ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ определения ударного объема сердца

Классы МПК:A61B5/0295 с использованием плетизмографии, те измерение изменений объема какой-либо части или органа под воздействием циркуляции крови через них, например импедансной плетизмографии
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-07-04
публикация патента:

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, кардиохирургии и функциональной диагностике. Осуществляют наложение двух токовых и двух измерительных электродов на определенные участки тела. Производят регистрацию реограммы и дифференциальной реограммы. Определяют площади между изолинией и кривой реограммы слева и справа от точки реограммы, соответствующей окончанию систолы и началу диастолы левого желудочка сердца. Измеряют гемоглобин крови. При этом ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике отношения площадей между изолинией и кривой реограммы с функцией нормированного объема от гемоглобина крови. Способ позволяет повысить точность более чем в 3 раза на адаптивном диапазоне, априори регламентируемом нормируемыми значениями гемоглобина двух пациентов с известными значениями ударного объема сердца. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2515534

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в различных ее отраслях, таких, например, как кардиология, кардиохирургия, функциональная диагностика.

Известен способ определения ударного объема сердца [Stringer W.W., Hansen J.E., Wasserman К. Cardiac output estimated noninvasivelly from oxygen uptake during exercise // J. Appl. Physiol. 1997. - V.82. - № 3. - PP.908-912], заключающийся в измерении потребления кислорода организмом в течение одной минуты, измерении содержания связанного кислорода в литре артериальной и литре смешанной венозной крови, вычислении артериовенозной разности по кислороду, делении величины потребленного кислорода за одну минуту на артериовенозную разность по кислороду, а полученную величину минутного объема кровообращения делят на частоту сердечных сокращений и получают усредненную величину ударного объема сердца при условии, что были посчитаны все сердечные сокращения в течение минуты, когда измерялось потребления кислорода организмом.

Это классический принцип измерения A. Fick, известный с 1870 г. Он безупречен по замыслу, но имеет существенный недостаток, не преодоленный до нашего времени, - это необходимость отбирать образцы артериальной и смешанной венозной крови для определения в них количества связанного газообразного кислорода или углекислого газа.

Известен способ определения ударного объема сердца [Kubicek W.G. Impedance pletysmography. United States Patent Office. Patent N 3340867, September 12, 1976], заключающийся в регистрации реограммы четырехэлектродным способом и графической экстраполяции для получения электрического эквивалента ударного объема сердца. Для этого один из двух токовых электродов размещают на лбу, а другой - на голени пациента, один из двух измерительных электродов - на шее, а второй - на грудной клетке на уровне мечевидного отростка. Измеряют расстояние (L) между измерительными электродами, регистрируют реограмму (РГ), дифференциальную РГ (ДРГ), фонокардиограмму (ФКГ) с одновременным определением базового сопротивления (Z). По кривой РГ измеряют максимальную скорость нарастания реографического сигнала (способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 ) по ФКГ - интервал времени между первым и вторым тонами сердца (Т). Расчет ударного объема сердца (Q) осуществляют по градуировочной характеристике

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 ,

где р - удельное электрическое сопротивление тканей.

Однако способ имеет малую точность определения ударного объема сердца, так как коэффициент корреляции этого способа с эталонным способом Фика составляет всего 0,31 у женщин и 0,32 у мужчин.

За прототип принят способ определения ударного объема сердца [см. Патент № 2134059 (РФ), А61В 5/04, 1996], заключающийся в том, что два токовых и два измерительных электрода накладывают на определенные участки тела. Так, один из токовых электродов - на правое предплечье, а второй - в области левого плечевого сустава, один из измерительных электродов - на правый плечевой сустав, а второй - в области шестого межреберья слева по передней подмышечной линии. Регистрируют РГ, ДРГ с одновременным определением базового сопротивления (Z в Ом), затем определяют амплитуду РГ комплекса (способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 Z в Ом), местоположение точки РГ, соответствующей окончанию систолы и началу диастолы левого желудочка, а также размеры площадей между изолинией и кривой РГ слева (Sd в Ом·мс) и справа (S1 в Ом·мс) от найденной точки, массу тела (m в кг) и гемоглобин крови (Нb в г/л), после чего производят вычисление ударного объема сердца (Q в мл) по градуировочной характеристике

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

Недостатком прототипа является низкая точность из-за статистического и линейного характера градуировочной характеристики, а также большого количества измеряемых величин, которые вносят дополнительную инструментальную погрешность.

Технической задачей является повышение точности определения ударного объема сердца на адаптивном диапазоне, априори регламентируемым нормируемыми значениями гемоглобина двух пациентов с известными значениями ударного объема сердца.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения ударного объема сердца накладывают два токовых и два измерительных электрода на определенные участки тела, регистрируют реограмму (РГ) и дифференциальную РГ (ДРГ), определяют площади между изолинией и кривой РГ слева (Sl) и справа (Sd) от точки РГ, соответствующей окончанию систолы и началу диастолы левого желудочка сердца, измеряют гемоглобин крови (Нb), в отличие от прототипа, ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике (Q) отношения площадей между изолинией и кривой реограммы с функцией V(Hb) нормированного объема от гемоглобина крови

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

2. В способе по п.1, в отличие от прототипа, функцию нормированного объема калибруют априори на нижней и верхней границах адаптивного диапазона, с различной калибровкой для мужчин и для женщин, по двум измеренным значениям гемоглобина у двух пациентов с известным значением ударного объема сердца, по ним регистрируют предельный гемоглобин Нb0 и предельный ударный объем сердца V0, которые служат для определения ударного объема сердца по калибровочной характеристике.

За эталон принимается метод Фика.

Предлагаемый способ включает 2 этапа.

1) Определение ударного объема сердца по отношению площадей между изолинией и кривой РГ.

2) Калибровка по эталонным значениям гемоглобина для определения действительных значений ударного объема сердца.

1. Для определения ударного объема сердца регистрируют РГ и ДРГ следующим образом: два токовых и два измерительных электрода накладывают на определенные участки тела, причем один из токовых электродов - на правое предплечье, а второй - в области левого плечевого сустава, один из измерительных электродов - на правый плечевой сустав, а второй - в области шестого межреберья слева по передней подмышечной линии. ДРГ регистрируют для облегчения поиска точки РГ, соответствующей окончанию систолы и началу диастолы левого желудочка: на РГ проецируют ДРГ в точке начала ее отрицательной фазы. Ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

по отношению площадей между изолинией и кривой реограммы способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 и функции нормированного объема от гемоглобина крови V(Hb).

2. Функция нормированного объема имеет следующий вид

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

где V0 - предельное значение ударного объема сердца;

Нb0 - предельное значение гемоглобина.

Параметры V0 и Нb0 однозначно эксперименту определяют калибровочную характеристику, поэтому их принимают за информативные параметры.

При калибровке измеряют значения гемоглобина в нижней Нb1 и в верхней Нb2 границах нормируемого диапазона измерений ударного объема сердца у пациентов с известными значениями нормированного ударного объема сердца V1 и V2 (см. фиг.1). Информативные параметры находят по функции (1) из системы двух уравнений для первого и второго измерения:

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

Делят первое уравнение системы на второе

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

и приводят его к виду, удобному для логарифмирования:

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

Логарифмируют обе части полученного уравнения и выражают информативный параметр Нb0:

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

Составляют систему уравнений из инверсной функции (1) для расчета параметра V0:

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

Делят второе уравнение системы на первое

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

Учитывая, что

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 ,

где способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 - коэффициент кратности ударного объема сердца конечной и начальной точки диапазона,

находят алгоритм регистрации предельного значения ударного объема сердца

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

В результате вычислений получаем следующие значения информативных параметров для мужчин (см. фиг.1а)

V0=153,489, Hb0=-176,65,

и для женщин (см. фиг.1б)

V0 =8,514, Hb0=170,96.

Полученные параметры V0 и Нb0 однозначно определяют характеристику эксперимента по зависимости (1), поэтому их принимают за информативные параметры и строят графики функции нормированного объема от гемоглобина крови V(Hb), различные для мужчин и для женщин (фиг.1).

Анализируя графики, представленные на фиг.1 легко заметить, что построенные калибровочные кривые для мужчин и для женщин имеют разный угол наклона и кривизну. Этим объясняется необходимость разделения пациентов по половому признаку.

Покажем адекватность функции нормированного объема от гемоглобина крови V (фиг.1, 2) экспериментальным зависимостям Vэ (фиг.1,1), отражающим физику процесса.

Относительное отклонение от эксперимента вычисляется по формуле

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

для которых относительное отклонение в среднем не превышает 2%, что доказывает адекватность предлагаемого способа калибровки относительно эксперимента.

Для оценки эффективности калибровки определяют относительное отклонение рассчитанных величин ударного объема крови от эталонных величин, определенных по методу Фика. Результаты оценки сведены в таблицу 1.

Таблица 1
№ п/пПол Величина ударного объема кровиПогрешность способа-прототипаПогрешность предлагаемого

способа
способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 Метод Фика (эталон) Способ-прототипПредлагаемый способ способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534
1м 85,9693,778 80,0019,1586,878
2м 90,9674,55990,96 18,0312,863·10 -4
3 м72,668,538 73,5365,5951,289
4м 76,270,71676,2 7,1976,292·10 -4
5 м79,0187,507 74,71610,754 5,435
6ж 60,463,167 60,5884,5810,311
7ж 60,9862,5361,445 2,5420,763
8ж 64,9465,70264,94 1,1737,22·10 -4
9 ж102,4898,978 102,4813,417 8,135·10-4
10 ж69,3 80,5665,08116,248 6,089

На фиг.2 представлены графики зависимости рассчитанных значений ударного объема сердца по предлагаемому способу (фиг.2, 1), по способу-прототипу (фиг.2, 2) и по методу Фика (фиг.2, 3) для i-го пациента.

Из таблицы 1 видно, что предлагаемый способ повышает точность определения ударного объема сердца более чем в 3 раза по сравнению с прототипом, что следует из относительной оценки способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 средних погрешностей прототипа способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 1 и предлагаемого способа способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534 2

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

Таким образом, определение действительного значения ударного объема сердца по калибровочной характеристике отношения площадей реограммы с функцией нормированного объема дифференцированного для мужчин и женщин по информативным параметрам, в отличие от известных решений, повышает точность более чем в 3 раза на адаптивном диапазоне, априори регламентируемом нормируемыми значениями гемоглобина двух пациентов с известными значениями ударного объема сердца.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ определения ударного объема сердца, включающий наложение двух токовых и двух измерительных электродов на определенные участки тела, регистрацию реограммы (РГ) и дифференциальной РГ (ДРГ), определение площади между изолинией и кривой РГ слева (Sl) и справа (Sd) от точки РГ, соответствующей окончанию систолы и началу диастолы левого желудочка сердца, измерение гемоглобина крови (Нb), отличающийся тем, что ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике (Q) отношения площадей между изолинией и кривой реограммы с функцией V(Hb) нормированного объема от гемоглобина крови

способ определения ударного объема сердца, патент № 2515534

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что функцию нормированного объема калибруют априори на нижней и верхней границах адаптивного диапазона, с различной калибровкой для мужчин и для женщин, по двум измеренным значениям гемоглобина у двух пациентов с известными значениями ударного объема сердца, по ним регистрируют предельный гемоглобин Нb0 и предельный ударный объем сердца V0, которые служат для определения ударного объема сердца по калибровочной характеристике.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2515534

patent-2515534.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61B5/0295 с использованием плетизмографии, те измерение изменений объема какой-либо части или органа под воздействием циркуляции крови через них, например импедансной плетизмографии

Патенты РФ в классе A61B5/0295:
устройство для регистрации сигналов пульсовой волны и дыхательного цикла человека -  патент 2523133 (20.07.2014)
способ дифференциальной диагностики начальных проявлений и первой степени хронической ртутной интоксикации -  патент 2513299 (20.04.2014)
способ оценки риска развития послестрессовых сердечно-сосудистых расстройств -  патент 2500346 (10.12.2013)
способ регистрации механической работы изолированного сердца лягушки -  патент 2479871 (20.04.2013)
устройство для определения показателя эластичности артериальных сосудов -  патент 2469641 (20.12.2012)
способ оценки фиброза печени -  патент 2453268 (20.06.2012)
способ диагностирования сердечно-сосудистой системы -  патент 2442529 (20.02.2012)
устройство для контроля состояния водителя -  патент 2435681 (10.12.2011)
способ оценки физической работоспособности подростков -  патент 2435517 (10.12.2011)
способ оценки вазомоторной функции эндотелия с применением объемной сфигмографии -  патент 2428924 (20.09.2011)


Наверх