RU2314750C1 - Method for carrying out systemic fluid and blood dynamics evaluation - Google Patents
Method for carrying out systemic fluid and blood dynamics evaluation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2314750C1 RU2314750C1 RU2006124524/14A RU2006124524A RU2314750C1 RU 2314750 C1 RU2314750 C1 RU 2314750C1 RU 2006124524/14 A RU2006124524/14 A RU 2006124524/14A RU 2006124524 A RU2006124524 A RU 2006124524A RU 2314750 C1 RU2314750 C1 RU 2314750C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- region
- impedance
- blood
- head
- electrodes
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способам функциональной диагностики заболеваний, связанных с нарушениями сердечно-сосудистой системы и ее водного баланса. Методика оценки перераспределения жидкости и крови различных регионов может быть использована для контроля состояния пациента и выработки тактики лечения в условиях реанимации или в кабинетах функциональной диагностики.The invention relates to medical equipment, and in particular to methods for the functional diagnosis of diseases associated with disorders of the cardiovascular system and its water balance. The methodology for assessing the redistribution of fluid and blood in different regions can be used to monitor the patient’s condition and develop treatment tactics in the intensive care unit or in functional diagnostics rooms.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известны способы и устройства (реоплетизмографы и биоимпедансметры) позволяющие измерять соответственно, импеданс, его медленные и пульсовые изменения, обусловленные водно-электролитным составом различных участков тела человека и количеством крови, циркулирующей или депонированной в сосудистом русле, а также пульсовой кровоток. Измерение импеданса производится в различных участках тела, например части руки, ноги или грудной клетки, с участков, заключенных непосредственно между электродами. При тетраполярном методе измерения, для каждого сегмента требуется поверхностное наложение 4-х электродов, что весьма затруднительно, при проведении обследования, например, головы, конечностей и торсионных регионов.Known methods and devices (rheoplethysmographs and bioimpedance meters) allowing to measure impedance, its slow and pulse changes, respectively, due to the water-electrolyte composition of various parts of the human body and the amount of blood circulating or deposited in the vascular bed, as well as pulse blood flow. The impedance is measured in various parts of the body, for example, parts of the arm, leg or chest, from areas enclosed directly between the electrodes. With the tetrapolar measurement method, for each segment, a superposition of 4 electrodes is required, which is very difficult when conducting an examination, for example, of the head, limbs and torsion regions.
Из уровня техники известен способ определения нарушения водного баланса внеклеточной жидкости туловища по патенту РФ №2273452, включающий измерение геометрического размера тела, электрического импеданса рук туловища и ног при их зондировании током низкой частоты посредством токовых и потенциальных электродов, наложенных на дистальные части конечностей, определение внеклеточного объема жидкости частей туловища. Дополнительно накладывают токовые электроды на левую и правую части шеи, последовательно пропускают зондирующие токи между электродами одноименных сторон шеи и ног и измеряют суммарный импеданс правой части туловища и правой ноги, а также левой части туловища и левой ноги. Определяют по приведенному равенству импеданс туловища, при пропускании зондирующего тока между руками измеряют совместный импеданс рук и торакальной части. Определяют импеданс для торакальной части туловища, объем внеклеточной жидкости абдоминальной части туловища определяют в виде разницы между объемами туловища и торакальной части туловища, причем в качестве геометрического размера тела при вычислении объема туловища используют расстояние от плоскости, проходящей через верхнюю поверхность плеча до середины лучезапястного сустава при руке, расположенной вдоль туловища, о нарушении водного баланса внеклеточной жидкости туловища судят при несоответствии величины отношения объемов внеклеточной жидкости абдоминальной части туловища к объему торакальной части туловища значению для мужчин 1,77±0,05, а для женщин 1,78±0,06.The prior art method for determining the violation of the water balance of the extracellular fluid of the body according to the patent of the Russian Federation No. 2273452, including measuring the geometric size of the body, the electrical impedance of the arms of the body and legs when they are probed by low-frequency current through current and potential electrodes superimposed on the distal parts of the limbs, determination of extracellular fluid volume of the parts of the body. In addition, current electrodes are applied to the left and right parts of the neck, probing currents are sequentially passed between the electrodes of the same sides of the neck and legs, and the total impedance of the right side of the body and the right foot, as well as the left side of the body and left foot is measured. The impedance of the body is determined from the given equality, while transmitting a probing current between the hands, the joint impedance of the hands and thoracic part is measured. The impedance is determined for the thoracic part of the body, the volume of extracellular fluid of the abdominal part of the body is determined as the difference between the volumes of the body and the thoracic part of the body, and the distance from the plane passing through the upper surface of the shoulder to the middle of the wrist joint is used as the geometric size of the body when calculating the volume of the body the arm located along the body, the violation of the water balance of the extracellular fluid of the body is judged in case of mismatch of the ratio of the volumes of extra cellular fluid to the abdominal portion of the torso thoracic part of the trunk volume value for men 1.77 ± 0.05, and for women 1.78 ± 0.06.
В патенте РФ№2251387 раскрыт способ биоимпедансного определения объемов жидкости тела, заключающийся в измерении геометрического размера тела и электрического импеданса рук, туловища и ног при их зондировании током низкой и высокой частот посредством токовых и потенциальных электродов, наложенных на дистальные части конечностей, и определении на основании полученных результатов измерений внеклеточного, клеточного и общего объемов жидкости в руках, туловище и ногах. Дополнительно накладывают токовые электроды на левую и правую части шеи и потенциальные электроды на дистальные части бедер, измерение импеданса туловища осуществляют путем последовательного измерения импеданса его правой и левой частей при прохождении зондирующего тока между электродами одноименных сторон шеи и ног и находят, импеданс ног определяют путем измерения импеданса бедер и голеней. При определении объемов жидкости в туловище и ногах используют измеренные значения, причем в качестве геометрического размера тела используют расстояние от плоскости, проходящей через верхнюю поверхность плеча до середины лучезапястного сустава при руке, расположенной вдоль туловища.RF patent No. 2251387 discloses a method of bio-impedance determination of body fluid volumes, which consists in measuring the geometric size of the body and the electrical impedance of the arms, trunk and legs when they are probed by low and high frequency currents using current and potential electrodes superimposed on the distal parts of the limbs, and determining on based on the results of measurements of extracellular, cellular and total fluid volumes in the arms, trunk and legs. Additionally, impose current electrodes on the left and right parts of the neck and potential electrodes on the distal parts of the thighs, measure the impedance of the body by sequentially measuring the impedance of its right and left parts while passing a probing current between the electrodes of the same sides of the neck and legs and find the impedance of the legs is determined by measuring impedance of the hips and legs. When determining the volume of fluid in the trunk and legs, the measured values are used, and the distance from the plane passing through the upper surface of the shoulder to the middle of the wrist joint with the arm along the trunk is used as the geometric size of the body.
Известен, кроме того, способ определения объема жидкостных секторов организма по патенту РФ №2093069. Способ осуществляется путем накладывания электродов на тело и пропускания зондирующих токов низкой и высокой частоты с последующим измерением импенданса. Попарно соединенные между собой электроды накладывают на кожу верхних и нижних конечностей пациента, измеряют первый импеданс при пропускании через тело зондирующего тока частотой 20-40 кГц и второй импенданс при пропускании зондирующего тока частотой 400-800 кГц, учитывают удельное сопротивление плазмы крови, а также рост пациента и с помощью первого импенданса рассчитывают объем внеклеточной жидкости, а второго объем внутриклеточной жидкости, по сумме названных двух объемов определяют объем общей жидкости в организме.Known, in addition, the method of determining the volume of liquid sectors of the body according to the patent of the Russian Federation No. 2093069. The method is carried out by applying electrodes to the body and passing probing currents of low and high frequency with subsequent measurement of impedance. In pairs, interconnected electrodes are applied to the skin of the upper and lower extremities of the patient, the first impedance is measured when a probe current of 20-40 kHz is passed through the body and the second impedance is measured by passing a probe current of 400-800 kHz, the specific resistance of blood plasma is taken into account, as well as the growth the patient and using the first impedance calculate the volume of extracellular fluid, and the second volume of intracellular fluid, by the sum of these two volumes determine the amount of total fluid in the body.
Наиболее близким по своей сущности аналогом является "Способ региональной биоимпедансметрии и устройство для его осуществления", по заявке РСТ WO 97/40743.The closest in essence analogue is the "Method of regional bioimpedancemetry and device for its implementation," according to PCT application WO 97/40743.
Этот способ заключается в том, что на конечности тела человека (запястья рук и щиколотки ног) накладывают токовые и потенциальные электроды, подают зондирующий переменный ток, измеряют импеданс, и по его величине определяют "физиологические параметры" исследуемого региона.This method consists in applying current and potential electrodes to the limbs of the human body (wrists and ankles), probing alternating current is applied, the impedance is measured, and the physiological parameters of the region under study are determined by its magnitude.
Известный способ позволяет измерять импедансы целых регионов, без наложения электродов, опоясывающих, например, шею, грудь, и другие области, недоступные для непосредственного наложения электродов, например для плеч или нижней, т.е. абдоминальной части торса.The known method allows you to measure the impedances of entire regions, without applying electrodes encircling, for example, the neck, chest, and other areas inaccessible to the direct application of electrodes, for example, for the shoulders or lower, i.e. abdominal torso.
По известному методу производится частичное измерение импедансов внутри разветвленного объекта, каким является тело человека. Измерение импеданса производится в областях, расположенных между электродами, установленными только на конечностях пациента. Например, при подключении генератора тока к левой руке и левой ноге, а измерителя высокочастотных потенциалов к правой руке и правой ноге, измеряется импеданс только общей, абдоминальной части торса, от уровня груди, ниже мечевидного отростка, до паховой промежности.According to the well-known method, a partial measurement of impedances is performed inside a branched object, which is the human body. The impedance is measured in the areas located between the electrodes mounted only on the patient's limbs. For example, when a current generator is connected to the left arm and left leg, and a high-frequency potential meter to the right arm and right leg, the impedance of only the common, abdominal part of the torso is measured, from the chest level, below the xiphoid process, to the inguinal crotch.
Однако в ближайшем аналоге путем подключений токовой и потенциальной цепи к соответствующим электродам возможны измерения импедансов только 5-ти регионов. Это абдоминальный регион руки и ноги с примыкающей к каждой из них частью абдоминального региона.However, in the closest analogue, by connecting the current and potential circuits to the corresponding electrodes, it is possible to measure the impedances of only 5 regions. This is the abdominal region of the arms and legs with a part of the abdominal region adjacent to each of them.
Таким образом, ближайший аналог не обеспечивает непосредственное измерение импеданса каждой конечности, например рук, от кисти до подмышечной впадины или ног от щиколотки до паха, головы, торса, центра и других регионов, составляющих все тело человека. В замкнутом объеме тела человека между регионами происходит распределение и перемещение десятков литров жидкости, а также более 5-ти литров крови, выбрасываемой сердцем, оценить которое известным способом принципиально невозможно.Thus, the closest analogue does not provide a direct measurement of the impedance of each limb, for example, hands, from the hand to the armpit or legs, from the ankle to the groin, head, torso, center and other regions that make up the entire human body. In a closed volume of a person’s body between regions, tens of liters of liquid are distributed and moved, as well as more than 5 liters of blood ejected by the heart, which is fundamentally impossible to evaluate in a known manner.
Недостатком известного способа, во-первых, является невозможность точной локализации областей измерения импедансов регионов, в сумме составляющих 100% объема тела пациента, в частности торсовых регионов, торакального, аортального и абдоминального.The disadvantage of this method, firstly, is the inability to accurately localize the measurement regions of the impedances of the regions, in the total amounting to 100% of the patient’s body volume, in particular the torso regions, thoracic, aortic and abdominal.
Во-вторых, невозможность оценки динамики объемов жидкости и крови в абсолютных или удельных единицах объема - в миллилитрах, т.к. в известном способе оценка производится в омах (с целью проведения разночастотного, т.е. дисперсионного анализа).Secondly, the impossibility of assessing the dynamics of fluid and blood volumes in absolute or specific units of volume is in milliliters, because in the known method, the assessment is made in ohms (with the aim of conducting different frequencies, i.e. analysis of variance).
Третьим недостатком является невозможность оценки перераспределения пульсового периферического кровотока тела человека между регионами (также в единицах объема - в миллилитрах в минуту).The third drawback is the impossibility of assessing the redistribution of pulse peripheral blood flow of the human body between regions (also in units of volume - in milliliters per minute).
Четвертым недостатком является невозможность системной оценки периферической гемодинамики во всех регионах тела, относительно центральной гемодинамики, обеспечивающей необходимое кровоснабжение периферии.The fourth drawback is the impossibility of a systematic assessment of peripheral hemodynamics in all regions of the body, relative to central hemodynamics, providing the necessary blood supply to the periphery.
Измерение таких параметров центральной гемодинамики, как сердечный выброс СВ и минутный объем кровообращения МОК, обеспечивают способ и устройство, раскрытые в патенте США №3340867. По известному способу производят измерение СВ, с опоясыващих металлизированных электродов, установленных на уровне 5-го шейного позвонка (1-й токовый), 7-го шейного позвонка (1-й потенциальный), мечевидного отростка грудины (2-й потенциальный) и пояса (2-й токовый). Между потенциальными электродами измеряют импеданс - Z (Ом), регистрируют реограмму - ΔZ(t), дополнительно регистрируют диффреограмму - dZ/dt, т.е. 1-ю производную реограммы, измеряют ее максимальную амплитуду - Ad (Ом/с) и время изгнания крови из сердца - Ti, до 2-го тона фонокардиограммы ФКГ, затем измеряют расстояние между потенциальными электродами - L (см), удельное сопротивление крови - р (Ом·см) и производят расчет величины СВ по формуле:Measurement of central hemodynamic parameters such as cardiac output of SV and minute volume of blood circulation of the IOC provide a method and device disclosed in US patent No. 3340867. According to the known method, a CB is measured from the encircling metallized electrodes installed at the level of the 5th cervical vertebra (1st current), 7th cervical vertebra (1st potential), xiphoid process of the sternum (2nd potential) and belt (2nd current). The impedance is measured between the potential electrodes - Z (Ohm), the rheogram is recorded - ΔZ (t), the diffreogram is additionally recorded - dZ / dt, i.e. The 1st derivative of the rheogram, measure its maximum amplitude - Ad (Ohm / s) and the time of blood expulsion from the heart - Ti, up to the 2nd tone of the PCG phonocardiogram, then measure the distance between the potential electrodes - L (cm), the specific resistance of the blood - p (Ohm · cm) and calculate the magnitude of the SV by the formula:
Недостатки этого метода измерения СВ следующие. Область измерения ограничена частью грудной клетки, так называемым трансторакальным регионом, захватывающим легкие. Как следует из Фиг.5 и 6 вышеуказанного патента, в область измерения также попадает значительная часть малого круга кровообращения.The disadvantages of this method of measuring CB are as follows. The measurement area is limited to the part of the chest, the so-called transthoracic region, capturing the lungs. As follows from FIGS. 5 and 6 of the above patent, a significant part of the pulmonary circulation also falls into the measurement area.
Таким образом, локализация области измерения не ограничивается только большим кругом кровообращения. Также следует отметить, что наложение опоясывающих металлических электродов (2-х на шею и 2-х на грудь и пояс) весьма дискомфортно для пациента и при измерении возникают существенные артефакты, т.к. электроды врезаются в тело при дыхании (особенно форсированном) или, провисая на выдохе, влияют на величину измеряемого импеданса. При расчете амплитуды реограммы здесь используется линейная апроксимация восходящей части реограммы (Фиг.2. описания) от начала до конца времени изгнания (или апроксимируется произведением ΔZ=Ad·Ti, т.е. прямоугольником), что приводит к существенным погрешностям метода.Thus, the localization of the measurement area is not limited to only a large circle of blood circulation. It should also be noted that the application of encircling metal electrodes (2 on the neck and 2 on the chest and belt) is very uncomfortable for the patient and significant artifacts arise when measuring, because electrodes crash into the body when breathing (especially forced) or, sagging as they exhale, affect the value of the measured impedance. When calculating the rheogram amplitude, a linear approximation of the ascending part of the rheogram (Fig. 2 descriptions) from the beginning to the end of the expulsion time (or approximated by the product ΔZ = Ad · Ti, i.e., a rectangle) is used, which leads to significant errors of the method.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В основу изобретения поставлена задача устранения недостатков вышеуказанных способов путем разработки способа "системной" оценки перераспределения жидкости и кровотока во всех регионах тела пациента.The basis of the invention is the task of eliminating the disadvantages of the above methods by developing a method of "systemic" assessment of the redistribution of fluid and blood flow in all regions of the patient’s body.
Технический результат, достигаемый в результате использования заявленного изобретения, заключается в обеспечении возможности оценки количественного перераспределения жидкости и кровотока по регионам как по величине, так и по направлению.The technical result achieved by using the claimed invention is to provide the possibility of assessing the quantitative redistribution of fluid and blood flow by region, both in magnitude and direction.
Технический результат достигается за счет того, что в способе системной оценки динамики жидкости и крови в организме, заключающейся в том, что на конечности тела человека накладывают токовые и потенциальные электроды, подают зондирующий переменный ток, измеряют импеданс, и по его величине определяют физиологические параметры исследуемого региона,The technical result is achieved due to the fact that in the systematic assessment of the dynamics of fluid and blood in the body, which consists in the fact that current and potential electrodes are applied to the limbs of the human body, a probing alternating current is applied, the impedance is measured, and the physiological parameters of the test are determined by its magnitude region
дополнительно накладывают электроды на голову пациента, поочередно к электродам, расположенным на голове Е, правой руке R, левой руке L, левой ноге F и правой ноге N, подключают генератор - к токовым электродам, а измеритель напряжения - к потенциальным электродам в следующей совокупности биоимпедансных отведений:additionally apply electrodes to the patient’s head, alternately to the electrodes located on the E head, right hand R, left hand L, left foot F and right foot N, connect the generator to current electrodes, and the voltage meter to potential electrodes in the following set of bioimpedance Leads:
ES - для головы, генератор в цепи - ER, измеритель напряжения в цепи - EL,ES - for the head, generator in the circuit - ER, voltage meter in the circuit - EL,
RS - для правой руки, генератор в цепи - ER, измеритель - RN,RS - for the right hand, the generator in the circuit - ER, the meter - RN,
LS - для левой руки, генератор в цепи - EL, измеритель - LF,LS - for the left hand, the generator in the circuit - EL, the meter - LF,
FP - для левой ноги, генератора в цепи - FL, измеритель - FN,FP - for the left leg, the generator in the circuit - FL, the meter - FN,
NP - для правой ноги, генератор в цепи - RN, измеритель - FN,NP - for the right leg, the generator in the circuit - RN, the meter - FN,
AR - для абдоминального региона, генератор в цепи - RN, измеритель - LF,AR - for the abdominal region, the generator in the circuit - RN, the meter - LF,
ЕР - для головы и торса, генератор в цепи - EN, измеритель - EF,EP - for the head and torso, the generator in the circuit - EN, the meter - EF,
RL - для рук и аортального (верхнего грудного) региона, генератор в цепи - RL, измеритель напряжения в цепи - RL,RL - for the arms and the aortic (upper thoracic) region, the generator in the circuit - RL, the voltage meter in the chain - RL,
измеряют импедансы восьми регионов Z(ES), Z(RS), Z(LS), Z(FP), Z(NP), Z(AR), Z(EP), Z(RL), регистрируют их медленные и пульсовые изменения ΔZ(ES), ΔZ(RS), ΔZ(LS), ΔZ(FP), ΔZ(NP), ΔZ(AR), ΔZ(EP), ΔZ(RL), затем производят суперпозиционный расчет импеданса всего торса от шеи - S до паховой области - Р по формуле Z(TR)=Z(EP) - Z(ES), и медленных или пульсовых изменений импеданса всего торса по формуле ΔZ(TR)=ΔZ(EP)-ΔZ(ES),measure the impedances of eight regions Z (ES), Z (RS), Z (LS), Z (FP), Z (NP), Z (AR), Z (EP), Z (RL), record their slow and pulse changes ΔZ (ES), ΔZ (RS), ΔZ (LS), ΔZ (FP), ΔZ (NP), ΔZ (AR), ΔZ (EP), ΔZ (RL), then a superposition calculation of the impedance of the entire torso from the neck - S to the inguinal region - P by the formula Z (TR) = Z (EP) - Z (ES), and slow or pulse changes in the impedance of the entire torso according to the formula ΔZ (TR) = ΔZ (EP) -ΔZ (ES),
производят суперпозиционный расчет импеданса торакального региона от шеи до уровня мечевидного отростка - М грудной клетки путем вычитания из импеданса региона головы и торса импедансов области головы и абдоминального региона по формуле Z(CR)=Z(EP)-Z(ES)-Z(AR), и медленных или пульсовых изменений импеданса торакального региона ΔZ(CR)=ΔZ(EP)-ΔZ(ES)-ΔZ(AR),superposition calculation of the impedance of the thoracic region from the neck to the level of the xiphoid process - M chest by subtracting the impedances of the head and abdominal region from the impedance of the head and torso region according to the formula Z (CR) = Z (EP) -Z (ES) -Z (AR ), and slow or pulse changes in the impedance of the thoracic region ΔZ (CR) = ΔZ (EP) -ΔZ (ES) -ΔZ (AR),
после чего по величинам Z(n) и ΔZ(n), производят расчет динамики жидкости и крови ДЖК, для каждого "n"-го региона, по соотношению:then, according to the values of Z (n) and ΔZ (n), the dynamics of the liquid and blood of the DLC are calculated for each "n" th region, according to the ratio:
где k (n) - морфологический коэффициент "n"-го региона, a ΔZ(n) - величина медленных изменений импеданса "n"-го региона,where k (n) is the morphological coefficient of the "n" th region, and ΔZ (n) is the magnitude of the slow changes in the impedance of the "n" th region,
- затем производят оценку величины и направленности динамики жидкости и крови.- then evaluate the magnitude and direction of the dynamics of the fluid and blood.
Технический результата усиливается за счет того, что оценку величины динамики жидкости и крови проводят в удельных объемных показателях - миллилитрах в 100 граммах ткани для всего тела человека, состоящего из 7-ми регионов.The technical result is enhanced due to the fact that the assessment of the dynamics of fluid and blood is carried out in specific volume indicators - milliliters in 100 grams of tissue for the entire human body, consisting of 7 regions.
Для всех периферических регионов, кроме аортального, производят измерение площадей - Sr под реограммами, т.е. пульсовыми изменениями импеданса - ΔZ(t), за время полного сердечного цикла - Тс, по соотношению:For all peripheral regions, except the aortic, they measure the area - Sr under the rheograms, i.e. pulse changes in impedance - ΔZ (t), during a complete cardiac cycle - Tc, in the ratio:
- затем производят расчет объемного удельного кровотока УК(n) для каждого "n"-го региона, по соотношению:- then calculate the volumetric specific blood flow of the Criminal Code (n) for each "n" th region, according to the ratio:
где ЧСС - частота сердечных сокращений сердца,where heart rate is the heart rate of the heart,
после чего производят оценку степени и направленности динамики перераспределения удельного кровотока УК для всех периферических регионов и для всего тела, в удельных объемных показателях.then assess the degree and direction of the dynamics of redistribution of specific blood flow of the Criminal Code for all peripheral regions and for the whole body, in specific volume indicators.
Кроме того, дополнительно производят суперпозиционный расчет импеданса аортального региона BR верхней части грудной клетки, на уровне подмышечной линии от правой до левой руки, Z(BR)=Z(RL)-Z(RS)-Z(LS),In addition, additionally perform a superpositional calculation of the impedance of the aortic region BR of the upper chest, at the level of the axillary line from the right to the left arm, Z (BR) = Z (RL) -Z (RS) -Z (LS),
в отведениях RL, RS, LS, производят измерение площадей - Si под реограммами, за время сердечного выброса крови из сердца - Ti, производят суперпозиционный расчет пульсовых изменений импеданса аортального региона Sd(BR)=Si(RL)-Si(RS)-Si(LS),in leads RL, RS, LS, they measure the area - Si under the rheograms, during the cardiac output of blood from the heart - Ti, perform a superposition calculation of pulse changes in the impedance of the aortic region Sd (BR) = Si (RL) -Si (RS) -Si (LS)
производят расчет удельного кровотока аортального региона - УК(BR), по соотношению:calculate the specific blood flow of the aortic region - UK (BR), according to the ratio:
затем рассчитывают геометрический объем аортальной области измерения сердечного выброса:then calculate the geometric volume of the aortic region for measuring cardiac output:
где Kv - масштабный коэффициент эффективной части области измерения, А - расстояние между шеей и мечевидным отростком (см), В - расстояние между подмышечными впадинами (см), С - расстояние между передней и задней поверхностью груди на уровне подмышечной линии (см),where Kv is the scale factor of the effective part of the measurement region, A is the distance between the neck and the xiphoid process (cm), B is the distance between the armpits (cm), C is the distance between the front and rear surfaces of the chest at the level of the axillary line (cm),
затем определяют абсолютную величину кровотока аортальной области, т.е. сердечного выброса - СВ, в миллилитрах:then determine the absolute value of the blood flow of the aortic region, i.e. cardiac output - SV, in milliliters:
а также минутный объем большого круга кровообращения - МОК, в литрах в минуту:as well as the minute volume of a large circle of blood circulation - IOC, in liters per minute:
после чего производят системную оценку центральной гемодинамики, обеспечивающей кровоснабжение 7-ми периферических регионов и всего организма человека.after which a systematic assessment of central hemodynamics is carried out, providing blood supply to 7 peripheral regions and the entire human body.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS
Сущность изобретения будет более понятна из последующего описания со ссылками на позиции чертежей, где:The invention will be more clear from the following description with reference to the position of the drawings, where:
на фиг.1 представлена схема (модель) обследуемого пациента, на которой указаны места расположения электродов, их обозначение и подключение к токовым (EI, RI, LI, FI, NI) и потенциальным (EU, RU, LU, FU, NU) цепям (электродам); характерные анатомические точки на торсе (S, М, Р); обозначения всех вышеуказанных регионов (ES, RS, LS, FP, NP, AR, CR, BR), для периферии и торса; - на границе областей жирной линией указаны "виртуальные" электроды,figure 1 presents a diagram (model) of the examined patient, which shows the location of the electrodes, their designation and connection to current (EI, RI, LI, FI, NI) and potential (EU, RU, LU, FU, NU) circuits (electrodes); characteristic anatomical points on the torso (S, M, P); designations of all the above regions (ES, RS, LS, FP, NP, AR, CR, BR), for the periphery and torso; - "virtual" electrodes are indicated by a bold line on the border of the regions,
на фиг.2 представлен пример нахождения площадей реограммы Sr, за сердечный цикл Те, при определении периферического кровотока, - Si, за время изгнания Ti, при определении сердечного выброса крови, показаны: интеграл реограммы, реограмма и диффреограмма,figure 2 presents an example of finding the areas of the rheogram Sr, for the cardiac cycle Te, when determining peripheral blood flow, - Si, during the expulsion of Ti, when determining the cardiac output of blood, shows: rheogram integral, rheogram and diffreogram,
на фиг.3 представлена область измерения сердечного выброса, с интегральной чувствительностью ~88%, определенная на модели человека (а), и изображение аортальной области на рисунке сердечно-сосудистой системы,figure 3 presents the area of measurement of cardiac output, with an integrated sensitivity of ~ 88%, determined on the human model (a), and the image of the aortic region in the figure of the cardiovascular system,
на фиг.4 представлено распределение чувствительности (а) и 4 уровня равной чувствительности (б), на модели человека, (к локальным изменениям импеданса) внутри аортальной области грудной клетки - BR,figure 4 presents the distribution of sensitivity (a) and 4 levels of equal sensitivity (b), on a human model, (to local changes in impedance) inside the aortic region of the chest - BR,
на фиг.5-10 представлены примеры других регионов, используемых в способе:figure 5-10 presents examples of other regions used in the method:
на фиг.5 а, б для отведения - RS, правая рука,figure 5 a, b for abduction - RS, right hand,
на фиг.6 а, б для отведения - NP, правая нога,Fig.6 a, b for abduction - NP, right leg,
на фиг.7 а, б для отведения - ES, голова,7 a, b for abduction - ES, head,
на фиг.8 а, б для отведения - AR, абдоминальный регион,on Fig a, b for abduction - AR, abdominal region,
на фиг.9 а, б для отведения - RL, правая рука, левая рука и расположенная между ними аортальная область,Fig.9 a, b for abduction - RL, right arm, left arm and the aortic region located between them,
на фиг.10 а, б для измерения сердечного выброса по патенту США №3340867, аfigure 10 a, b for measuring cardiac output according to US patent No. 3340867, and
на фиг.11 представлен макет прибора "Анализатор гемодинамики АГИ-01 МЕДАСС".figure 11 presents the layout of the device "hemodynamic analyzer AGI-01 MEDASS".
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Оценку перераспределения жидкости, а также циркулирующей и депонированной крови во всех регионах, из которых состоит тело человека, причем представленную в объемных показателях, можно считать системной. Организм рассматривается как единая система, в которой пульсирует артериальная кровь, перемещается интерстециальная жидкость и венозная кровь, а периферическое кровоснабжение всех регионов обусловлено параметрами центральной гемодинамики.Evaluation of the redistribution of fluid, as well as circulating and deposited blood in all regions of which the human body consists, and presented in volume indicators, can be considered systemic. The body is considered as a single system in which arterial blood pulsates, interstitial fluid and venous blood move, and the peripheral blood supply of all regions is determined by the parameters of central hemodynamics.
Устранение указанных недостатков в настоящем изобретении достигается следующим:The elimination of these disadvantages in the present invention is achieved by the following:
а) обеспечением точной локализации, т.е. разграничением всего организма на 8 основных периферических и торсовых областей измерения (включая аортальный);a) ensuring accurate localization, i.e. demarcation of the whole organism into 8 main peripheral and torso areas of measurement (including aortic);
б) обеспечением возможности и повышением точности оценки перемещений региональных объемов жидкости и крови тела пациента в количественных единицах объема, а не в единицах электрического сопротивления;b) providing the possibility and increasing the accuracy of estimating the movements of regional volumes of liquid and blood of the patient’s body in quantitative units of volume, and not in units of electrical resistance;
в) обеспечением возможности оценки динамики пульсового кровотока, причем во всем теле и его периферических регионах;c) providing the ability to assess the dynamics of pulse blood flow, moreover, in the whole body and its peripheral regions;
г) обеспечением возможности оценки параметров центральной гемодинамики - сердечного выброса и минутного объема крови, причем в единой системе измерений и при единой электродной системе.d) providing the ability to assess the parameters of central hemodynamics - cardiac output and minute volume of blood, moreover, in a single measurement system and with a single electrode system.
Следует отметить, что для обозначения мест наложения электродов принята система, используемая в кардиографии: правая рука - R, левая рука - L, левая нога - F, правая нога - N, голова - Е (Фиг.1).It should be noted that the system used in cardiography was adopted to indicate the locations of the electrodes: the right hand is R, the left hand is L, the left leg is F, the right leg is N, and the head is E (Figure 1).
Принятые характерные анатомические точки на торсе: S - уровень границы шеи и груди (яремная ямка), М - уровень мечевидного отростка грудины, Р - уровень паховой промежности и Е - уровень лобной или височной доли головы.Accepted characteristic anatomical points on the torso: S - level of the border of the neck and chest (jugular fossa), M - level of the xiphoid process of the sternum, P - level of the inguinal perineum and E - level of the frontal or temporal lobe of the head.
Аналогично электрокардиографическим "отведениям" биоимпедансные (реографические) отведения также определяют область измерения (т.е. регион). Например, для измерения импеданса правой руки может использоваться отведение - RS (RE/RN), где токовая цепь подключена к электродам на правой руке (R) и голове (Е), т.е. - RE, а потенциальная к электродам на правой руке (R) и правой ноге (N), т.е. - RN. Общая часть для обеих цепей это правая рука (R), в направлении шеи (S), т.е. "отведение - RS (RE/RN)".Similarly to electrocardiographic "leads", bioimpedance (rheographic) leads also determine the area of measurement (i.e. region). For example, to measure the impedance of the right hand, a lead can be used - RS (RE / RN), where the current circuit is connected to the electrodes on the right hand (R) and head (E), i.e. - RE, and potential to the electrodes on the right hand (R) and right foot (N), i.e. - RN. The common part for both chains is the right hand (R), in the direction of the neck (S), i.e. "Lead - RS (RE / RN)."
Первым существенным отличием способа является локализация регионов. Методы комбинаторики показывают, что с 5-ти пар электродов возможно осуществить измерение более, чем в 120 отведениях, из которых необходимы, для решения поставленной задачи только - 8. Это 5 периферических регионов: руки, ноги и голова и 3 торсовых региона: торакальный, аортальный, абдоминальный регионы и весь торс.The first significant difference of the method is the localization of regions. Combinatorics methods show that with 5 pairs of electrodes it is possible to measure in more than 120 leads, of which are necessary, to solve the task only 8. These are 5 peripheral regions: arms, legs and head and 3 torso regions: thoracic, aortic, abdominal regions and the entire torso.
Следует отметить, что локализация, например, области правой руки может быть обеспечена в различных отведениях. Когда общий участок для токовой и потенциальной цепи является в основном рукой, от кисти до подмышечной впадины, то в районе соединения с торсом граница области измерения будет меняться и захватывать часть грудной - торакальной области: RS_1(RE/RL); RS_2(RE/RF); RS_3(RE/RN); RS_4(RL/RF); RS_5(RL/RN).It should be noted that localization, for example, of the right hand region can be provided in various leads. When the common area for the current and potential chains is mainly the hand, from the hand to the axilla, then in the area of connection with the torso the border of the measurement area will change and capture part of the thoracic - thoracic region: RS_1 (RE / RL); RS_2 (RE / RF); RS_3 (RE / RN); RS_4 (RL / RF); RS_5 (RL / RN).
Математическое моделирование распределения полей от токовых и потенциальных цепей в биообъекте и чувствительности к изменениям импеданса внутри региона и на его границе позволило разграничить периферические и связанный с ними торсовый регион так, что в сумме проводится измерение всего тела человека.Mathematical modeling of the distribution of fields from current and potential circuits in a biological object and sensitivity to changes in impedance within a region and at its boundary allowed us to distinguish between peripheral and related torso regions so that the whole body is measured in total.
Причем это условие обеспечивается при единственной совокупности отведений, т.е. подключений токовых и потенциальных цепей к соответствующим электродам. Достигнутый результат, фактически, обеспечивается тем, что на границе 6-ти регионов созданы 6 внутренних, дополнительных, "виртуальных" электродов (Фиг.1).Moreover, this condition is provided with a single set of leads, i.e. connections of current and potential circuits to the corresponding electrodes. The achieved result, in fact, is ensured by the fact that at the border of 6 regions 6 internal, additional, "virtual" electrodes are created (Figure 1).
Реализация способа включает несколько этапов.The implementation of the method includes several stages.
(1) Первый этап производится следующим образом.(1) The first stage is as follows.
На конечности пациента попарно накладывают токовые - I и потенциальные - U электроды: на голову - EI и EU, на правую руку - RI и RU, на левую руку - LI и LU на левую ногу - FI и FU, на правую ногу - N1 и NU (Фиг.1).The current - I and potential - U electrodes are applied in pairs on the limbs of the patient: on the head - EI and EU, on the right hand - RI and RU, on the left hand - LI and LU on the left foot - FI and FU, on the right foot - N1 and NU (Figure 1).
Затем поочередно подключают генератор тока и измеритель потенциалов, обеспечивая измерение импеданса в необходимых биоимпедансных (реографических) отведениях.Then alternately connect the current generator and the potential meter, providing impedance measurement in the necessary bio-impedance (rheographic) leads.
Измерение импедансов - Z в 5-ти основных периферических регионах производится в следующих отведениях:The measurement of impedances - Z in 5 major peripheral regions is performed in the following leads:
- для головы, в отведении - ES (ER/EL), от шеи до лобной области, измеряют импеданс - Z(ES),- for the head, in the lead - ES (ER / EL), from the neck to the frontal region, measure the impedance - Z (ES),
- для правой руки - RS(ER/RN), от кисти до подмышечной, измеряют импеданс - 7(К8),- for the right hand - RS (ER / RN), from the hand to the axillary, measure the impedance - 7 (K8),
- для левой руки - LS (EL/LF), от кисти до подмышечной, измеряют импеданс - Z(LS),- for the left hand - LS (EL / LF), from the hand to the axillary, measure the impedance - Z (LS),
- для левой ноги - FP (FL/FN), от стопы до паховой области, измеряют импеданс - Z(FP),- for the left leg - FP (FL / FN), from the foot to the inguinal region, measure the impedance - Z (FP),
- для правой ноги - NP (RN/NF), от стопы до паховой области, измеряют импеданс - Z(NP).- for the right leg - NP (RN / NF), from the foot to the inguinal region, the impedance is measured - Z (NP).
Дополнительно производится измерение импедансов - Z, в следующих отведениях:Additionally, the impedance is measured - Z, in the following leads:
- для абдоминального региона - AR(RN/LF), от уровня мечевидного отростка - М, до паховой промежности - Р, измеряют импеданс - Z(AR);- for the abdominal region - AR (RN / LF), from the level of the xiphoid process - M, to the inguinal crotch - P, measure the impedance - Z (AR);
- для головы и торса - ЕР (EN/EF), от лобной области головы - Е, до паховой промежности - Р, измеряют импеданс - Z(EP);- for the head and torso - EP (EN / EF), from the frontal area of the head - E, to the inguinal crotch - P, measure the impedance - Z (EP);
- для рук (RL), с аортальным регионом (BR), т.е. в отведении - RL(RL/RL), измеряют импеданс - Z(RL), от левой - R, до правой - L руки и заключенный между ними участок верхней части грудной клетки - BR.- for the hands (RL), with the aortic region (BR), i.e. in the lead - RL (RL / RL), measure the impedance - Z (RL), from the left - R, to the right - L hands and the section of the upper chest chest enclosed between them - BR.
Одновременно с измерением импедансов - Z, вышеуказанных регионов, производят регистрацию медленных и пульсовых - AZ(t) изменений импеданса, т.е. реограмм - AZ(ES), AZ(RS), AZ(LS), AZ(FP), AZ(NP), AZ(AR), AZ(EP), AZ(RL).Simultaneously with the measurement of impedances - Z, of the above regions, slow and pulse - AZ (t) impedance changes are recorded, i.e. rheograms - AZ (ES), AZ (RS), AZ (LS), AZ (FP), AZ (NP), AZ (AR), AZ (EP), AZ (RL).
Локализация области измерения всего торса - TR и торакального региона - CR, обеспечивается методом суперпозиционного сложения. Моделирование показало, что для выбранных отведений границы измеряемых регионов не захватывают соседние, и подтвердило корректность вычитания импедансов Z соседних регионов в вышеуказанной совокупности, а также их изменений AZ, т.е. чувствительности к локальным изменениям импедансов (Фиг.5-10).Localization of the measurement area of the entire torso - TR and thoracic region - CR, is provided by the method of superpositional addition. The simulation showed that for the selected leads the borders of the measured regions are not captured by the neighboring ones, and confirmed the correctness of subtracting the impedances Z of neighboring regions in the above set, as well as their changes in AZ, i.e. sensitivity to local changes in impedances (Figure 5-10).
Для локализации области измерения всего торса - TR, от шеи - S до паха - Р, производят суперпозиционный расчет величины импеданса Z(TR) по соотношению Z(TR)=Z(EP)-Z(ES), т.е. из региона - ЕР (голова и весь торс), вычитают импеданс головы - ES. Аналогично рассчитывается величина изменений импеданса ΔZ(TR)=ΔZ(EP)-ΔZ(ES).To localize the measurement area of the entire torso - TR, from the neck - S to the groin - P, a superpositional calculation of the impedance Z (TR) is performed using the relation Z (TR) = Z (EP) -Z (ES), i.e. from the region - EP (head and entire torso), subtract the impedance of the head - ES. Similarly, the magnitude of the changes in impedance ΔZ (TR) = ΔZ (EP) -ΔZ (ES) is calculated.
Для локализации области измерения всего торакального (грудного) региона - CR, от шеи - S до мечевидного отростка груди - М, производят суперпозиционный расчет величины импеданса Z(CR) по соотношению: Z(CR)=Z(EP)-Z(ES)-Z(AR), т.е. из региона - EP (голова и весь торс), вычитают импеданс головы - ES и абдоминального региона - AR. Аналогично расчитывается величина изменений импеданса ΔZ(CR)=ΔZ(EP)-ΔZ(ES)-ΔZ(AR).To localize the measurement region of the entire thoracic (thoracic) region - CR, from the neck - S to the xiphoid process of the chest - M, a superpositional calculation of the impedance Z (CR) is performed according to the ratio: Z (CR) = Z (EP) -Z (ES) -Z (AR), i.e. from the region - EP (head and entire torso), subtract the impedance of the head - ES and the abdominal region - AR. Similarly, the magnitude of the impedance changes ΔZ (CR) = ΔZ (EP) -ΔZ (ES) -ΔZ (AR) is calculated.
Следует заметить, что только аортальный регион, расположенный внутри торакального, относится к области центральной гемодинамики, т.е. не относится к периферическим.It should be noted that only the aortic region located inside the thoracic region belongs to the region of central hemodynamics, i.e. not related to peripheral.
Таким образом предлагаемый способ обеспечивает возможность измерений импедансов всех регионов, составляющих организм: 1.Z(ES); 2.Z(RS); 3.Z(LS); 4.Z(FP); 5.Z(NP); 6.Z(TR); 7.Z(AR); 8.Z(CR), а также регистрацию их медленных (плетизмограмм) и пульсовых изменений (реограмм): 1. ΔZ(ES), 2. ΔZ(RS), 3. ΔZ(LS), 4. ΔZ(FP), 5. ΔZ(NP), 6. ΔZ(EP), 7. ΔZ(AR), 8. ΔZ(CR).Thus, the proposed method provides the ability to measure the impedances of all regions that make up the body: 1.Z (ES); 2.Z (RS); 3.Z (LS); 4.Z (FP); 5.Z (NP); 6.Z (TR); 7.Z (AR); 8.Z (CR), as well as registration of their slow (plethysmograms) and pulse changes (rheograms): 1. ΔZ (ES), 2. ΔZ (RS), 3. ΔZ (LS), 4. ΔZ (FP), 5. ΔZ (NP), 6. ΔZ (EP), 7. ΔZ (AR), 8. ΔZ (CR).
Однако решение задачи точной локализации регионов и оптимального их выбора недостаточно для реализации поставленной цели - системной оценки перераспределения жидкости и крови внутри замкнутого объема тела человека.However, the solution of the problem of exact localization of regions and their optimal choice is not enough to achieve the goal - a systematic assessment of the redistribution of fluid and blood within a closed body volume of a person.
Вторым существенным отличием способа является оценка динамики региональных объемов жидкости и крови в удельных единицах объема, т.е. в миллилитрах объема жидкости и крови, в 100 граммах ткани.The second significant difference of the method is the assessment of the dynamics of regional volumes of liquid and blood in specific units of volume, i.e. in milliliters of the volume of fluid and blood, in 100 grams of tissue.
Основное уравнение зависимости импеданса - Z и его изменений - ΔZ(t), от изменения объема жидкости или крови - ΔV(t), в области измерения с объемом - V, следующее:The basic equation for the dependence of impedance - Z and its changes - ΔZ (t), on changes in the volume of fluid or blood - ΔV (t), in the measurement area with volume - V, the following:
Определить геометрические объемы регионов - V теоретически возможно, но с большими погрешностями, т.к. необходимо точное измерение, например, суммы поперечных сечений по всей длине руки, торса или головы. Соответственно неточным будет определение изменений этих объемов в абсолютных единицах - миллилитрах (кубических сантиметрах).It is theoretically possible to determine the geometrical volumes of the regions - V, but with large errors, because An accurate measurement is needed, for example, the sum of the cross-sections along the entire length of the arm, torso or head. Accordingly, the determination of changes in these volumes in absolute units - milliliters (cubic centimeters) will be inaccurate.
Вне зависимости от объема региона и его формы формальное деление на его величину - V, т.е. приведение к 1 грамму тканей и традиционное умножение на 100 грамм ткани, для удобной оценки, позволяет нормировать происходящие в нем изменения - ΔV и представлять их в виде изменения "удельного объема".Regardless of the volume of the region and its form, the formal division by its size is V, i.e. reduction to 1 gram of tissues and traditional multiplication by 100 grams of tissue, for convenient evaluation, allows normalizing the changes occurring in it - ΔV and presenting them as a change in "specific volume".
Тогда динамика жидкости и крови - ДЖК может быть измерена в удельных показателях объема - миллилитрах в 100 граммах ткани: ДЖК=100·ΔZ/Z.Then the dynamics of fluid and blood - DLC can be measured in specific volume indicators - milliliters in 100 grams of tissue: DLC = 100 · ΔZ / Z.
Таким образом, если нет возможности точно измерять абсолютный объем региона в статике, то есть возможность оценивать изменения съемного притока жидкости и крови в динамике, например, за время функциональных воздействий (ортостатических, фармакологических, физиотерапевтических и т.д.).Thus, if it is not possible to accurately measure the absolute volume of the region in statics, then it is possible to assess the changes in the removable flow of fluid and blood in dynamics, for example, during functional influences (orthostatic, pharmacological, physiotherapeutic, etc.).
Этот прием позволяет проводить расчет динамики жидкости и венозной крови - ДЖК для всех регионов, по медленным изменениям импеданса:This technique allows you to calculate the dynamics of fluid and venous blood - DLC for all regions, according to slow changes in impedance:
где: ΔZ (n) - медленные изменения импеданса во время обследования;where: ΔZ (n) - slow changes in impedance during the examination;
k (n) - морфологический коэффициент "n"-го региона, зависящий от морфологических и анизотропных свойств различных областей измерения. Например, более электропроводные кровеносные сосуды руки расположены по линиям распространения тока, а в торакальном регионе сосуды расположенных в разных направлениях (Фиг.3).k (n) is the morphological coefficient of the "n" -th region, depending on the morphological and anisotropic properties of different measurement areas. For example, the more electrically conductive blood vessels of the hand are located along the current distribution lines, and in the thoracic region, the vessels are located in different directions (Figure 3).
(2) Второй этап. После измерений и расчетов импедансов - Z(n) всех регионов и их изменений - ΔZ(n), заключается в том, что производят расчет динамики жидкости и крови - ДЖК, в миллилитрах на 100 грамм ткани, по соотношению (1). Далее производят оценку степени и направления перераспределения удельных объемов жидкости и крови, для всех регионов и для всего тела.(2) The second stage. After measuring and calculating the impedances - Z (n) of all regions and their changes - ΔZ (n), it consists in calculating the dynamics of fluid and blood - DLC, in milliliters per 100 grams of tissue, according to the ratio (1). Next, assess the degree and direction of the redistribution of specific volumes of fluid and blood, for all regions and for the whole body.
Третьим существенным отличием предлагаемого способа является возможность оценки перераспределения регионального кровотока в единой системе измерений и вне зависимости от объема и формы региона.The third significant difference of the proposed method is the ability to assess the redistribution of regional blood flow in a single measurement system and regardless of the volume and shape of the region.
В отличие от медленных изменений импеданса, пульсовой кровоток расчитывается с учетом частоты сердечных сокращений - ЧСС. За величину изменения импеданса ΔZ(t), принимается не амплитуда пульсовой волны (т.е. максимальное ее значение в определенный момент времени), а площадь - Sr, под реограммой, за время полного сердечного цикла:Unlike slow changes in impedance, pulse blood flow is calculated taking into account the heart rate - heart rate. The magnitude of the change in impedance ΔZ (t) is not the amplitude of the pulse wave (i.e. its maximum value at a certain point in time), but the area - Sr, under the rheogram, during the entire cardiac cycle:
Площадь под реограммой характеризует суммарный кровоток за весь период сердечного цикла - Тс, как в систолический (притоковый), так и в диастолический (оттоковый) периоды пульсовой волны, когда кровь проталкивают эластичные стенки сосудов.The area under the rheogram characterizes the total blood flow for the entire period of the cardiac cycle - Tc, both in systolic (inflow) and diastolic (outflow) periods of the pulse wave, when the blood is pushed by the elastic walls of the vessels.
Расчет кровотока по площади - Sr применяют для всех периферических регионов. Расчет удельного кровотока "п"-го региона - УК(п), производится по соотношению:Calculation of blood flow by area - Sr is used for all peripheral regions. The calculation of the specific blood flow of the "p" th region - the Criminal Code (p), is made by the ratio:
где - ЧСС частота сердечных сокращений.where - heart rate heart rate.
(3) Третий этап. Проводится после расчета динамики жидкости - ДЖК и заключается в следующем.(3) The third stage. It is carried out after calculating the dynamics of the liquid - DLC and is as follows.
Производится измерение амплитуд реограмм - Sr, в соответствующих отведениях, и расчет изменений удельных объемов кровотока - УК для всех периферических регионов тела человека.The measurement of rheogram amplitudes - Sr, in the corresponding leads, and the calculation of changes in specific volumes of blood flow - UK for all peripheral regions of the human body.
По полученным результатам производится (системная) оценка динамики жидкости - ДЖК и кровотока - УК, т.е. направленность и степень перераспределения динамики жидкости и удельного пульсового кровотока, во всех регионах тела человека, а также их отклонение от "должных величин".Based on the results obtained, a (systemic) assessment of fluid dynamics — DLC and blood flow — is carried out, i.e. the direction and degree of redistribution of fluid dynamics and specific pulse blood flow in all regions of the human body, as well as their deviation from "due values".
Четвертым существенным отличием предлагаемого способа является повышение точности локализации области измерения сердечного выброса - СВ (аортальная область), путем ее ограничения только большим кругом кровообращения, а также повышением точности и помехозащищенности расчетов при измерении СВ.The fourth significant difference of the proposed method is to increase the accuracy of localization of the measurement area of cardiac output - SV (aortic region), by limiting it only to a large circle of blood circulation, as well as increasing the accuracy and noise immunity of calculations when measuring SV.
Теоретически, область измерения, должна быть ограничена только аортой, а практически, всеми исходящими из аорты, разветвляющимися крупными сосудами, уходящими в голову, руки и нижнюю часть торса, и не должна захватывать легочную артерию и сами легкие. Реализовать такую локализацию области измерения с поверхностно расположенных на грудной клетке электродов, практически невозможно (Фиг.3).Theoretically, the measurement area should be limited only to the aorta, and practically to all outgoing from the aorta, branching large vessels extending to the head, arms and lower torso, and should not capture the pulmonary artery and the lungs themselves. To realize such a localization of the measurement region with electrodes superficially located on the chest cage is practically impossible (Figure 3).
Предлагаемый способ позволяет вводить зондирующий ток от электродов, расположенных на запястьях рук, внутрь грудной клетки, через плечи и подмышечные области, а измерение высокочастотных потенциалов проводить с электродов, установленных на голове и ногах. Это позволяет локализовать область, содержащую аорту и наиболее мощные сосуды артериального русла большого круга, расположенную в верхней части грудной клетки (выше желудочков сердца) и называемую аортальным регионом - BR (Фиг.3).The proposed method allows you to enter a probe current from the electrodes located on the wrists, inside the chest, through the shoulders and axillary regions, and the measurement of high-frequency potentials is carried out from electrodes mounted on the head and legs. This allows you to localize the region containing the aorta and the most powerful vessels of the arterial bed of the great circle, located in the upper part of the chest (above the ventricles of the heart) and called the aortic region - BR (Figure 3).
В отличие от кровотока периферических регионов и всей торакальной области, включающей значительную часть легких, приток крови из сердца в большой круг кровообращения происходит только за время сердечного выброса - Ti. Поэтому для аортального региона необходимо учитывать суммарную скорость кровотока за эту часть периода реограммы, путем интегрирования, т.е. ее площадь - Si.In contrast to the blood flow of the peripheral regions and the entire thoracic region, which includes a significant part of the lungs, the flow of blood from the heart into the pulmonary circulation occurs only during the cardiac output - Ti. Therefore, for the aortic region, it is necessary to take into account the total blood flow velocity for this part of the rheogram period, by integration, i.e. its area is Si.
(4) Четвертый этап. Осуществляется после оценки динамики жидкости - ДЖК и периферического кровотока - УК и заключается в следующем.(4) The fourth stage. It is carried out after assessing the dynamics of the fluid - DLC and peripheral blood flow - CC and is as follows.
Измеряют импедансы в 3-х отведениях - RL, RS, LS и производят суперпозиционный расчет импеданса аортального региона - BR, для верхней части грудной клетки, на уровне подмышечной линии, от правой до левой руки:Impedances are measured in 3 leads - RL, RS, LS and a superposition calculation of the aortic region impedance - BR is performed for the upper chest, at the axillary line, from the right to the left arm:
В отведениях RL, RS, LS, дополнительно производят регистрацию реограмм и определяют их площади - Si, за время сердечного выброса - Ti, по соотношению:In the leads RL, RS, LS, rheograms are additionally recorded and their areas are determined - Si, during the cardiac output - Ti, by the ratio:
Затем производят суперпозиционный расчет пульсовых изменений импеданса аортального региона Si(BR)=Si(RL)-Si(RS)-Si(LS).Then, a superpositional calculation is made of the pulse changes in the impedance of the aortic region Si (BR) = Si (RL) -Si (RS) -Si (LS).
Также производят расчет удельного кровотока аортального региона - УК(BR), по соотношению:Also calculate the specific blood flow of the aortic region - the Criminal Code (BR), according to the ratio:
Далее расчитывают геометрический объем аортальной области измерения сердечного выброса, являющийся эллипсоидом вращения:Next, calculate the geometric volume of the aortic region for measuring cardiac output, which is an ellipsoid of revolution:
где Kv - масштабный коэффициент эффективной части области измерения (составляющий ~88%), А - расстояние между шеей - S и мечевидным отростком - М (см), В - расстояние между подмышечными впадинами (см), С - расстояние между передней и задней поверхностью груди на уровне подмышечной линии (см), после чего производится определение абсолютной величины кровотока аортальной области, т.е. сердечного выброса - СВ, в миллилитрах:where Kv is the scale factor of the effective part of the measurement region (~ 88%), A is the distance between the neck - S and the xiphoid process - M (cm), B is the distance between the axillary cavities (cm), C is the distance between the front and rear surfaces chest at the axillary line level (cm), after which the absolute value of the blood flow of the aortic region is determined, i.e. cardiac output - SV, in milliliters:
а также минутного объема большого круга кровообращения - МОК, в литрах в минуту:as well as the minute volume of a large circle of blood circulation - IOC, in liters per minute:
В результате: производят оценку основной функции сердца, обеспечивающей кровоснабжение 7-ми периферических регионов; системную оценку динамики жидкости и крови человека; сопоставляют их с должными величинами; и осуществляют диагностическую (врачебную) интерпретацию результатов обследования.As a result: they evaluate the basic function of the heart, providing blood supply to 7 peripheral regions; a systematic assessment of the dynamics of human fluid and blood; compare them with the proper values; and carry out a diagnostic (medical) interpretation of the examination results.
Работа по предлагаемому способу заключается в наложении на пациента 5-ти двойных электродов (токовых и потенциальных), в виде стандартных "ЭКГ-клипс", на наиболее доступные и комфортные места - конечности пациента, т.е. на правую руку - R, левую руку - L, левую ногу - F, правую ногу - N и голову - Е.Work on the proposed method consists in applying 5 double electrodes (current and potential) to the patient, in the form of standard "ECG clips", on the most accessible and comfortable places - the patient's limbs, i.e. on the right hand - R, left hand - L, left foot - F, right foot - N and head - E.
Электроды подключаются к коммутатору отведений биоимпедансметра (реографа), например к изготовленному макету прибора "Анализатор гемодинамики АГИ-01 МЕДАСС" с компьютерным комплексом и программным обеспечением (Фиг.11).The electrodes are connected to the switch leads of the bioimpedance meter (rheograph), for example, to the manufactured model of the device "hemodynamics analyzer AGI-01 MEDASS" with a computer system and software (Fig.11).
Поочередно, с частотой опроса коммутатора реографических отведений (например, 1 кГц), подключают генератор тока и измеритель потенциалов к соответствующим электродам, обеспечивая режим измерения - Z и регистрацию их изменений (реограмм) - ΔZ(t) в следующих отведениях:Alternately, with a polling frequency of the switch of rheographic leads (for example, 1 kHz), connect the current generator and potential meter to the corresponding electrodes, providing a measurement mode - Z and recording their changes (rheograms) - ΔZ (t) in the following leads:
1. для головы - ES (ER/EL),1. for the head - ES (ER / EL),
2. для правой руки - RS (ER/RN),2. for the right hand - RS (ER / RN),
3. для левой руки - LS (EL/LF),3. for the left hand - LS (EL / LF),
4. для левой ноги - FP (FL/FN),4. for the left leg - FP (FL / FN),
5. для правой ноги - NP (RN/NF),5. for the right leg - NP (RN / NF),
6. для абдоминального региона - AR (RN/LF),6. for the abdominal region - AR (RN / LF),
7. для абдоминального и головы - ЕР (RN/LF),7. for abdominal and head - EP (RN / LF),
8. для рук и аортального региона - RL (RL/RL).8. for the hands and the aortic region - RL (RL / RL).
В соответствии с программой формирования данных также обеспечивается, измерение сопротивлений - Z, регистрация реограмм - ΔZ(t), измерение их амплитуд - Sr и - Si, и расчет показателей - ДЖК и - УК. Расчетные данные позволяют производить диагностическую оценку нарушения гемодинамики и водного баланса у пациента. Экспериментальные исследования, проведенные на группе пациентов, показали следующие результаты.In accordance with the data generation program, it is also ensured that resistance measurements are Z, rheograms are recorded ΔZ (t), their amplitudes are Sr and - Si, and indicators are calculated as DLC and - UK. The calculated data allow a diagnostic assessment of hemodynamic disturbances and water balance in the patient. Experimental studies conducted on a group of patients showed the following results.
В Таблице 1 приведен пример расчета данных пациента в положении: (1) лежа в покое, (2) стоя, (3) стоя, сразу после нагрузки и (4) через 1 минуту после нагрузки.Table 1 shows an example of calculating patient data in the following positions: (1) while lying still, (2) while standing, (3) while standing, immediately after exercise, and (4) 1 minute after exercise.
В таблице 1б величина V (BR)=8096 мл - объем аортальной области. В графах: ЧСС - частота сердечных сокращений; Zn - импеданс n-го региона; Sr - площадь под реограммой: ΔДЖК - изменение удельного объема жидкости, относительно предыдущего измерения; УК - удельный кровоток региона; ΔУК - изменение удельного кровотока, относительно предыдущего измерения; Z(BR) - импеданс аортальной области; Si - площадь под реограммой за время изгнания; СВ - сердечный выброс; МОК - минутный объем; УК(ВР) - удельный кровоток аортальной области.In table 1b, the value of V (BR) = 8096 ml is the volume of the aortic region. In the graphs: heart rate - heart rate; Zn is the impedance of the nth region; Sr is the area under the rheogram: ΔLCLC is the change in the specific volume of the liquid, relative to the previous measurement; UK - specific blood flow of the region; ΔUK - change in specific blood flow, relative to the previous measurement; Z (BR) - impedance of the aortic region; Si is the area under the rheogram during the time of exile; SV - cardiac output; IOC - minute volume; CC (BP) - specific blood flow of the aortic region.
Из таблицы отчетливо видна степень перераспределения жидкости и кровотока в каждом регионе, их величина и направленность. При вставании и физической нагрузке наблюдается существенное увеличение кровотока головы и увеличение жидкости в абдоминальном регионе. При нагрузке значительно растет минутный объем, но в основном за счет пульса, а в постнагрузке снижается сердечный выброс.The table clearly shows the degree of redistribution of fluid and blood flow in each region, their size and orientation. When standing up and exercising, there is a significant increase in blood flow to the head and an increase in fluid in the abdominal region. Under load, the minute volume increases significantly, but mainly due to the pulse, and in the afterload, cardiac output decreases.
Полученные результаты изменения УК соответствуют литературным данным: Б.Фолков, Э.Нил. "Кровообращение", Москва, Медицина, 1976, и "Человек. Медико-биологические данные". М.: Медицина, 1977.The results of changes in the Criminal Code correspond to the literature data: B.Folkov, E.Nil. "Blood circulation", Moscow, Medicine, 1976, and "Man. Medical and biological data." M .: Medicine, 1977.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124524/14A RU2314750C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Method for carrying out systemic fluid and blood dynamics evaluation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124524/14A RU2314750C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Method for carrying out systemic fluid and blood dynamics evaluation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2314750C1 true RU2314750C1 (en) | 2008-01-20 |
Family
ID=39108513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006124524/14A RU2314750C1 (en) | 2006-07-10 | 2006-07-10 | Method for carrying out systemic fluid and blood dynamics evaluation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2314750C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103006196A (en) * | 2012-12-21 | 2013-04-03 | 四川宇峰科技发展有限公司 | Encephalic blood circulation disturbance nondestructive detection system based on network topological analysis |
| RU2547961C1 (en) * | 2014-02-10 | 2015-04-10 | Виталий Юрьевич Мишланов | Method for structure functional heart study and chronic cardiac failure diagnosis by means of high-frequency electrical impedance analysis |
| RU2558471C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-08-10 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for analysing phase structure of vascular cycle of systemic circulation |
| RU2615732C1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-04-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" | Method for lack of water determination in body |
-
2006
- 2006-07-10 RU RU2006124524/14A patent/RU2314750C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВИНОГРАДОВА Т.С. Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы. Справочник. М.: Медицина, 1986, с.416. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103006196A (en) * | 2012-12-21 | 2013-04-03 | 四川宇峰科技发展有限公司 | Encephalic blood circulation disturbance nondestructive detection system based on network topological analysis |
| RU2547961C1 (en) * | 2014-02-10 | 2015-04-10 | Виталий Юрьевич Мишланов | Method for structure functional heart study and chronic cardiac failure diagnosis by means of high-frequency electrical impedance analysis |
| RU2558471C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-08-10 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for analysing phase structure of vascular cycle of systemic circulation |
| RU2615732C1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-04-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" | Method for lack of water determination in body |
| WO2017099636A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хилби" | Method for determining water deficiency in a person's body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Buxi et al. | Blood pressure estimation using pulse transit time from bioimpedance and continuous wave radar | |
| Summers et al. | Bench to bedside: electrophysiologic and clinical principles of noninvasive hemodynamic monitoring using impedance cardiography | |
| US9808168B2 (en) | Method and system for non-invasive measurement of cardiac parameters | |
| US20060264775A1 (en) | Methods of and apparatus for determining fluid volume presence in mammalian tissue | |
| CN1703165B (en) | Method for measuring volume, composition and motion of conductive body fluid based on impedance of human body or segment | |
| JP5496510B2 (en) | Apparatus and process for electrical measurement of body function and condition | |
| Sodolski et al. | Impedance cardiography: A valuable method of evaluating haemodynamic parameters | |
| US20060247543A1 (en) | High resoution bio-impedance device | |
| Critchley | Impedance cardiographyThe impact of new technology | |
| US10709350B2 (en) | Body impedance measuring device | |
| RU2314750C1 (en) | Method for carrying out systemic fluid and blood dynamics evaluation | |
| Pittella et al. | Metrological characterization of a combined bio-impedance plethysmograph and spectrometer | |
| Langer et al. | Respiratory-induced hemodynamic changes measured by whole-body multichannel impedance plethysmography. | |
| Yılmaz et al. | Comparison of Electrode Configurations for Impedance Plethysmography Based Heart Rate Estimation at the Forearm | |
| RU2415641C1 (en) | Method of evaluating cardiac ejaculation | |
| Urban et al. | Evaluation of Electrode Setups by MRI Based Human Phantom with FEM Based Quasi-Static Solver for Bioimpedance Measurement | |
| Siebert | Impedance techniques in medical practice | |
| RU2107457C1 (en) | Method for determining basic functional hemodynamic features of the left ventricle of the heart | |
| Lozano-Nieto | Clinical applications of bioelectrical impedance measurements | |
| Choudhari et al. | Intelligent system based on impedance cardiography for non-invasive measurement and diagnosis | |
| Vondra et al. | Two-channel bioimpedance monitor for impedance cardiography | |
| Cybulski | Applications and prospects for impedance cardiography: Stationary and ambulatory implementations | |
| Dilenyan et al. | ANTHROPOS–CAVASCREENDIAGNOSTIC EXPERT SYSTEM IN ESTIMATION OF HEMODYNAMICS STATE | |
| Deshin et al. | Magneto-Mechanotherapy Combined System | |
| Stojanov et al. | Thoracic electrical bioimpedance in the follow-up of patients with cardiovascular disorders |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080711 |