НЕИНВАЗИВНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ У БОЛЬНЫХ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА В СОЧЕТАНИИ С ГИПЕРТОНИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ

NON-INVASIVE STUDY OF HEMODYNAMIC INDICATORS IN PATIENTS WITH CORONARY HEART DISEASE IN COMBINATION WITH HYPERTONIC DISEASE

Lyudmila Balyukina

Senior Lecturer, Department of Higher Mathematics, Faculty of Mechanics and Mathematics Perm State National Research University,

Russia, Perm

Rimma Baymukhametova

Third year student of the medical faculty Perm State Medical University named after academician E.A. Wagner,

Russia, Perm

Igor Troshin

Third year student of the medical faculty Perm State Medical University named after academician E.A. Wagner,

Russia, Perm

Nikita Suslov

Third year student of the medical faculty Perm State Medical University named after academician E.A. Wagner

Russia, Perm

АННОТАЦИЯ

Целью данного исследования является анализ вариабельности ударного объема (УО) крови и отношения УО/RR у здоровых лиц и у лиц, больных инфарктом миокарда. Для исследования был использован импедансометрический способ. У испытуемых в состоянии покоя в течение пяти минут регистрировалась грудная тетраполярная полирео­кардиограмма в режиме «beat–to–beat» (от удара–к–удару). Оценивалась амплитуда систолической волны дифференциальной кривой поли­реокардиограммы и продолжительность сердечного цикла на ЭКГ. По данным амплитуды систолической волны высчитывался ударный объем крови. Определялись математические показатели вариабельности этих величин. По результатам статистического анализа данных установ­лено, что у здоровых лиц вариабельность ударного объема и отношения УО/RR выше, чем у больных инфарктом миокарда. Данные показатели являются импедансометрическими маркерами ишемической болезни сердца.

ABSTRACT

The purpose of this study is to analyze the variability of stroke volume (SV) of blood and the ratio of SV/RR in healthy individuals and in patients with myocardial infarction. Impedance method was used. For each testee, a chest tetrapolar polyreocardiogram was recorded in the «beat – to – beat» mode during five minutes at rest. The amplitude of the systolic wave of the differential graph of the polyreocardiogram and the duration of the cardiac cycle on the ECG were evaluated. According to the amplitude of the systolic wave, the stroke volume was calculated. Mathematical indicators of the variability of these parameters were determined. According to the results of statistical analysis of data, it was found that in healthy individuals the variability of stroke volume and the ratio of SV/RR is higher than in patients with myocardial infarction. These indicators are impedance markers of coronary heart disease.

Ключевые слова: инфаркт миокарда, гипертоническая болезнь, гемодинамические показатели, прогностические показатели, импедансо­метрия.

Keywords: myocardial infarction, hypertonic disease, hemodynamic parameters, prognostic indicators, impedancemetry.

Актуальность. В течение последних лет учеными со всего мира изучается вариабельность таких гемодинамических показателей, как сердечный ритм и артериальное давление. При этом у здорового чело­века даже в покое вариабельность сердечного ритма очень высока [2], а у больных в остром периоде инфаркта миокарда вариабельность ритма сердца резко снижается, что является прогностическим признаком неблагоприятного исхода заболевания [1]. В то же время, имеются научные данные о том, что ударный объем (УО) крови, у здорового человека в покое также вариабелен [3]. Подобного анализа требует и такой показатель, как отношение УО/RR, то есть зависимость ударного объема сердца от длины предшествовавшего ему интервала RR на электрокардиограмме. Имеющиеся исследования на данную тему единичны [4], а применительно к больным инфарктом миокарда – отсут­ствуют. Отсутствуют и исследования, касающиеся отношения УО/RR. Это связывают с объективными технологическими трудностями прове­дения подобных исследований [5]. Основываясь на результатах данного исследования, можно разработать аппаратно-программный комплекс для скрининговой диагностики, который позволяет в течение нескольких минут определить наличие ишемической болезни сердца у пациента и его предрасположенность к возникновению инфаркта миокарда. Такой комплекс может быть использован для проведения профосмотров для допуска к выполнению опасной и тяжелой работы и периодических медосмотров работников учреждений и организаций в самых разных отраслях производства.

Цель исследования: анализ вариабельности ударного объема крови и отношения УО/RR у здоровых лиц и больных инфарктом миокарда.

Материалы и методы. Обследовано 85 мужчин на 7–10 сутки после инфаркта миокарда. Критериями включения являлись: возраст от 30 до 66 лет, первый инфаркт миокарда, письменное согласие паци­ента на участие в исследовании. Критериями исключения являлись: сопутствующая патология в стадии декомпенсации, сахарный диабет, постоянная форма фибрилляции предсердий, атриовентрикулярная блокада II–III степени, частая экстрасистолия, отказ от участия в исследовании. Группа сравнения состоит из 32 здоровых мужчин, сопоставимых по возрасту, не имеющих клинически, инструментально и лабораторно диагностируемых заболеваний сердечно-сосудистой системы. Использованный в исследовании неинвазивный метод определения УО крови - импедансокардиография, или тетраполярная грудная реография, применяющаяся для динамических наблюдений за состоянием больных, а также для исследований реакций сердечно-сосудистой системы во время проведения некоторых функциональных проб [6, 7]. У испытуемых непрерывно в течении пяти минут в состоянии покоя регистрировалась грудная тетраполярная полиреокардиограмма в режиме «beat-to-beat» [1] с помощью аппаратно-программного диаг­ностического комплекса «е-Эскулап» производства ЗАО «ИВС-Миконт». Использованный в исследовании прибор способен одновременно регистрировать ЭКГ, ФКГ и реограмму. На выходе визуализировалась дифференциальная реограмма, регистрируемая по методике Кubicek W. [8], и реограмма ускорения, регистрируемая по методике Зубарева М.А. [6]. Ударный объем (УО) определялся по формуле гетерогенной модели грудной клетки Гундарова И.А.:

где:   0,9 – поправочный коэффициент, обусловленный наложением электродов; К – размерный коэффициент;  – величина удельного сопротивления крови (Ом·м); Q – периметр грудной клетки (м); L – межэлектродное расстояние (м); Z – базовый импеданс (Ом); 1000 – показатель для перевода в литры; Аd – амплитуда систоли­ческой части дифференциальной реограммы (Ом/c); Ти – время изгнания крови (с).

По кривой дифференциальной реограммы измерялись величины амплитуды систолической волны. По литературным данным [11], высота амплитуды систолической волны прямо пропорциональна объему крови, возникающему в аорте в начале фазы изгнания. При анализе кривой дифференциальной реограммы наиболее сложной операцией является измерение времени изгнания, что негативно сказывается на точности определения ударного объема. Поэтому значения времени изгнания в каждом кардиоцикле определялись по кривой реограммы ускорения [6].

Полученные на выходе реограммы анализировались с помощью математических характеристик вариабельности, использующихся для исследования сердечного ритма [9, 10]:

1.  Мода – наиболее часто встречающееся значение амплитуды систолической волны (Ом/сек) или отношения УО/RR;

2.  Амплитуда моды – количество в процентах значений амплитуды систолической волны или отношения УО/RR, соответствующих моде (%);

3.  Вариационный размах – разница между максимальным и мини­мальным значениями амплитуды систолической волны или отношения УО/RR.

Собранные данные отображались разработанной ЗАО «ИВС-Миконт» программой в виде таблиц в формате .xls, где указаны: ФИО пациента, отметка о том, здоров данный пациент или болен, и соответ­ствующие значения моды, амплитуды моды и вариационного размаха для УО и отношения УО/RR. Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета программ STATISTICA 6,0 и Microsoft Excel 2019.

Результаты исследования. Полученные выборки (изучаемые количественные признаки) имеют нормальное распределение. Оценка генеральных параметров с помощью выборочных данных осуществлялась с помощью F - критерия Фишера. Данный критерий указывает на наличие или отсутствие достоверного различия в двух дисперсиях. В данном исследовании нулевая гипотеза заключалась в том, что дисперсии вариационного размаха УО или вариационного размаха УО/RR для больных и для здоровых испытуемых, составивших контрольную группу, равны. Исправленные выборочные дисперсии вычислялись по формуле:

.

Для вариабельности УО нулевая гипотеза отклонялась, и различие дисперсий у больных и здоровых считалось статистически достоверным при уровне значимости 0,05.

Как видно из прилагаемой таблицы, дисперсия вариационного размаха УО для здоровых более чем в 2 раза выше, чем у больных

Таблица 1.

Двухвыборочный F-тест для дисперсии УО

У здоровых лиц отношение УО/RR подчиняется закону Франка-Старлинга. Чем длиннее интервал RR, тем больше кровенаполнение камер сердца, их дилатация и, соответственно, сердечный выброс. Данный показатель у здоровых лиц имеет широкие пределы вариа­бельности, так как напрямую зависит от сердечного ритма, который, в свою очередь, так же вариабелен в покое у здоровых людей. У больных ишемической болезнью сердца закон Франка-Старлинга нарушается, а также снижается вариабельность сердечного ритма, поэтому дисперсия УО/RR у испытуемых, перенесших инфаркт миокарда, значительно ниже, чем у здоровых людей. Для вариабельности УО/RR нулевая гипотеза отклонялась, и различие дисперсий у больных и здоровых считалось статистически достоверным при уровне значимости 0,005. При проверке одностороннего F - критерия Фишера нулевая гипотеза была отвергнута в пользу альтернативы: дисперсия вариационного размаха УО/RR для здоровых больше, чем дисперсия вариационного размаха УО/RR для больных при уровне значимости 0,01.

Как видно из прилагаемой таблицы, дисперсия вариационного размаха УО/RR для здоровых более чем в 6 раз выше, чем для больных.

Таблица 2.

Двухвыборочный F-тест для дисперсии отношения УО/RR

Выводы

1. При анализе полученных данных математически достоверно было выявлено, что вариационный размах выбранных нами показателей у здоровых людей выше, чем у больных ИБС и гипертонической болезнью;
2. Использованный нами метод анализа может быть включен в аппаратно-программный комплекс «е-Эскулап» и в будущем может использоваться при медосмотрах, профосмотрах и скрининговой диагностике заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Список литературы:

1. Березный Е.А. Практическая кардиоритмография / Е.А. Березный, А.М. Рубин. – М.: НПП «Нео»,1999. – С. 18–34.
2. Земцовский Э.В. Функциональная диагностика состояния вегетативной нервной системы / Э.В. Земцовский, В.М. Тихоненко, С.В. Раева, М.М. Демидова. – СПб.: Инкарт, 2004. – С. 12–27.
3. Зубарев М.А. Дозированная ножная изометрическая нагрузка с полирео­кардиографическим контролем в оценке коронарной и миокардиальной недостаточности при ишемической болезни сердца: автореф. дис. … д-ра мед. наук / М.А. Зубарев. –Екатеринбург, 1993. – 40 с.
4. Михайлов В.В. Вариабельность сердечного ритма / В.В. Михайлов, О.П. Иванова. – М.: Медицина, 2000. – С. 79.
5. Пушкарь Ю.Т. Определение сердечного выброса методом тетраполярной грудной реографии и его метрологические возможности / Ю.Т. Пушкарь, В.М. Большов, Н.А. Елизарова и др. // Кардиология. – 1977. – Т. 27, № 7. – С. 85–90.
6. Щекотов В.В. Вариабельность ударного объема сердца у больных гипертони­ческой болезнью как предиктор хронической сердечной недостаточности и ее динамика в процессе лечения β-блокатором и антагонистом к рецепторам АII / В.В. Щекотов, М.А. Зубарев, А.А. Антипова // Cердце. – 2006. – Т. 5, № 3 (27). – С. 148–151.
7. Bourne J.R. Monitor of the Cardiovascular System / J.R. Bourne // Critical Reviews™ in Biomedical Engineering. – 1996. – Vol. 24, No. 4–6. – P. 362–369.
8. Korhonen I. Beat-to-beat Variability of Stroke Volume Measured by Whole-Body Impedance Cardiography/ I. Korhonen, et al. // Medical & Biological Engineering & Computing. – 1999. – Vol. 37, Suppl. 1. –P. 61–62.
9. Kubicek W.G. International Conference on Bioelectrical Impedance / W.G. Kubicek, R.P. Patterson, D.A. Witsoe. – New York, 1970. – P. 724–732.
10. Sramek B.Bo. Biomechanics of the Cardiovascular System / B.Bo. Sramek, J. Valenta, F. Klimes // Fascility of Mechanical Engineering, CTU, Foundation for Biomechanics of Man; Prague, Czech Republic – Irvine, CA, USA. – 1995. – P. 212–214.
11. Task Force of the European Society and the North American Society of Pacing and Electrophysiology //Heart Rate Variability. Standards of Measurements. Physiological Interpretation and Clinical Use //Circulation. –1996. – Vol. 93. – P. 1043–1065.