способ определения параметров кровообращения человека во время физической нагрузки

Формула изобретения

Способ определения параметров кровообращения человека во время физической нагрузки, включающей измерение частоты сердечных сокращений (Ft), отличающийся тем, что также измеряют потребление кислорода (Qt), концентрацию гемоглобина в крови (n), насыщение артериальной крови кислородом (y_а), рассчитывают значения коэффициентов А и В по формуле

Ft=A+B·Qt,

и значение К по формуле

К=64500/(22,4·4·(у _а-0,12),

по полученным значениям вычисляют величину ударного объема крови (V_c) по формуле

(V_c)=K/(n·B),

величину минутного объема кровообращения (Jt) по формуле

Jt=V _c·Ft,

величину шунтирующего потока в большом круге кровообращения (М) по формуле

M=A·V _c,

величину насыщения смешанной венозной крови кислородом (Y_v(t)) по формуле

Y _v(t)=y_a-((y_а -0,12)·B·Qt/(A+B·Qt)).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической физиологии, и может быть использовано в кардиологии, кардиохирургии, физической культуре и спорте.

Известен способ оценки физической работоспособности человека, включающий дозированную физическую нагрузку либо на велоэргометре, либо на тредбане, измерение потребления кислорода, выделения CO₂, частоты сердечных сокращений (ЧСС) [И.В.Аулик Определение физической работоспособности в клинике и спорте. Изд-е второе, переработанное и дополненное. М.: Медицина, 1990 г. - Стр.98-112]. Для определения основных параметров кровообращения, таких как минутный объем кровообращения или сердечный выброс, шунтирующий поток крови и насыщение смешанной венозной крови в легочной артерии, во время нагрузки используют косвенные оценки - таблицы, формулы, номограммы или применяют дополнительные, громоздкие методы определения минутного объема кровообращения посредством возвратного дыхания СО₂ [Р.А.Меркулова, С.В.Хрущев, В.Н.Хельбин Возрастная кардиодинамика у спортсменов. М.: Медицина, 1989 г. - Стр.21-34].

Совместить прямые измерения потребления O₂, ЧСС и насыщения смешанной венозной крови в легочной артерии во время физической нагрузки возможно только при условии установки зонда для отбора проб крови из ствола легочной артерии во время зондирования сердца, как это делали скандинавские исследователи [Ekelund L.G., Holmgren A. Central hemodynamics during exercise // Circulat. Res. - 1967. - V.20. - N.3. - Suppl.1. - P.1-33 - 1-43].

Комбинированное применение сложных инструментальных методов для определения кислородных (газовых) параметров венозной крови само по себе вносит искажение в измеряемую величину. Во всяком случае, они не применимы в клинических условиях у больных с сердечно-сосудистой патологией. При этом измеренные, либо вычисленные величины насыщения венозной крови не равны интегральной величине среднего насыщения смешанной венозной крови, а являются её выборочной оценкой, вносящей большую или меньшую ошибку.

Известно, что между ЧСС и ПО ₂ во время нагрузки существует линейная зависимость. Аналогичная зависимость установлена между МОК и ПО₂ [Г.П.Конради Дополнение к разделу А /Физиология кровообращения. Физиология сердца. В серии "Руководство по физиологии". - Л.: Наука, 1980. - 598 с., стр.278; В.Л.Карпман, Б.Г.Любина Динамика кровообращения у спортсменов. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с., стр. 96-97.; Физиология человека. Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. М.: 1996 г. - Т.3. - Стр.690-693 (рис. 26.3; рис. 26.8)]. Эти зависимости дают основание обойти указанные выше недостатки существующих методов оценки параметров кровообращения при нагрузке и найти полную характеристику физиологического статуса кардиореспираторной системы человека во время нагрузки.

Целью предлагаемого изобретения является вычисление по измеренным во время нагрузки ЧСС, ПО₂ концентрации гемоглобина в крови и насыщению артериальной крови О ₂ величины ударного объема, минутного объема кровообращения, шунтирующего потока крови в большом круге кровообращения и интегральную величину насыщения смешанной венозной крови кислородом на каждую минуту нагрузки, то есть в один момент и без дополнительных, громоздких измерений.

Изобретение осуществляется следующим образом.

У испытуемого в течение t минут нагрузки регистрируют частоту сердечных сокращений - F(t) (уд/мин), потребление кислорода - Q(t) (мл/мин), измеряют концентрацию гемоглобина в артериальной крови - n(t) (г/л) и насыщение артериальной крови кислородом y_a(t). Последние параметры n и y _а почти не зависят от t. По этим данным вычисляются коэффициенты линейного уравнения

F(t)=A+B×Q(t).

По коэффициенту В и гемоглобину n определяют сердечный выброс (ударный объем, мл)

V_c=K/(n×B),

где К=М _Hb/(22,4×4×(y_a-x)),

М_Hb - молекулярная масса гемоглобина,

х - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляров.

М_Hb=64500,

х=0,12

4 - структурная молекулярная характеристика, отражающая существование четырех центров связывания кислорода в молекуле гемоглобина.

Минутный объем кровообращения (мл/мин) -

J(t)=V_c ×F(t)

Шунтирующий поток крови (мл/мин) -

М=А×V _c

Насыщение смешанной венозной крови О ₂ (в легочной артерии)

Y_v(t)=у _а-((у_a-х)×B×Q(t))/(A+В×Q(t)

По этим уравнениям и выполненным измерениям во время нагрузки вычисляются все параметры, характеризующие кровообращение в этом состоянии.

Примеры: 1. Больная с врожденным пороком сердца синего типа (тетрада Фалло), возраст - 18 лет, пол - женский, рост - 161 см, масса тела - 51 кг, гемоглобин - 206 г/л. Коэффициенты уравнения F(t)=A+B×Q(t) - А=54,07457; В=0,10587. Результат приведен в таблице 1.

Таблица 1
t	F(t)	Q(t)	Ya(t)	n(t)г/л	К	Vc ml	J(t) ml/min	М ml/min	Yv vena
1	107,143	500	0,845	206	992,9187	45,52748	4877,946	2461,879	0,48636
2	109,091	520	0,824	207	1022,537	46,65904	5090,077	2523,067	0,468846
3	119	620	0,8	208	1058,627	48,07359	5720,757	2599,559	0,427155
4	122,449	640	0,76	209	1124,791	50,83379	6224,547	2748,816	0,404063

2. Здоровый, спортсмен с многолетним стажем; пол - мужской; возраст - 74 года, рост - 167 см, масса тела - 61 кг, гемоглобин - 133 г/л. Коэффициенты уравнения F(t)=А+В×Q(t) - A=47,635; В=0,0415. Результат приведен в таблице 2.

Таблица 2
t	F(t)	Q(t)	Ya	n(t) Hb г/л	К	Vc ml/min	J(t) ml/min	M(t) ml/min	Yv
0	69	350	0,94	133,005	877,8855	159,0456	10974,1	7576,139	0,74839
1	87	900	0,94	137,9	877,8855	153,4	13345,8	7307,211	0,579619
2	89	1200	0,94	140,57	877,8855	150,4864	13393,2	7168,417	0,52089
3	94	1250	0,94	141,015	877,8855	150,0115	14101,0	7145,796	0,51253
4	108	1500	0,94	143,24	877,8855	147,6813	15949,5	7034,798	0,475469
5	118	1800	0,94	145,91	877,8855	144,9789	17107,5	6906,068	0,439293
6	128	1850	0,94	146,355	877,8855	144,5381	18500,8	6885,07	0,433968
7	137	2100	0,93	148,58	888,7235	144,1313	19745,9	6865,693	0,406266
8	143	2150	0,93	149,025	888,7235	143,7009	20549,2	6845,192	0,401926

Способ позволяет оценить параметры кровообращения и дать полную характеристику физиологического статуса кардиореспираторной системы человека во время нагрузки.

Литература

1. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте. Изд-е второе, переработанное и дополненное. М.: Медицина, 1990 г. - Стр.98-112.

2. Меркулова Р.А., Хрущев С.В., Хельбин В.Н. Возрастная кардиодинамика у спортсменов. М.: Медицина, 1989 г. - Стр.21-34.

3. Ekelund L.G., Holmgren A. Central hemodynamics during exercise // Circulat. Res. - 1967. - V.20. - N.3. - Suppl.1. - P.1-33 - 1-43.

4. Г.П.Конради Дополнение к разделу А /Физиология кровообращения. Физиология сердца. В серии "Руководство по физиологии". - Л.: Наука, 1980. - 598 с., стр.278.

5. В.Л.Карпман, Б.Г.Любина Динамика кровообращения у спортсменов. - М.: Физкультура и спорт, 1982. - 135 с., стр.96-97.

6. Физиология человека. Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. М.: 1996 г. - Т.3. - Стр.690-693 (рис.26.3; рис.26.8).