Биофизические аспекты повышения точности реокардиокардиомониторных систем

Биофизические аспекты повышения точности реокардиокардиомониторных систем

Щукин С.И., Зубенко В.Г., Беляев К.Р., Морозов А.А.

Неинвазивный импедансный реографический метод диагностики получил широкое распространение в клинической практике отделениях функциональной диагностики. Но практически не нашел применения в области реанимации и неотложной кардиологии.

Одна из основных причин, сдерживающая использование реографического метода клиницистами в практике неотложной кардиологии и реанимации для оценки параметров гемодинамики сердца сводятся к следующему: отсутствие достоверных знаний о механизмах генеза реокардиографического сигнала и факторах, влияющих на точность оценок насосной функции сердца. Как следствие, низкая точность метода при его использовании у пациентов с сердечными патологиями.

Для оценки Ударного выброса (УВ) существующие реокардиомониторные системы Impedance cardiography, Cardioscreen, CIC-1000 традиционно используют формулу Кубичка, либо ее модификацию , известную как формула Шрамека, в системах NCCOM, BioZ .

Биофизических аспекты, влияющие на достоверность определения численных значений основных компонентов формулы Кубичка, таких как dZ, Z, (dZ/dt)max, VET, Kтела ,r приведены в таблице.

  • Электрические механизмы формирования реокардиограммы
    •  Электрофизические аспекты распределения полей
      • локализация токовых электродов и измерительных электродов
      • размеры токовых и измерительных электродов
    • Удельное сопротивление крови
      • удельное сопротивление покоящейся крови
      • удельное сопротивление движущейся крови
  • Гемодинамические аспекты кардиодинамики
    • определение времени изгнания левого желудочка
    • форма кривой выброса в аорту
    • индивидуальная вариабельность кардиодинамики


Анализ вышеперечисленных аспектов и учет их влияния на достоверность основных параметров формулы Кубичека позволили провести биофизически аргументированную ее модификацию (1).

УВ = Kтела*r*d*(L/Z)2*dZ, где (1)

dZ=( ELVET*dZ/dtmax+Zs-q), (2)

Одним из основных условий справедливости утверждения о пропорциональности ударного выброса сердца к параметру dZ является то, что регистрируемый импедансным преобразователем сигнал, соответствует реальным изменениям импеданса грудной клетки . Использование новой электродной системы, разработанной с учетом электрофизических аспектов распределения электрических полей в грудной клетке, минимизирует погрешности в оценке dZ.

Другим аспектом лимитирующий точность оценки изменения импеданса dZ, является использование при его расчете значения времени изгнания обоих желудочков VET. Проведенные клинические исследования с одномоментой регистрацией М-эхокардиограммой и реокардиограммы, позволили разработать алгоритм поиска момента времени отражающего окончание фазы эффективного изгнания из левого желудочка (ELVET).

Поиск решения проблемы стабильного определения точки начала изгнания привел к использованию в реокардиомониторной системы сигнала ЭКГ и разработке алгоритмов её привязки к временным зонам ЭКГ.

Установлено, что контурный параметр реокардиограммы Zs-q и его величина позволяет оценить степень влияния других процессов и учесть их вклад в изменение импеданса dZ в виде формулы (2).

Показано, что формула (1) должна учитывать факт вариабельности удельного сопротивления крови r .

По результатам вычислительных экспериментов методами математического моделирования предложен вид регрессионной зависимости для определения поправочного коэффициента d, учитывающий скоростной аспект изменения удельного сопротивления крови.

Факторный анализ по результатам клинических исследований позволил определить четыре антропометрических характеристики, влияющих на достоверность оценки УВ у пациентов разной комплекции и пола. К ним относятся: периметр шеи ( Pшеи), периметр груди (Pгруди) , рост (Н), вес(W). Проведенные вычислительные экcперименты с разными структурами регрессионной зависимости Ктела=F(Pгруди,Pшеи,H,W) и последующий анализ полученных оценок УВ позволил разработать оптимальную структуру регрессионной формулы для для оценки корректировочного коэффициента Ктела.

Индивидуальная вариабельность кардиодинамики лимитирует точность любых методов, в том числе и прямых инвазивных (радиоизотопный, термодилюционный, метод Фика и т.д). Предложенный метод оценки диапазонов изменения параметров гемодинамики сердца позволяет врачу объективно относится к полученным диагностическим параметрам УО, МОК и т.д. у конкретного пациента.

В заключении в докладе проанализированы основные тенденции развития реокардиомониторных систем и показаны перспективы использования реокардиомониторных систем для получения принципиально новой диагностической информации, недоступной при использовании традиционных инвазивных методов.
 
 

Comments