Биотехническая система многоканальных электроимпедансных исследований фазовой структуры деятельности сердца, страница 6

Наиболее распространенными являются методы наложенияэлектродов и последующей обработки данных по W.G. Kubicek (1966 г.) иB. Sramek (1982 г.) (Рис. 1.7). В настоящее время эти методы используются вбольшинстве существующих мониторных реокардиографических систем.Сигнал полного импеданса имеет две составляющие: постоянный илибазовый импеданс, обусловленный общим кровенаполнением тканей и ихсопротивлением,колебаниямиипеременныйкровенаполнениявоилипульсовойвремяимпеданс,сердечногоцикла.вызванныйВеличинапульсового импеданса значительно меньше базового импеданса и составляет неболее 0,5 % от общего импеданса.

Но именно пульсовой импеданс несет в себенаиболее важную информацию для реографии.а)б)Рис. 1.7. Схема наложения электродов. а) по Кубичеку,б) по Шрамеку. Где I1 и I2 – токовые электроды, U1 и U2 – потенциальныеэлектродыВпервые обоснованные соотношения между изменениями сопротивлениябиологической ткани и изменениями ее объема были выведены А.А. Кедровымв ряде работ в период 1941 - 1949 годов [49]. Позднее в 1950 году Nyboer37независимо от Кедрова вывел аналогичную формулу, представленную вуравнении (4).(4)где ΔV – изменение объема сегмента биоткани, Z и ΔZ – сопротивление иизменение сопротивления биоткани, V – объем измеряемого сегмента биоткани.Дляцилиндрическоймоделиучасткамеждуизмерительнымиэлектродами отношение принимает вид уравнения (5).(5)где ρ – удельное электрическое сопротивление крови, l – расстояниемежду измерительными электродами, Z – базовый импеданс.Для определения УО методом трансторакальной реографии по методуW.G.

Kubicek используется уравнение (7) и (8). Определение значения УО пометоду B. Sramek представлено в уравнении (9).(6)(7)(8)(9)где Кт – поправочный коэффициент, учитывающий антропометрическиепараметрытелапациента,VET–время изгнания, определяемое по38электроимпедансномупульсовомусигналу,-положительнаямаксимальная амплитуда первой производной кривой реокардиограммы,Pгруди – периметр грудной клетки пациента, L – расстояние междуизмерительными электродами, Zб – базовый импеданс, ∆Z – пульсовойимпеданс.УО линейно зависит от времени изгнания VET.

Поэтому одна изосновных проблем трансторакальной реографии заключается в определениимоментов начала и конца фазы изгнания крови из желудочков.Традиционный метод определения моментов начала и конца изгнания потрансторакальной реограмме заключается в том, что за момент начала изгнания(Sклассич) принимается пересечение переднего фронта дифференциальнойтрансторакальной реокардиограммы (ДТРКГ). За момент окончания изгнания(Tклассич) принимается второй локальный минимум после точки максимумадифференциальной реограммы (Рис.

1.8).Рис. 1.8. Расположение характерных точек на кривой трансторакальнойреограммы. Графики сверху вниз: ЭКГ, ТРКГ, ДТРКГ39В случае, если точка начала изгнания, определенная по традиционномуалгоритму, ложится левее точки R на ЭКГ, всегда на переднем фронтереограммы присутствует особенность, которая и должна быть принята за точкуначала изгнания (точку S), независимо от ее выраженности.Момент окончания фазы изгнания (точка Т) располагается обычно вобласти правее максимума дифференциальной кривой на втором локальномминимуме.

В качестве возможного метода локализации момента закрытияаортального клапана (точки T) необходимо рассмотреть эвристический метод,суть которого заключается в анализе характерных локальных максимумов вдиапазоне поиска от максимума ДТРКГ до точки В (Рис. 3.6). В результате вработах И.К. Сергеева [37] определено, что более точным определение точки Тявляется нахождение первого локального максимума Т’’.БолеесовременнымтрансторакальногометодомэлектроимпедансногоизмеренияизмеренияявляетсяпоС.И.методЩукину,А.А.

Морозову, К.Р. Беляеву, В.Г. Зубенко и Йонг Вен Хи [10]. Схемарасположения электродов по такой методике представлена на рисунке 1.9.Рис. 1.9. Схема наложения электродов по С.И. Щукину и соавторов [10].I1 и I2 – токовые электроды, U1 и U2 – измерительные электродыРасчет УО представлен в уравнении (10).40(10)где Кт – поправочный коэффициент, учитывающий антропометрическиепараметры тела пациента, ρ – удельное сопротивление крови, L – расстояниемежду измерительными электродами, Zб – базовый импеданс, Aдиф – амплитудаДТРКГ, VETэфф – эффективное время изгнания.Основными плюсами электроимпедансных методов являются:возможность длительного мониторирования изменения ударноговыброса сердца с точностью около 90%,отсутствие вредного воздействия на организм пациента.Минусы метода ТРКГ:отсутствие визуализации сердечных сокращений;для получения точных абсолютных значений УО необходимапредварительная подстройка коэффициентов расчетов.1.6.6.

Прекордиальные электроимпедансные измеренияМетодика прекордиального радиального картирования [13 - 23] позволяетопределять локальные перемещения стенок желудочков, что в дальнейшем даетвозможность рассчитывать параметры гемодинамики сердца.Принципперемещенийтакойстенокметодикижелудочковпредполагаетсердцасопределениеизмененияиспользованиенесколькихэлектроимпедансных отведений (от 2 до 7), располагаемых в прекордиальнойобласти, после чего производится построение изображения контуров сердца всистолу и в диастолу. Определение объемов желудочков осуществляется порасчетным формулам или методу Симпсона.

УО определяется по формуле (4).41Прекордиальные методы измерения позволяют безболезненно, безвреднои неинвазивно производить вычисления УО сердца и ФВ с погрешностью,не превышающей значение в 30%.Ни одна из существующих методик прекордиальных исследований неучитывает в явном виде перемещения ПЖП, что приводит к завышениюпогрешности измерения УО.1.7. Особенности строения сердца для электроимпедансных измеренийСердце является главным органом человека. Сердце состоит из 4 камер:правого и левого предсердий, правого и левого желудочков.

Орган сокращаетсяза счет автоматической генерации импульсов в синусовом узле, расположенномв стенке правого предсердия. Импульс распространяется по проводящим путямчерез атриовентрикулярный узел, пучок Гиса и другие элементы проводящейсистемы сердца. Схема распространения импульса представлена на Рис. 1.10.Рис. 1.10. Схема распространения импульса по сердцуЭлектрические импульсы вызывают сокращение мышечной ткани. Весьцикл работы сердца делят на диастолу (расслабление) и систолу (сжатие).42В диастолу идет наполнение желудочков кровью, в систолу – желудочкивыбрасывают кровь в малый и большой круги кровообращения.

Механическуюактивность сердца можно разделить на несколько этапов, представленных вТаблице 1.Таблица 1.Основные этапы сердечного циклаПериодНаименование этапаДлительность,ФазымсСистола желудочковПериод напряженияоколо 80Изоволюметрическое сокращение(в среднем около 30 мс, ЛЖ – 60 мс,ПЖ – 15 мс)Период изгнанияот 220 до 280кровиПротодиастолическийПериодБыстрое изгнание (120 мс),Медленное изгнание (130 мс)от 30 до 40периодДиастола желудочковАсинхронное сокращение (около 50мс)Закрытие аортального и легочногоклапановот 40 до 80изометрическогорасслабленияПериод наполненияоколо 250кровьюБыстрое наполнение кровью (около 80мс),Медленное наполнение (около 170 мс)Предсистолическийоколо 100Механическое сокращение предсердийпериодВсе фазы сокращения представлены на Рис. 1.11.43Рис.

1.11. Фазы сокращения отделов сердца в соответствии сэлектрокардиограммойУ человека в спокойном состоянии нормой считаются следующиепоказатели работы ССС:ЧСС – от 60 до 90 ударов в минуту;артериальное давление – от 110/70 до 130/85.Показатели ЭКГ [30]: длительность P зубца – около 80 мс; длительность PQ интервала – около 80 мс; длительность QRS интервала – от 80 до 110 мс; длительность QT интервала – около 200 мс; длительность Т зубца – от 120 до 160 мс.Показатели ЭхоКГ [29, 47]:44 КДР малого диаметра ЛЖ – 4,7±0,4 см; КСР малого диаметра ЛЖ – 3,3±0,5 см; КДО ЛЖ – 58-154 мл; КСО ЛЖ – 25-54 мл; УО ЛЖ – 44-100 мл; ФВ ЛЖ – более 55%; толщина стенки ЛЖ в диастолу – около 1,1 см; аорта (по фиброзному кольцу) – 1,8-2,6 см; переднезадний размер ПЖ – до 3,2 см; продольный диаметр ПЖ – 7,1-7,9 см; размер легочной артерии (по фиброзному кольцу) – 1,8-2,5 см; площадь ЛП – менее 20 см2; размер митрального клапана (по фиброзному кольцу) – 2,3-3,0 см; малый диаметр ПП – 2,9-4,5 см; размер трикуспидального клапана (фиброзное кольцо) – 2,7-3,4 см; толщина межжелудочковой перегородки – 0,9-1,1 см; минутный объем сердца – 3,5-7,5 л/мин; сердечный индекс – 2,0-4,1 л/м2.По рекомендациям ASE не следует проводить в рутинной практикеоценку значений объемов ПП [46], поскольку на такие измерения насегодняшний день не существует общепризнанных стандартов и результатыизмерений могут быть некорректными.1.8.

Исследование анатомических особенностей здоровых добровольцевДля оценки вклада перемещения ПЖП сердца были проанализированыданные МРТ исследований здоровых добровольцев. В Таблице 2 представленыданные пациентов.45Таблица 2.Данные здоровых добровольцев при проведении МРТ исследованийПараметрЗначениеКоличество здоровых добровольцев3Возраст26 ± 1 год23 ± 2 кг/м2Индекс массы тела по А.