автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.09, диссертация на тему:Исследование точности и совершенствование неинвазивных методов контроля сократительной функции сердца и центральной гемодинамики

\

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РСФСР ВТОРОЙ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ им. Н. И. ПИРОГОВА

На правах рукописи УДК 616.12-008.001.8

ХЕЙМЕЦ Григорий Иосифович

ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ НЕИНВАЗИВНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ

(05.13.09 —Управление в биологических и медицинских системах)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1991

Работа выполнена в Институте кардиологии имени А. Л. Мясников; Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР.

Научный руководитель —

кандидат технических наук Иван Степанович Шадринцев.

Научный консультант —

доктор медицинских наук, профессор Олег Юрьевич Атьков.

Официальные оппоненты —

доктор медицинских наук, профессор Александр Георгиевич Устинов; доктор биологических наук, старший научный сотрудник Андрей Владимирович Трубецкой.

Ведущая организация

Научно-исследовательский центр профилактической медицины МЗ СССР.

Защита диссертации состоится «_» _. 1992 г

в «_» часов на заседании специализированного Ученого Совет;

2-го Московского ордена Ленина государственного медицинского институт; им. Н. И. Пирогова (Совет К 084. 14. 04) по адресу: Москва, ул. Острови тянова, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан «_» _______ 1991 г.

Ученый секретарь специализированного Ученого Совета к. м. н. доцент И. В. Буромский

■ -■• Актуальность проблемы. Неинвазивная количественная оценка состояния центральной гемодинамики (ЦГ) и сократительной функции - .сердца (СФС) является одной из актуальных проблем современной клинической кардиологии. В терапевтической клинике количественное изучение характеризующих их показателей лежит-в основе разработки метода дифференциального подхода в лечении больных сердечной недостаточностью.

Для оценки сердечной деятельности иироко применяются такие неинвазивные методы, как электрокардиография (ЭКГ), фоноке.рдког-рафия СФКГ),тетраяолярная грудная реография (ТГР), эзгокардиогра-фия (ЭхоКГ), поликардиография (ПКГ) (Н.М.МухарЛйМов и со-авт.,19??, О.й,Атьков, 1985, В.Л.КарПНаН, 1965), Причем в последние годы все большее распространение получают автоматизированные системы и приборы для реализации указанных Методов (В.Ф.Подгорный и соавт.,1979, В.М Вольтов и соавт.Д987, Згапек, 1989).

Вопросы точности определения параметров сердечной деятельности изучены недостаточно. В большинстве работ точность определения показателей оценивалась либо для технических средств измерений , либо при медицинских исследованиях, имеющих своей целью верификацию методик путем их сопоставления с инваэивными методами. Однако, полная оценка реальной точности неинвазивных методик определения параметров гемодинамики с учетом всех * источников возникновения погрешностей, начиная с первичного съема информа-

4

ции и до ошибок операторов, до настоящего времени не проводилась. Это затрудняет однозначную интерпретацию получаемы;: данных, особенно при динамических наблюдениях и функциональных пробах. Оптимизация ( по критерию повышения точности) методов съема

информации и ее обработки необходима также при разработке новых автоматизированных устройств.

Кроме того, для повышения точности определения неинвазивных диагностических показателей"необходима модификация существующих методик и разработка новых методов.

Цель исследования - выявление основных источников и оценка величин реальных погрешностей неинвазивных методов ТГР, ПКГ, ЭхоКГ, совершенствование этих методов и изучение возможности внедрения их в клиническую практику для оценки состояния СФС и

Дг. .

Задачв-Кследоращ?:

1. Разработать теоретический подход к оценке погрешносте основных неинвазивных методов определения параметров ЦГ и СФС.

2. Провести комплексный анализ источников возникновения

Ч

погрешностей при определении параметров ЦГ методом ТГР и определить величину реальных погрешностей.

3. Провести верификационные сопоставления с инваэивными ме тодами для определения реальных погрешностей неинвазивных методо исследования ЦГ и проверки эффективности разработанного теорети ческого подхода к анализу погрешностей.

4. Разработать реографичедкую методику и алгоритм определения величины сердечного выброса с повышенной точностью и помехозащищенностью, позволяющие автоматизировать процесс измерения.

5. Разработать оригинальные неинвазивные методики получения основных показателей состояния СФС, в том числе для их экспресс-оценки.

Научная новизна.

1. Впервые исследована возможность энтропийной- оценки потерь информации на всем пути ее съема и обработки и выявлены основные источники погрешности, определены реальные точности ряда неинвазивных методов исследования в кардиологии. Установлено, что некоторые способы получения информации требуют методологического усовершенствования.

2. Показано, что в ТГР основными являются инструментальные погрешности,при ЭхоКГ исследованиях существенное влияние имеют ошибки операторов в ориентации датчиков, а точность результатов ПКГ измерений в значительной мере зависит от характеристик первичных преобразователей.

3. Предложены и реализованы оригинальные неинвазивные методы оценки СФС на основе методик ТГР, верифицированные путем сопоставления с инвазивными методами.

Практическая ценность работа.

1. Разработанный алгоритм определения ударного объема сердца методом ТГР, обладающий повышенной точностью и помехозащищенностью, позволяет автоматизировать процесс измерения и может быть использован в мониторных системах.

2. Предложенное расчетное выражение для определения величины максимального давления в левом желудочке при изомеярическом

сокращении позволяет неинвазивно анализировать.состояние сокра-

ч

тительных свойств левого желудочка и согласование его с артериальной системой у здорового человека.

3. Усовершенствованный метод, основанный на синхронной регистрации ЧГР, ее первой производной, реограммы аорты и измерении артериального давления (ЛД) позволяет неинвазивно оценивать сос-

- 4 -

7ояние СФС при динамических наблюдениях.

4. Предложенный неинвазивный показатель для экспресс-оценки СФС, основанный ка синхронной регистрации ЗКГ и дифференциальной грудной реограммы, позволяет оперативно оценивать состояние больных при динамических наблвдениях.

5. Предложен способ оптимизации частотных характеристик тракта измерения физиологических сигналов кардиологической аппаратуры 6 учетом допустимой погрешности преобразования в измерительном канале.

' 6. Установлено, что существующая реографическая аппаратура позволяет определять величину сердечного выброса со случайной погрешностью около 25% при однократных измерениях и 10% - при динамических наблюдениях.

7 Показано, что при измерении длительности фаз систолы сердечного цикла методом ПКГ основные погрешности возникают при передаче сигнала с поверхности тела на первичные преобразователи. Их мояно существенно уменьшить пря снижении массы фонокардиогра-(жческого преобразователя сейсмического типа до 1,5 грамм.

Р"е>грвк;*е. Оенозкые данные г.о материалам диссертационной работы внедрены в клиническую практику

- Инстиута клинической карди ."огии им,Л.Л.Мясникова ВШЩ АМН

СССР;

- Всесоюзного научно - исследовате.. ,.л<ого центра профилактл ческой медицины МЗ СССР;

- Института сердечно-сосудистой хирургии им А И.Бакулева Результаты работы использованы при разработке рйоанализат;;ра

РА5-01 (ПО им.С.П.Королева, г.Киев) и устройств для . пррд»»ленич

ударного объема сердца с компьютерной обработкой б мониторе МХ-02Н (филиал НИИ автоматики и приборостроения, г.Москва). Изданы методические указания МЗ СССР "Исследование регионарного кровообращения и центральной гемодинамики с помощью реографичесгсих методов".

Апробация работы, Основные положения диссертации доложены на межотделенческой конференции Института клинической кардиологии им,А.Л.Мясникова ВКНЦ АМН СССР 10 сентября 1996 г. и на научном семинаре кафедры медицинской и биологической кибернетики меднко-биологического факультета 2 ЫОЛГШ им.Н.И.Пирогова 26 сентября 1990г. Материалы диссертации доложены такие на:

- V Всесоюзной конференции по авиационной и космической медицине (Калуга, 1975);

- IV Всесоюзном семинаре-совещании "Физические методы и вопросы метрологии биомедицинских измерений" (Москва,1976), 2 доклада;

- I симпозиуме "Реоплетизмографические методы исследования" (Ленинград, 1978), 4 доклада;

- V Всесоюзной конференции "Физические методы и вопросы метрологии биомедицинских измерений- (Москва, 1978);

- I Международной конференции "Проблемы измерений в медицине и биологии" (Суздаль,1981).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ ( из них 9 а центральной печати) и .получено авторское свидетельство на одно изобретение. '

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 41 рисунок, состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, практических

рекомендаций. Работа снабжена приложением. Указатель цитируемой литературы содержит 156 литературных источников, из них ИЗ отечественных и 43 зарубежных.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ КОНТРОЛЕ СОСТОЯНИЯ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИЙ СЕРДЦА И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ

В измерительных информационных системах (ИЙС) кардиологического назначения для получения информации о состоянии организма входная информация, или измеряемая величина, преобразуется с заданным преобразованием в выходную информацию, или результат измерения. Однако вследствие несовершенства ИИС возникают информационные потери, обусловленные погрешностями передачи информации и выражающиеся в возникновении погрешностей измерений, ха-рак^еризущих 'различие между идеальным значением выходной величины и ее реальным измеренным значением.

Характер физиологических сигналов позволяет применить для анализа погрешностей математический аппарат теории информации, согласно которой погрешность ШС характеризуется величиной энтропийной погрешности , которая, в свою очередь, определяется количеством различимых информативных уровней ( /V ) измеряемой величины на выходе ИИС: " —

Для определения количества различимых информативных уровней

измеряемой величины на выходе системы нами предложено выражение: ---:-,

Ы-\1 +

Ри. +■

где рс = ^г^ ш - мощность полезного сиг-

ТО

нала на выходе ИИС, ^ - ' дисперсия

искажений сигнала на выходе ИИС, вследствие неидеальности передаточной функции системы, (5* (ш) | ш) /%(и - мощность собственных шумов на выходе канала измерения, (ч^) , -

спектральные плотности входного сигнала и "приведенных" ко входу ИИС собственных шумов системы.

Достоинством энтропийного подхода к оценке погрешностей является то, что величина относительной среднеквадратической .погрешности преобразования (%« + Ри<к) / Ра однозначно характеризует степень потерь информации при любых операциях ее съема, передачи, хранения, обработки и представления и его применение удобно при разработке автоматизированных медицинских диагностических систем.

Такой подход к анализу ИКС отличается от общепринятого подхода с использованием отношения сигнал/иум тем, что дисперсия искажений рассматривается как дезинформационное воздействие и учитывается при определении энтропийной погрешности.

Проведен анализ погрешностей преобразования устройств усиления и дифференцирования, часто встречающихся в кардиологической аппаратуре.Показано, что зависимости энтропийных погрешностей этих устройств имеют минимум при некотором соотношении величины верхней граничной частоты полосы пропускания. л ширины спектра входных сигналов, причем у дифференциаторов такая зависимость имеет более выраженный характер.

При заданном уровне собственных шумов ИИС величина энтсюпйй-ной погрешности.соответствующая такому соотношению, определяет минимально достижимую величину погрешности. Это позволило нам вы-

работать предложение о выборе значения верхней граничной частоты полосы пропускания усилителей и дифференциаторов биологических сигналов исходя из допустимой погрешности преобразования, ширины спектра входного сигнала и уровня собственных шумов этих устройств .'

В работе проведен анализ погрешностей при определении величины ударного объема сердца (УОС) по меюдике КиМсек, согласно которой величина УОС определяется по формуле:

где -удельное сопротивление крови, - расстояние между измерительными электродами, Е - базовый электрический импеданс, йс! -амплитуда дифференциальной реограммы, X -длительность периоду изгнания крови из левого желудочка сердца, к - коэффициент, равный 0,9.

Анализ погрешностей определения УОС был проведен на примере использоьания реоплетизмографа РПГ-2-02, наиболее распространенного в медицинских учреждениях кардиологического профиля.

Относительная погрешность определения УОС / У') / рассчи тывалась через относительные погрешности измерения входящих в расчетное выражение величин: л

Проведенные исследования дали возможность установить,что ос новной вклад в величину погрешностей определения УОС вносят погрешности определения амплитуды дифференциальной реограммы и дли-

- 9 -

тельности периода изгнания крови.

Оценка погрешности дифференциатора проводилась й Использованием информационного подхода, а для определения погрешности оператора при измерениях амплитуда было проведено, независимое определение амплитуд 99 дифференциальных реограмИ 4 КййЛИфйциро-ваншчми операторами. В результате получено, что ШШтуда дифференциальной реограшш измеряется с общей относительной ПоГрйЩ-ностью 12%.

Относительная погрешность определения длительности перИоДа изгнания крови складывается из погрешности оператора,Погрешности метода ТГР по отношении к инвазивному методу катетеризации аорты и инструментальной погрешности. Погрешности оператора определялись аналогично при расчете 99 реограмм и оцениваются в 5%. Оценка погрешности неинвазивного метода по отношений к ¡Мвазив-ному была проведена у 17 пациентов. Проведено 18 одновременных измерений длительности периода изгнания крови по методам ТГР и регистрации пульсового давления в аорте (г=0,96;Р<0,001).погрешность оценивалась в 4,4%.

Инструментальная погрешность определения периода изгнания рассчитывалась с применением информационного подхода. Проведенные исследования дали возможность оценить общую относительную погрешность определения длительности периода изгнания в 9-14% в зависимости от метода измерений.

Используя найденные оценки погрешностей, нами было получено» что определение УОС методом ТГР производится с погрешностью порядка 25% при однократных его измерениях и 10-12% - при динамических наблюдениях за величиной УОС.

Дщтельности фаз систолы сердечного цикла характеризуют состояние ;С$С ;и определяются методом ПКГ (В.Л.Карпман,1965). Основ-«НЫЧК погрешностями, возникающими при измерения длительности фаз систолы являются :ПйПРешности 'усилительных устройств поликардиографической апяара/гдая ¡и ¡погрешности, вызванные влиянием фонокар-диографических и .сфйпыопрафическкх первичных преобразователей на колебательный процесс поверхности тела пациента. Для анализа и оценки этих погрешностей также был применен информационный подход. Были исследованы погрешности измерения длительности фаз сйстолы при применении различных первичных преобразователей, выпускаемых как в СССР, так и за рубежом. Показано, что возникающие погрешности можно существенно уменьшить, применяя в качестве фо-нонардиографнческого преобразователя сейсмический датчик малой

массы (не более 1,5 грамм).

Ч

При исследовании параметров ЦГ и СФС методом ЗхоКГ необходимо обеспечить точное определение величины передне-заднего размера полости левого вел/дочка. Для этого необходимо пересечь полость левого желудочка ультразвуковым лучом в^направлении, перпендикулярном к его продольной оси. В работе проведен анализ влияния отклонения от перпендикулярности локации на точность измерения размеров желудочка и определения гемсданамических параметров и показателей СФС. Для этого левый желудочек рассматривался как эллипсоид вращения.

В результате аналнза было получено расчетное выражение для зависимости относительной погрешности определения величины передне-заднего размера полости левого желудочка ( ) от угла отклонения в направлении ультразвукового луча (Л):

Sp=

i

2 + Cos¿

400%

где m=i/(i . <* И s -соответственно длинная и короткая полуоси эллипса в сечении левого желудочка плоскостью ультразвукового луча, Н jzi • У " расстояние от поверхности1 тела до центра полости яелудочка.

Анализ погрешности показал, что она возрастает с увеличением глубины залегания левого желудочка, а при фиксированной глубине возрастает с увеличением угла отклонения. Для уменьшения этой погрешности необходимо зондировать полость как можно блике к перпендикулярному к ее короткой оси направлен™, особенно п*ри исследовании более глубоких структур.

При расчете погрешностей определения сггстоЛтгческо^о й дйас--■голического объемов левого желудочка был проведей сравнительна;?' ШаМз методов РОМВО и TEICKHOLZ, который- показал, что Но методу POJíBO погрешность определения объемов, вызванная оТййойеййей oí перпендикулярности локации, больше, особенно npri Малых значениях передне-заднего размера полости. С ростом угла отклоненйя увеличиваются погрешности измерения объемов сердца и величина фракции выброса, причем наибольшую погрешность имеет измерение конечного систолического объема.

Погрешность определения эхокардиографическкх показателей СФС увеличивается с ростом угла отклонения в сторону завышения показателей. Это относится, прежде всего к определений скооости циркулярного укорочения волокон (VCF) и степени укорочения передне-заднего размера. При увеличенных размерах полости левого

желудочка (например, при дилятационной кардиомиопатии) погрев-ности определения показателей значительно ниже, в этом случае, при значениях угла отклонения до 10 градусов, ими можно пренебречь .

ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ НЕИНВАЗИВНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Модификация метода тетсаполяшой грудной реограФии.

При исследовании ЦГ методом ТГР по методике КиМсек у пациентов с различной патологией сердечно-сосудистой система нами было установлено, что у лиц с гиперстенической конституцией величины УОС оказывались значительно сниженными, при этой было отмечено снижение амплитуды дифференциальной реограммы до 0,7 -0,8 Ом/с (при должных значениях 1,5-2 Ом/с). Кроме того, при автоматизированной обработке реосигналов для определения длитель-%

ности периода изгнания крови в аппаратуре применяется регистрация фонокардиограммы, обладающей низкой помехоустойчивостью, что приводит к значительным погрешностям, подчас делая измерения невозможными .

Нами, совместно с Ю.Т.Пршарем и А.А.Цветковым, предложен расчетный алгоритм определения величины УОС, учитывающий гетерогенность структур области грудной к/етки, обладающий повышенной помехоустойчивостью и точностью опредэления УОС и позволяющий автоматизировать процесс его измерения. Согласно этому алгоритму величина УОС определяется по формуле:

где 6? - периметр грудной клетки, - отрицательная

часть дифференциальной реограммы от нулевой линии до ее минимального значения, т - размерный коэффициент, определенный нами из средне-статистических значений мевдуэлектродного расстояния и периметра грудной клетки, величина которого по нашим данным составляет 0,003 1/см. Отличие предложенного- алгоритма от методики КиЫсек заключается в том, что в данном случае кроме притока крови в область измерения учитывается еще и отток ее из этой области. Область грудной клетки рассматривается не как гомогенная структура, состоящая только из крови, а как гетерогенная, состоящая из крови, легочной, мышечной и костной тканей, что учнтывется введением в расчетное выражение величины периметра грудной клетки.

Для расчета величины УОС вручную (по результатам графической регистрации ТГР) возможно использовать упрощенную формулу:

По нашим наблюдениям этой формулой целезообразно пользоваться при определении УОС у пациентов с периметром грудной клетки более 100 см.

На рис.1 представлены результаты верификационных сопоставлений величин минутного объема кровообращения (МОК), определенных по предложенной формуле и методом рентгеноконтрастной вент-рикулокинографии (ЕКГ), выполненных совместно с Д.Г.Максимовым и

у ь/мт

Ю

г<

о ь-ш £

•з; 3

ш

г 5

с

<3 ш а.

О 2

М=15

У=1,1х - 0,57 %~079 (р<0,001} отн.поп \\Ъ%

мок

Рис.

зс л/мин

СмЕ то9 Б КГ) I.

Рис. г.

200 ММРГ-СТ

Л.С.Зингерманом.

Применив информационный подход, мы провели анализ погрешностей определения УОС- по предложенной формуле. Показано, что введение в расчетное выражение величины периметра грудной клетки не увеличивает погрешность измерения УОС. Дальнейшее совершенствование алгоритма целесообразно'проводить по уточнению величины коэффициента т.

Модификация метода Фазового анализа сердечного цикла.

При проведении!! методики ТГР дополнительно к реограммам регистрируются ЭКГ и фонокардиограмыа, что дает возможность проводить анализ фазовой структуры систолы для оценки состояния СФС. Показано, что возникающие при этом погрешности определения длительности интервалов сердечного цикла ,в ,1,5 - 2 раза меньше, чем при проведении классической методики ЩГ.

Метод экспресс-оценки .сократительной ]Ьрк^ии сердца.

Нами предложен-новый нешваэдвдый показатель, характеризующий состояние СФС, который позволяет по результатам синхронной регистрации ЭКГ и дифференциальной ТГР быстро оценить состояние СФС. Величина этого показателя определяется как отношение длительности интервала между вершинами зубца И ЭКГ и дифференциальной ТГР к длительности сердечного цикла. В норме он равен 0,16, увеличение его свидетельствует об ухудшении состояния СФС.

Отличие этого показателя от применяемого.до настоящего времени состоит в том, что в предложенном показателе использовано нормирование на величину интервала И-И ЭКГ и для определения показателя используется зубец Я, который может быть автоматически распознан более надежно, чем зубец Все это дает возможность

рекомендовать применение этого показателя для экспресс-оценки состояния СФС, как в процессе лечения, так и при функциональных пробах, особенно в автоматизированных устройствах слежения за состоянием СФС. Показано, что предложенный показатель определяется с случайной погрешностью, не превышающей 15%.

РеограФическкй метод оценки сократительной функции.

В 1970 г. Siegel предложил методику оценки СФС, основанную на определении реографического показателя по результатам синхронной регистрации давления в аорте,ТГР и ее первой производной. Автором методики показано, что изменения этого показателя при фармакологических пробах соответствуют изменениям в состоянии СФС. ЬДйако, эта методика является инвазиакой и требует специальных у-иЛоёйй Для катетеризации. Нами предложена полностью неинвазивная йетодЙКа, отличающаяся от методики Siegel тем,что инвазивная регистрация давления в аорте заменена на неинвазивную регистрацию psöhpäMto аорты и измерение артериального давления компрессионный Методом,что позволяет полностью неинвазивно оценивать СФС в процессе лечения и при функциональных пробах. Анализ погрешностей показал, ЧТО предложенный неинвазивный показатель СФС определяется с погрешностью, не превышающей 12% при динамических наблюдениях.

Двухкомпоненткый анализ сократительной Функции сердца.

Анализ основан на построении постнагрузочных характеристик (ПйХ), отражающих зависимость мевду давлением в левом в§лудочке и .кровотоком б аорте. В исследованиях А.В.Трубецкова с соавт. (1983,1988) показано, что ННХ, построенные по пиковым значениям давления И кровотока не зависят от эластических свойств аорты и

описываются двумя параметрами (рис.2): силовым (максимальной величиной внутрижелудочкового давления при нулевом кровотоке) и скоростным От (максимальной величиной кровотока при нулевом давлении на выходе из желудочка). Положение рабочей точки ПНХ, определяемое координатами Од и Р$ (скорость кровотока в аорте и систолическое давление в иелудочке при нормальном сокращении сердца) дает возможность анализировать согласование сердца с артериальной системой. При согласовании рабочая точка расположена в середине ПНХ. Физиологически это означает, что механическая мощность, развиваемая левым желудочком на внешней нагрузке (артериальной системе^ максимальна для данного сократительного состояния. Степень согласования характеризуется отношением -( Я*?)¡(С)$-Ры) . равным 1 в случае согласования.

Предполагая, что у здоровых людей выполняется принцип согласования сердца с артериальной системой, мы вывели расчетное выражение для определения величины силового компонента ПНХ полностью неинвазивными методами:

где -диастолическсе АД,определяемое компрессионным методом,

Ти и Тун -длительность периодов изгнания крови и напряжения, определяемые по методикам ТГР.ЭхоКГ или ПКГ.Проведенные расчеты показывают, что эта величина определяется с погрешностью, не превышающей 5,5%.

Величина параметра б?^ может быть определена методом ТГР или ЗхоКГ, с погрешностью, не превышающей 12% при динамических наблюдениях. Величина скоростного компонента ПНХ определяется ;п

выражения = ■ Р„,/(Р*л-Рц) с погрешностью не более 15% при динамических наблюдениях.

• КЛИШКО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ АПРОБАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ НЕШВАЗИВНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ И СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ СЕРДЦА

Пии проведении клинико-физиологических . исследований было обследовано 446 человек, из них 164 человека не имели патологии сердечно-сосудистой системы. Метод ТГР реализовывался с помощью реоплетизмографа РПГ-2-02 и регистраторов типа "Мингограф". ЭхоКГ исследования проводились на эхокаддиографах "МАКС-660" и БЭИ-40А. При этом регистрировались М-эхокардиограмыы аорты и полости левого нелудочка. Инвазивные исследования проводились на ангиогра-фической установке фирмы "51егоепз", давление в аорте и левом желудочке регистрировалось с помощью тензометрического датчика на полиграфе "Мингограф-600". Метод Пек реализовывался стандартно. Вентрикулокинографическое (ВКГ) определение УОС проводилось по методике Л.С.Зингермана.

Верификация реографического метода определения сердечного выброса.

Экспериментальная оценка погрешности измерения МОК методом ТГР проводилась путем сравнения с инвазивными методами Пек.и ВКГ у 20 мужчин, в возрасте 33-58 лет, больных ИБС, в прошлом в большинстве случаев перенесших инфаркт миокарда. Значения МОК по ТГР расчитызглись по КиМсек и по предлагаемой методике- Сопоставление данных 41 случая одновременного определения МОК показа-

ло, что между результатами ТГР и Fick существует достаточно сильная корреляционная связь (г=0,66- 0,76; Р<0,001). Среднее отклонение величин МОК, определенных по Kubicek от данных по Fick составляло 13% , а различие средних величин МОК, найденных обоими методами составило всего 3%. Экспериментальная проверка возможной погрешности измерения МОК методом ТГР, вызванной смещением электродов, ошибками измерения мевдуэлектродного импеданса, амплитуды дифференциальной ТГР и длительности периода изгнания дают оценку возникающей суммарной' погрешности 17%, что подтверждает результаты, полученные при теоретических исследованиях погрешностей. Более сильная корреляционная связь была обнаружена при сопоставлении результатов ТГР и ВКГ в 15 случаях у тех же больных (г=0,89-0,9б;Р<0,001).

ВериФикация предложенных реографических показателей сократительной Функции сердца.

Верификационные сопоставления предложенных нами реографических методов исследования СФС с инвазивным методом катетеризации полостей сердца и крупных сосудов проводились у 17 пациентов без явных признаков патологии сердечно-сосудистой системы. Для изучения чувствительности предложенных реографических показателей СФС у 11 человек прводилась проба на введение строфантина (0,05% -0,5 мл) и адреналина (0,01%-0,25мл) через катетер. Результаты исследований выявили сильную корреляционную связь мевду предложенным нами методом и методом Siegel (г=О,85;Р<0,ОО1). Достоверная связь была обнаружена между значениями реографическогс показателя СФС ( V>nр ) и инвазивного показателя (г=0,61;Р<0,05). Более сильная связь выявлена между величинами

их реакций на введение строфантина и адреналина (г=0,79;Р<0,01).

Сильная корреляционная связь (г=0,84;Р<О,О01) была получена при верификационных сопоставлениях предложенного нами реографи-ческого показателя для экспресс-оценки СФС. Сравнение степени реакции этого показателя на введение препаратов с реакцией инвазив-ных параметров СФС также выявило сильную | связь между ними (г=0,78;Р<0,61).

ВЫВОДЫ

1. Разработанный теоретический подход к оценке погрешностей, основанный на анализе энтропийной погрешности, позволил провести комплексную оценку точности неинвазивных методик исследования сердечно-сосудистой системы и выявить основные источники возникновения погрешностей.

2. Комплексный анализ источников погрешностей определения параметров центральной гемодинамики методом тетраполярной грудной реографии показал, что основными являются погрешности измерения амплитуда дифференциальной реограммы и длительности периода изгнания; величина ударного объема сердца при динамических наблюдениях определяется квалифицированными операторами с погрешностью, не превышающей 16-12%.

3. Результаты исследования сердечного выброса методом тетраполярной грудной реографии хорошо коррелируют с данным^ иква-ачвкых методов Фика и рентгеноконтраетной вентрикулокинографии. Экспериментальная оценка погрешностей подтверждает правомочность теоретического подхода.

4. Разработанная методика и алгоритм определения сердечного выброса методом тетраполярной грудной реографии обладают повышенной точностью, помехозащищенностью и позволяют автоматизировать процесс измерения.

5. Предложенные реографические показатели состояния сократительной функции сердца хорош коррелируют с показателями инвазив ных методов при динамических наблюдениях, что подтверждает целесообразность применения этих показателей.

6. Двухкомпонентный анализ сердечной деятельности позволяет оценивать у практически здорового человека силовую и скоростную компоненту сократимости миокарда и степень согласования левого желудочка с артериальной системой.

7. Анализ репрезентативного клинического материала ( более 1560 исследований у 446 больных и здоровых лиц) показал возможность и целесообразность применения предложенных методов оценки сократительной функции сердца и центральной гемодинамики в ряде областей клинической практики, в особенности для динамического наблюдения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Анализируя результаты реографических исследований гемодинамики, следует учитывать, что при степени индивидуальной реакции пациента на функциональную пробу менее 15% от исходной величины значения информативных параметров сопоставимы с погрешностью измерений и делать заключение об изменениях пиката тел«?й следует с осторожностью.

- 1С

2. При исследовании центральной гемодинамики методом тетра-полярной грудной реографии у лиц с гиперстенической конституцией целесообразно пользоваться предложенный расчетным выражением, учитывающим величину периметра грудной клетки. При разработке автоматизированных мониторных систем для слежения за состоянием гемодинамики возможно применение указанного алгоритма, обладающего повышенной помехоустойчивостью.

3. Для экспресс-оценки состояния сократительной функции сердца в процессе лечения и при проведении функциональных проб целесообразно применять предложенный неинвазивный показатель, представлйщий отношение величины интервала между вершинами зубца И ЭКГ и дифференциальной грудной реограммы к длительности сердечного цикла и являющийся неинвазивным эквиваленток отношения интервала от И зубца ЭКГ до максимального значения первой производной давления в левом желудочке к длительности сердечного цикла.

4. Для изучения согласования сердца с артериальной системой рекомендуется применять метод двухкомпонентного анализа сердеч-нойц деятельности, причем для его реализации пригодны как ультразвуковые, -гак и реографические методы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ- ГО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ .

1. Основные . инструментальные погрешности при оценуе состоя ния сократительной функции сердца и пути их уменьшения.- Бюлле тень ВКНЦ АМН СССР, 1980. N 1. с. 56-60.

2. Возможности и перспективы развития реографических методо

для изучения системы кровообращения.- Терапевтический архив, 1986, Н 11, с. 132-135. (в соавт. с D.T. Пушкарем, В.Ф. Подгорным, A.A. Цветковым).

3. Изменение центральной и регионарной (мозговой) гемодинамики при лечении больных гипертонической болезнью у3 -адренерги-ческими блокаторами.- Кардиология, 1976, N 7, с. 82-87. (в соавт. с Е.В. Эриной, Н.Э. Басишвмли, H.A. Елизаровой).

4. Исследование регионарного кровообращения и центральной гемодинамики с помощью реографических методов.- Методические указания МЗ СССР,- М.,1981, 27с. (в соавт. с Ю.Т. Пушкарем, H.A. Елизаровой, Л.Н. Сазоновой, Л.В. Тверской, A.A. Бурдовым).

5. Лечение гипертонической болезни JI- блокаторами в амбулаторных условиях.- Терапевтический архив, 1977, N 9, с.15-22. (в соавт. с Е.В. Эриной, H.A. Смеловой, Н.Ф. Балясной, Ю.Т. Пушкарем, H.A. Елизаровой, Т.Я. Сидельниковой).

6. Исследование характеристик сейсмокардиографического датчика.- Космическая биология и авиакосмическая медицина, 1976,N6, с. 76-78. (в соавт. с Д.Г. Максимовым, С.Г. Одинцовым).

7. К вопросу об измеряемой величине и динамическом диапазоне в фонокардирографии.- Тезисы докладов 1 Международной конференции ИМЕКО ТК 13. Проблемы измерения в медицине и биологии.- Суздаль, 1981, с. 68-70. (в соавт. с С.Г. Одинцовым)

8. О достоверности и эффективности контроля ударного и минутного выброса сердца реографическим методом Кубичека.- Космическая биология и авиакосмическая медицина, 19S4, N 3, с. 9-13. (в соавт. с A.M. Гениным, Л.С. Зингерманом, Д.Г. Максимовым, Г.Б. Велозеровым, В.П. Катунцевым, М.В. Обуховой, К.С. Юровсй, В.А.

Ггличим, Р.И. Финогековой)

9. Определение сердечного выброса методом тетраполярной грудной реографии и его метрологические возможности.- Кардиология,' 1977, N 7, с. 85-90. (в соаэг. с Ю.Т. Пушкарем, В.М. Вольтовым, H.A. Елизаровой, В.В. Кухарчуком, A.A. Цветковым, В.М. Шпилькиныи). •

10. Автоматизированное определение минутного объема методом реографии,- Бюллетень ВКНЦ АМН СССР, 1980, N 1, с. 45-46. (в со-авт. с В).Т. Пушкарем, A.A. Цветковым).

11..Исследование сократительной функции сердца методом реографии и перспективы его применения в клинической токсикологии,- в сб. "Особенности диагностики и лечения экзогенных отравлений".-М., 1981, с. 22-26. (в соавт. с A.C. Савиной, Л.С. Зингерманом).

12. Анализ погрешностей определения сердечного выброса методом тетраполярной грудной реографии. - в сб."Физические методы и вопросы метрологии биомедицинских измерений",- М.,1978, с.57-60 (в соавт. с А.А.Цветковым, И.С.Шадринцевым).

13. Клиническая и гемодинамическая оценка эффективности плазмафереза при высокой артериальной гипертонии, рефрактерной к медикаментозным средствам лечения. - Терапевтический Архив, 1988, N5, с.80-85.- (в соавт.с А.В.Легконоговым, В.В.Кухарчуком, А.И.Куценко, С.Э.Рагйыовыы, М.П.Сахаровым).

14. Способ определения сократительной способности сердца и устройство для его осуществления. АС 874027,- Бюллетень изобрете-К . "9Й1, N 39.