемого способа и прототипа проведено мониторирование показателя сократимости - коэффициента Блюмбергера у одних и тех исследуемых в различных положениях: лежа, сидя в покое и при умеренной физической нагрузке (чтение книги, работа на компьютере).

Реограмма аорты воспроизводилась при расположении электродов: 1) в классическом варианте, 2) согласно предлагаемому методу - на экране осциллоскопа ИМ-789. Для контроля точности вычисления производилось измерение фаз сердечного цикла на бумажном регистраторе - быстродействующем самописце Мингограф-82 - со скоростью движения бумаги 250 мм/сек. Учитывалось время, необходимое для достоверного расчета показателя Блюмбергера различными способами и оценка пациентом комфортности процедуры мониторирования в баллах: от 0 до 5. Всего проведено 60 измерений у 10 пациентов.

Получены следующие результаты.

Среднее время корректного вычисления показателя сократимости предлагаемым методом составило в положении лежа 10 сек, традиционным методом - 23 сек.

В положении исследуемого сидя в покое среднее время вычисления предлагаемым методом составило 12 сек, традиционным методом - 25 сек.

Наибольшие отличия получены при мониторировании показателя Блюмбергера в условиях, когда исследуемые выполняли небольшую физическую нагрузку. Среднее время вычисления при предлагаемом способе составило 15 сек, тогда как при традиционном - 1 мин 27 сек. Средняя оценка комфортности процедуры при предлагаемом способе - 4 балла, при традиционном методе - 2 балла.

Таким образом, использование для неинвазивной непрерывной регистрации показателя сократимости миокарда предлагаемым способом отчетливо повышает точность процесса мониторирования за счет снижения помех при регистрации сигнала.

Способ неинвазивного мониторирования сократительной способности миокарда путем фазового анализа сердечного цикла по синхронно регистрируемым электрокардиограмме и реограмме аорты с постоянным измерением длительности периодов напряжения и изгнания с помощью двух реографических электродов - активного, расположенного на грудине на уровне второго межреберья, и индифферентного электрода, и отслеживания по соотношению указанных периодов показателя силы сердечных сокращений, отличающийся тем, что индифферентный электрод располагают на линии границы височной и лобной костей.