RU2685683C1

RU2685683C1 - Способ проведения скрининга сердечно-сосудистой системы

Info

Publication number: RU2685683C1
Application number: RU2018118192A
Authority: RU
Inventors: Сергей Арутюнович Будагян; Надежда Владимировна Ростунова; Александр Валерьевич Курносов
Original assignee: Сергей Арутюнович Будагян; Надежда Владимировна Ростунова; Александр Валерьевич Курносов
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2019-04-22

Abstract

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для проведения неинвазивного скрининга сердечно-сосудистой системы (ССС). На поверхность тела пациента накладывают два электрода. Производят снятие реограммы и ЭКГ в течение 10 с одновременно со снятием фотоплетизмограммы, измерением насыщения крови кислородом, частоты пульса и регистрацией фонограммы датчиком, который устанавливают над выемкой грудины. Электроды устанавливают на запястьях или нижних третях предплечий и используют для одновременного снятия электрокардиограммы. По результатам измерений определяют три временных интервала - период предизгнания ППИ, левожелудочковый период изгнания ПИ и электромеханическую систолу QS2, по которым судят о возможности заболевания сердечно-сосудистой системы. Способ обеспечивает расширение арсенала технических средств, используемых при проведении скрининга ССС, а также повышение оперативности и точности за счет использования комплекса диагностических методов и оценки наиболее значимых показателей. 5 ил.

Description

Изобретение относится к здравоохранению и может быть использовано для проведения неинвазивного скрининга сердечно-сосудистой системы (ССС) преимущественно при первичном обследовании клинически бессимптомных лиц с целью проведения предварительной диагностики и выявления факта возможного заболевания ССС.

Известны способы проведения скрининга сердечно-сосудистой системы.

В частности, известен способ [RU 2453606, С2, C12Q1/68, G01N33/48, 20.06.2012], включающий стадию выделения геномной ДНК из клинического образца, амплификацию участков генов АСЕ, АРОА4, АРОА5, АРОВ, EDN1, MEF2A, FGA, ADRB1, TNBS4, АРОЕ, FBN1, AGXT, MTHFR, CCR2, F5, F2, F7, АВСА1, ITGB3, AGTR2, B2R, DES, TLR4, NOS3, KDR, ММР9, THBS2, LPL, МРО, содержащих последовательности полиморфных локусов, перечисленные в SEQ ID 1-672 и получение одноцепочечного флюоресцентно меченого продукта методом ник-трансляции и рестрикции.

Это техническое решение позволяет получить комплексную оценку генетических предрасположенностей пациента к сердечно - сосудистым заболеваниям и оценить риски развития сердечно - сосудистых заболеваний, но отличается относительно высокой сложностью, что ограничивает его применение при массовых диагностических обследованиях.

Известен также способ [RU 2423913, С2, А61В 5/0402, А61В 5/0295, 20.06.2012], включающий регистрацию сфигмограммы, измерение длительностей межсистолических временных интервалов, вычисление диагностического показателя эластических свойств сосудистой стенки, при этом, одновременно с регистрацией сфигмограммы регистрируют равные по длительности участки электрокардиограммы, измеряют длительности R-R интервалов электрокардиограммы, а диагностический показатель эластичности артерий вычисляют по формуле:

где TP_S - общая спектральная мощность межсистолических временных интервалов зарегистрированного участка сфигмограммы, TP_E - общая спектральная мощность R-R интервалов зарегистрированного участка электрокардиограммы, и при величине диагностического показателя меньше 5% диагностируют снижение эластичности артерий.

Недостатком способа является относительно высокая сложность, что ограничивает его применение при массовых диагностических обследованиях.

Более простыми способами экспресс-диагностики является способы неинвазивной реографии (биоимпедансометрии), основанных на пропускании тока малой силы через тело пациента с использованием накладываемых на кожу электродов и регистрации величины возникающего напряжения, пропорционального электрическому сопротивлению.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ [RU 2470580, C1, А61В 5/0402, А61В 5/053, 27.12.2012], заключающийся в том, что на поверхность тела накладывают две пары электродов на расстоянии, определяемом размером исследуемого участка, при этом, электроды в каждой паре расположены максимально близко друг к другу и имеют одинаковую площадь, пропускают измерительный ток установленной величины поочередно сначала в первом и втором измерительных циклах через первый электрод первой пары и каждый из электродов второй пары, затем в третьем и четвертом измерительных циклах через второй электрод первой пары и каждый из электродов второй пары, в каждом измерительном цикле определяют соответствующее значение сопротивления Z₁, Z₂, Z₃ и Z₄, по результатам четырех измерений определяют среднее значение сопротивления Z_cp, увеличивают величину измерительного тока в 2 раза и в пятом измерительном цикле пропускают его через электрически соединенные между собой электроды в каждой паре, причем, измеряют значение напряжения между электродами, определяют значение электрического сопротивления Z_би и величину электрического сопротивления внутренних тканей исследуемого участка биообъекта Z_T по формуле Z_T=2Z_би-Z_ср.

Недостатком способа является его относительно низкая оперативность, вызванная несколькими циклами измерений а также низкая точность, вызванная низкой помехоустойчивостью и большим наличием электродов и многократностью измерений при неустойчивых во времени характеристик электропроводности тканей. Кроме того, способ обладает относительно узкой областью применения, поскольку в нем не предусмотрена окончательная обработка полученных показателей с целью формирования выводов о результатах предварительной диагностики и выявлении факта возможного заболевания ССС.

Задачей изобретения является создание способа проведения скрининга сердечно-сосудистой системы, в котором устранены и/или максимально уменьшены указанные выше недостатки.

Требуемый технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, используемых при проведения скрининга сердечнососудистой системы с одновременным повышением оперативности и точности.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в способе, основанном на том, что, на поверхность тела накладывают два электрода и производят снятие реограммы, согласно изобретению, в течение 10 с одновременно со снятием реограммы снимают ЭКГ и фотоплетизмограмму, измеряют насыщение крови кислородом, частоту пульса и регистрируют фонограммы датчиком, который устанавливают над выемкой грудины, при этом, электроды устанавливают на запястьях или нижних третей предплечий и используют для одновременного снятия электрокардиограммы, причем, по результатам измерений определяют три временных интервала - период предизгнания ППИ, левожелудочковый период изгнания ПИ и электромеханическую систолу QS2, по которым судят о возможности заболевания сердечно-сосудистой системы. На чертеже представлены:

на фиг. 1 - схема измерения интервалов систолы, где: ЭКГ - электрокардиограмма; СГ - сфигмограмма с сонной артерии или любой другой артерии, ФКГ - фонокардиограмма, ПСГ - производная сфигмограммы, ППИ - период предизгнания (напряжения), ПИ - период изгнания, ТЗ - время задержки (время распространения пульсовой волны до точки регистрации СГ), S₂ - второй тон ФКГ, QS₂ - электромеханическая систола;

на фиг. 2 - пример установки датчиков на пациенте;

на фиг. 3 - пример расстановки точек на регистрируемых сигналах;

на фиг. 4 - пример таблицы расчетов;

на фиг. 5 - фрагмент сводной таблицы расчетных параметров.

Способ проведения скрининга сердечно-сосудистой системы реализуется следующим образом.

В способе используется модифицированный метод регистрации сигналов для расчета временных показателей сердечного цикла.

Для его реализации используют 2 электрода ЭКГ для одновременной регистрирации одноканальная электрокардиограммы (ЭКГ) и реограммы (РЕО). Эти электроды в стандартном исполнении для снятия ЭКГ и РЕО, устанавливались на руках пациента. Кроме того, используют пульсоксиметр для измерения насыщения крови кислородом, частоты пульса и получения кривой фотоплетизмограммы (ФПГ), аналогичной пульсограмме, который устанавливают на пальце руки, а также датчик для регистрации фонограммы (ФКГ), устанавливают над выемкой грудины или парастернально слева, где наиболее четко фиксируется второй тон ФКГ.

После наложения электродов и датчиков программа формируемые сигналы выводятся на экран монитора, что позволяет в реальном времени визуально контролировать: ЭКГ, РЕО, ФПГ, ФКГ. Для скрининга используется 10-секундную запись регистрируемых сигналов. Сигналы обрабатываются в автоматическом режиме в реальном времени, выделялись характерные точки для измерения нужных показателе сердечного цикла (см. фиг. 3).

При обследовании измерялись ЧСС, пульс, длительность общей систолы (QS2), ПИ (по РЕО и с использованием ФПГ), длительность комплекса QRS по ЭКГ. Рассчитывались дополнительно длительность диастолы - Т диаст. (как разница между длительностью сердечного цикла и общей систолой), ППИ, коэффициент сократимости Q (отношение ППИ к ПИ). Данные по фазовому составу систолы рассчитывались 2-мя способами: с использование РЕО и ФПГ. Для расчета использовались данные за 10 секунд по выбору исследователя. Крайние значения отбрасывались, полученные значения показателей усреднялись (см. фиг. 4).

Поскольку показатель сатурации крови кислородом оказался в данной ситуации малоинформативным (у 96% испытуемых он был в пределах нормы 96-98%), было решено исключить его из обрабатываемых показателей. Сигнал ФПГ использовался для расчетов, кроме того, по нему определялась частота пульса для выявления дефицита пульса.

Программа обработки кривых показала высокую устойчивость к различным помехам, например, связанным с дыханием. Система устойчиво работает при тахикардии (высокой частоте сердечных сокращений), нарушении ритма сердца.

Ожидалось, что наиболее подверженным помехам будет сигнал ФКГ. На практике, даже при визуально нечетком втором тоне на ФКГ, программа успешно обрабатывает сигнал с выделением нужных точек. Вместе с тем, четкость выделения первого и второго тона на ФКГ зависит от точки регистрации сигнала. Наилучшая точка регистрации ФКГ у каждого пациента индивидуальна.

При анализе записи сигнала отмечается синхронность начала второго тона ФКГ и определяемой точки на РЕО, соответствующей моменту окончания систолы. Этот факт дает возможность отказаться от регистрации ФКГ, как составной части методики поликардиографии.

В исследованиях приняли участие 150 человек здоровых и с патологией ССС Это пациенты с ишемической болезнью сердца и пациенты после курсов цитостатической терапии, которые рассматривались как группа с прямым токсическим поражением миокарда.

Для определения точности неинвазивных измерений ПИ их значения сравнивали с эталонными. За эталонное значение принимали длительность периода изгнания, измеренного по данным эхокардиографии (ЭхоКГ). Для этого регистрацию параметров проводили одновременно с эхокардиографическим исследованием.

Длительность периода при ЭхоКГ измеряли, устанавливая на экране метки вручную от момента открытия до закрытия аортального клапана.

В таблице фиг. 5 представлены варианты расчета периода изгнания по данным эхокардиографии, по сигналам фотоплетизмограммы и реограммы. Длительность ПИ при эхокардиографии считалась эталонной. По всем 150 измерениям среднее отклонение от эталонного значения при использовании РЕО составило 17 мс (в пределах точности измерений), а при использовании ФПГ - 37 мс. Во всех группах пациентов и в группе здоровых людей и спортсменов отмечалась высокая корреляция значений длительности ПИ, измеренному методом ЭКГ и по кривой РЕО (r=0,76-0,88, р<0,005). Низкая точность измерений с использованием ФПГ связана с природой получаемой кривой (это изменения отражения светового пучка, а не истинная сфигмограмма), а также с местом регистрации ФПГ. Если считать ее аналогом кривой периферического пульса, то получаемая кривая, видимо, сильно подвержена влиянию тонуса сосудов и состояния периферической микроциркуляции.

Верхние электроды ЭКГ накладывались в нескольких вариантах - парастернально, на грудной клетке ближе к плечевым суставам, на плечах (проксимальный отдел конечности), на предплечьях, на ладонях в области тенара большого пальца, на пальцах рук.

В результате проведенных исследований оказалось, что точность автоматизированного измерения интервалов систолы с использованием РЕО зависит от точек наложения электродов. Наименее эффективная - парастернальная позиция (на 2-3 см по бокам от грудины). Сигнал РЕО с этих точек практически не поддается обработке, носит такую форму, что крайне трудно выделить характерные точки. Кроме того, наличие волосяного покрова на груди у мужчин делает затруднительным надежное крепление электродов в этих точках и регистрацию сигнала.

Разнесение электродов и расположение их на большем расстоянии от грудины, практически у плеч, позволяет обеспечить качественный контакт электродов с кожей, но также дает трудно обрабатываемую кривую РЕО, без необходимых характерных точек. При этом результат трудно предсказуем: в ряде случаев на кривых удается выделить нужные точки и получить довольно точные результаты, в ряде случаев - нет. При расположении электродов на плече (на руке от подмышечной впадины до локтевого сустава) регистрируемая форма кривой РЕО позволяет выделить нужные для расчета точки. При этом, как и в предыдущем случае, отмечается достаточно большая погрешность измерений и непредсказуемость результатов. При регистрации ЭКГ и РЕО с пальцев сложно получить качественный сигнал РЕО (накладываются помехи от движения пальцев). Но даже и при четком сигнале не удается выделить характерные точки РЕО для дальнейших расчетов.

Оптимальным местом регистрации ЭКГ и РЕО по результатам проведенных исследований являются запястья или нижняя треть предплечий, а также ладони в области основания большого пальца. Практически всегда регистрируется качественный сигнал ЭКГ и РЕО, позволяющий выделить характерные точки, а применяемая программа позволяет получить данные расчетов, близкие к эталонным показателям (см. фиг. 5).

В предложенном способе кривая реограммы, снимаемая с 2-х точек верхних конечностей, повторяет форму прекардиальной реограммы, что позволяет выделить характерные точки кривой, совпадающие по времени с моментом открытия и закрытия аортального клапана и измерить длительность периода изгнания из левого желудочка, рассчитать длительность отдельных фаз систолы левого желудочка. Для регистрации РЕО можно использовать стандартные электроды ЭКГ, что позволяет максимально упростить методику и конструируемый прибор. Измерение длительности ПИ по ФПГ некорректно, так как на данные влияет состояние периферической сосудистой системы. Использование модифицированной РЕО позволяет отказаться от регистрации ФКГ как наиболее помехонеустойчивого сигнала.

В предложенном способе достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении арсенала технических средств, используемых при проведения скрининга сердечно-сосудистой системы, с одновременным повышением оперативности и точности.

Claims

Способ скрининга сердечно-сосудистой системы, основанный на том, что на поверхность тела пациента накладывают два электрода и производят снятие реограммы, отличающийся тем, что в течение 10 с одновременно со снятием реограммы снимают ЭКГ и фотоплетизмограмму, измеряют насыщение крови кислородом, частоту пульса и регистрируют фонограммы датчиком, который устанавливают над выемкой грудины, при этом электроды устанавливают на запястьях или нижних третях предплечий и используют для одновременного снятия электрокардиограммы, причем по результатам измерений определяют три временных интервала - период предизгнания ППИ, левожелудочковый период изгнания ПИ и электромеханическую систолу QS2, по которым судят о возможности заболевания сердечно-сосудистой системы.