Способ оценки функционального состояния кровообращения в большом, малом и коронарном кругах у человека во время физической нагрузки

Способ оценки функционального состояния кровообращения в большом, малом и коронарном кругах у человека во время физической нагрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области медицины, а именно кардиологии, кардиохирургии, спортивной медицине.

Известно, что работа сердца как физический процесс связана с постоянным потреблением кислорода миокардом. Сердце, используя кислород и субстраты для окисления, поступающие в его сосудистый бассейн, преобразует высвобождаемую при окислении энергию в механическую работу сердечной мышцы. Сердечная мышца благодаря своей конструкции расходует эту энергию на придание крови в сосудистом русле поступательного движения в одном направлении. Действительно, физиологические процессы, непосредственно связанные с систолической функцией (например: напряжение стенки желудочка, ее укорочение, частота, сокращений сердца), - главные детерминанты миокардиального потребления кислорода. Центральная роль миокардиального потребления кислорода в физиологии сердечно-сосудистой системы делает необходимым его атравматичный количественный анализ, который важен и в исследовании сердечнососудистой системы во время физической нагрузки, и в клинической кардиологии, и в спортивной медицине.

По литературным оценкам позитронная эмиссионная томография с использованием ¹¹С-ацетата является точным методом неинвазивного измерения миокардиального потребления кислорода [Gropler R J. Noninvasive measurements of myocardial oxygen consumption - can we do better? J Am Coll Cardiol, 2003; 41:468-470] [1]. Помимо необходимости использовать в этих измерениях радиоактивный препарат ¹¹С-ацетата для регистрации потребленного кислорода, это измерение осуществляют на стационарных громоздких устройствах, которые могут быть размещены только в специально оборудованных помещениях. Поэтому с помощью такого оборудования можно осуществлять ограниченный круг исследований в клинических условиях. При этом оказывается проблематичным совмещение этого метода с другими измерениями функций сердечно-сосудистой системы и общего газообмена при динамических исследованиях физических нагрузок большой мощности. Кроме этого существует необходимость изготовлять препарат ¹¹С-ацетата непосредственно перед исследованием. Технология позитронно-эмиссионной томографии применяется и для исследования эффективности сердечного сокращения [P.Knaapen, Т.Germans, J.Knuuti, W.J.Paulus, P.A.Dijkmans, С.P.Allaart, A.A.Lammertsma, and F.C.Visser. Myocardial Energetics and Efficiency: Current Status of the Noninvasive Approach Circulation, February 20, 2007; 115(7): 918-927] [2]. Но и для этого случая справедливы все перечисленные выше ограничения его применения.

Во время физической нагрузки происходит увеличение артериального давления, всегда доступное для измерения, и увеличение давления в легочной артерии [Ekelund LG, Holmgren A. Central hemodynamics during exercise // Circulation Res. - 1967. - Vol.20, №3. - Suppl.1. - P.1-33 - 1-43] [3]. В спортивной медицине хорошо известно, что максимальное потребление кислорода организмом тесно связано с газообменной легочной функцией, параметрами красной крови, которые доступны для прямых измерений, так же, как измерение минутного объема кровообращения и величины мышечного кровотока [Коц Я.М. Спортивная физиология. Учебник для институтов физической культуры. Под ред. Я.М.Коца. - М: Физкультура и спорт, 1986 г., 160 с. Глава 4. Раздел: Аэробные возможности организма и выносливость] [4]. Существующие клинические протоколы оценки функции сердечно-сосудистой системы у пациентов концентрируют внимание на ограниченном числе параметров сердечной деятельности, таких как элементы систолического комплекса ЭКГ (интервал S-T, зубцы Q, Т), на артериальном давлении, частоте сердечных сокращений (ЧСС) и других клинических параметрах [Gibbons RJ et al. ACC/AHA 2002 Guideline Update for Exercise Testing// Amer Coll Cardiol. - 2002. - P.2-59] [5]. В других руководствах анализируются реакции дыхания на физическую нагрузку, максимальное потребление О₂ оценивается по PWC₁₇₀ [Руководство по клинической физиологии дыхания / Под ред. Л.Л.Шика, Н.Н.Канаева. - Л.: Медицина, 1980. - 376 с. Глава 7. Стр.233-260] [6]. Во всех этих протоколах даются раздельные оценки функциональных характеристик газообмена, деятельности сердца, кровотока в основных кругах кровообращения, организации микроциркуляции в миокарде, последнее, как правило, исследуется в экспериментах на животных. Основные системы массопереноса в организме человека и животного тесно связаны и могут быть выражены аналитическими функциями.

В последние три десятилетия XX века кардиологи перешли к ведению кардиологических пациентов с использованием физических нагрузок от умеренных до энергичных упражнений. Физическую нагрузку у этого контингента пациентов применяют не только для профилактики ишемической болезни сердца, но и как основной компонент лечения после перенесенного инфаркта миокарда, ангиопластики, коронарного шунтирования, трансплантации сердца и врожденных сердечно-сосудистых заболеваний [Shephard RJ, Balady GJ - Exercise as cardiovascular therapy // Circulation - 1999. - V.99; P.963 - P.972] [7]. Известные протоколы физической нагрузки анализируют величину нагрузки, изменения ЧСС, артериального давления, изменения систолического комплекса ЭКГ (положение интервала S-T) и другие параметры, доступные для непосредственной оценки. При этом остается неисследованной взаимосвязь между основными бассейнами кровообращения (большим кругом, малым кругом и коронарным кругом кровообращения). В клинических условиях также не оцениваются изменения, протекающие на уровне микроциркуляции в миокарде и в большом круге кровообращения. Необходимость исследовать эти взаимоотношения на макро- и микроуровне кровообращения у интактного человека во время выполнения физической нагрузки составила предмет настоящего изобретения.

Целью предлагаемого изобретения являются: измерение величины миокардиального кровотока, измерение капиллярного и внекапиллярного кровотока в коронарном бассейне и бассейне большого круга кровообращения, величины потребления кислорода сердцем во время нагрузки, а также оценка величины давления в легочной артерии, плотности капилляров в миокарде, оценка эффективности сердечной деятельности и многих других параметров на каждой минуте нагрузки в конкретном тестовом исследовании работоспособности человека.

Изобретение осуществляется следующим образом. 1) Фиксируют пол обследуемого; 2) фиксируют его точный возраст по дате рождения, возраст выражают в годах в десятичной форме; 3) измеряют массу тела в кг; 4) измеряют рост обследуемого в см; 5) измеряют артериальное давление методом Кроткова на плече до и во время нагрузки - мм рт.ст.; 6) измеряют концентрацию гемоглобина в крови перед нагрузкой и сразу после нагрузки - г/л; 7) измеряют насыщение артериальной крови кислородом с помощью пульс-оксиметра до и во время нагрузки, либо перед нагрузкой и сразу после окончания нагрузки (на последней минуте нагрузки); 8) до и во время нагрузки непрерывно регистрируют электрокардиограмму и по ней находят частоту сердечных сокращений (ЧСС) до и на каждой минуте нагрузки; 9) на газоанализаторе (типа Spirolyt-2; OxyconPro фирмы Eggert) осуществляют измерение потребления кислорода организмом обследуемого на каждой минуте - мл/мин. Дозированная физическая нагрузка задается велоэргометром.

10) Производят оценку массы сердца обследуемого (М_с, кг), используя аллометрические соотношения между массой тела и массой сердца, учитывая пол, по уравнению (1)

,

где M_T - масса тела, кг. Коэффициенты b и k для мужчин и женщин (здоровых и больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями) приводятся в таблице 1

[Власов Ю.А., Волков А.М. Зависимость массы сердца от массы тела у больных с сердечно-сосудистой патологией // Физиология человека. 2004. - Т.30. - №4. - С.62-68] [8].

11) Вычисляют поверхность тела (S_ПТ) по уравнению

, где - М_Т - масса тела, кг; Н - рост, см; 0,00718 - коэффициент перевода площади поверхности тела из см² в м².

12) Вычисляют изменение концентраций гемоглобина на каждой минуте нагрузки

где Hb_i=1 - начальное значение концентрации Hb на 1 минуте нагрузки, Hb_i=n - на последней минуте нагрузки; n - число минут нагрузки. Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л.

Этот пересчет - вынужденная процедура, так как брать кровь для измерения содержания Hb на каждой минуте практически невозможно без нарушения качества выполнения протокола нагрузки. В то же время это необходимо потому, что у человека концентрация Hb во время нагрузки увеличивается к ее концу примерно на 15% [Ceretelli Р, Di Pampero PE. Gas exchange in exercise. In: Handbook of physiology. The Respiratory System. Gas Exchange. Bethesda: Am. Physiol. Soc., 1987, sect. 3, vol. IV] [9].

13) Вычисляют величину ударного объема УО на каждой минуте нагрузки -

где - ПО_2i=1…n потребление кислорода испытуемым на каждой минуте нагрузки, л/мин; УО в мл.

14) Вычисляют по уравнению (5) изменение насыщения артериальной крови кислородом на каждой минуте нагрузки. Это изменение нужно учитывать при точной оценке миокардиальных функций несмотря на его малую величину [Duncer DJ, Bashe RJ. Regulation of coronary blood flow during exercise// Physiol Rev. 2008. - V.88: P.1009-1086 (см. стр.1014)] [10] -

где S_Ai=1 насыщение на первой минуте нагрузки и перед нагрузкой, S_Ai=n - на последней минуте нагрузки; n - число минут нагрузки.

15) Строят линейную зависимость частоты сердечных сокращений ЧСС_i=1,…n от ПО_2I=1,…n - как показано на Фиг.1 (Леонов, возраст - 15 лет, рост 184 см; масса тела 66 кг, масса сердца 0,263789 кг; поверхность тела 1,868201 м², удельное ПO2 38,45375 моль/м³·сек) и Фиг.2 - (Ка-тин, возраст - 75 лет, рост 173 см; масса тела 74 кг, масса сердца 0,262497 кг; поверхность тела 1, 875562 м², удельное ПO2 33,419975 моль/м³·сек)

,

где ЧСС на каждой минуте нагрузки, уд/мин, ПО_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте, л/мин, по этому уравнению находят коэффициенты - а и k.

16) Вычисляют среднее насыщение смешанной венозной крови по уравнению -

,

где S_A - насыщение артериальной крови кислородом; 0,12 - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляра в большом круге кровообращения; значения коэффициента k и значение коэффициента а по уравнению (6); 'ПО_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин.

17) Вычисляют величину систолического, диастолического и среднего давления в легочной артерии по уравнению -

,

где S_MV - среднее насыщение смешанной венозной крови, а и b - коэффициенты, приведенные в таблице 2, где представлена зависимость давления в легочной артерии ЛА, мм от S_V у здоровых лиц и больных с сердечно-сосудистой патологией рт.ст.

Здесь и далее все величины насыщения крови кислородом даны не в %, а в десятичных долях единицы.

В таблице 2 приведены коэффициенты для здоровых мужчин и женщин и для основных групп больных с сердечно-сосудистой патологией.

18) Вычисляют насыщение крови кислородом на венозном конце капилляра в большом круге кровообращения -

,

где S_A - насыщение артериальной крови кислородом.

19) Вычисляют насыщение кислородом крови в коронарном синусе сердца -

,

где Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л.

Либо вычисляют вторым способом S_KS [Способ оценки насыщения кислородом крови в коронарном синусе у человека. Власов Ю.А., заявка №2010113423 от 06.04.2010, решение о выдаче патента от 12 апреля 2011 г.] [11] -

,

где Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л; S_A - насыщение артериальной крови кислородом; AV - артериовенозная разность кислорода по миокарду, мл/л; 1,355 - константа Гюфнера.

20) Вычисляют метаболическую работу сердца -

где - МРС - метаболическая работа сердца в Дж; (В) - возраст, лет; (M_C) - масса сердца, кг; ЧСС, уд/мин.

Осуществление перевода метаболической работы сердца из Дж в потребление кислорода сердцем в мл/мин -

,

где - (0,238845896) коэффициент перевода Дж в ккал; (3,82137+1,224802*0,7) - оценка калорической стоимости литра потребленного кислорода для дыхательного коэффициента сердца, равного 0,7.

Вычисление относительной величины ПO_2C, выраженной в процентах от общего потребления кислорода организмом -

,

где ПO_2СЕРД, эквивалентное всей метаболической работе сердца, в мл/мин; 'ПО_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин. В дальнейших выражениях эта величина используется выраженной в десятичных долях единицы.

21) Вычисляют текущее значение потребления кислорода сердцем на каждой минуте нагрузки -

где - ПО_{2С(НАГР)i=1…n} - потребление кислорода сердцем на каждой минуте нагрузки, мл/мин; L5 - потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин; ПО_2СЕР% - постоянная доля кислорода, которую забирает сердце из общего потребления кислорода организмом. Эта величина индивидуальна для каждого обследуемого субъекта и находится по уравнениям (12-13).

22) Вычисляют коронарный кровоток на каждой минуте нагрузки -

,

где - Q_Ci=1…n - коронарный кровоток на каждой минуте нагрузки, л/мин; ПО_2C(НАГР) - потребление кислорода сердцем на каждой минуте нагрузки, мл/мин; S_A - насыщение артериальной крови кислородом; S_KS - насыщение кислородом крови в коронарном синусе сердца; 1,355 - константа Гюфнера; Hв_i=1…n - концентрация Нв в крови на каждой минуте нагрузки.

23) Вычисляют минутный объем кровообращения в большом круге во время нагрузки -

,

где МОК_НАГР - минутный объем кровообращения в большом круге кровообращения во время нагрузки, л/мин; ЧСС, уд/мин; УО, мл; деление на 1000 - перевод размерности из мл/мин в л/мин;

24) Вычисляют относительную величину коронарного кровотока -

,

где Q_C(%МОК) - относительный коронарный кровоток; Q_Сi=1…n - коронарный кровоток, л/мин; МОК_НАГР - минутный объем кровообращения, л/мин.

25) Вычисляют коронарный резерв [патент RU №2265852 С2. Способ определения коронарного резерва сердца. Власов Ю.А., Окунева Г.Н. Опубликовано: 10.12.2005. Бюл. №34] [12].

При условии, что Нв<150 г/л -

,

где ПО_{2С(НАГР)}, мл/мин; 'ПО_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин; S_A - насыщение артериальной крови кислородом; S_MV - насыщение смешанной венозной крови; S_KS - насыщения кислородом крови в коронарном синусе сердца.

При условии, что Нв>150 г/л -

где все обозначения такие, как и в уравнении (18).

26) Пересчитывают потребление кислорода сердцем на килограмм его массы -

,

где М_C - масса сердца обследуемого субъекта, кг; ПО_2C - мл/мин; ПО_2С(КГ) - мл/(кг·мин).

27) Пересчитывают коронарный кровоток на килограмм массы сердца в мл/(кг·мин) -

.

С помощью выражений (20), (21) находят величину артериовенозной разности для миокарда обследуемого субъекта (мл_(О2)/л_(крови)) -

.

Эта величина используется для уточнения второго вычисления значения S_KS в уравнении (10а).

27) Вычисляют объем всех капилляров в сердце в мл -

где (AV) - артериовенозная разность кислорода в миокарде, которая соответствует величине потребленного миокардом кислорода из одного литра крови миокардиальной массой, равной одному килограмму. Эта величина, умноженная на массу сердца - (М_С), выражает количество кислорода, потребленного миокардом из его капилляров. Второй член суммы в выражении (23) показывает количество кислорода, оставшегося неиспользованным в капиллярах; Hb - концентрация гемоглобина в крови; 1,355 - коэффициент Гюфнера; (Hb)/1000 - количество Нв, которое содержит 1 мл крови.

28) По способу, описанному в патенте RU 2375968; Способ оценки капиллярного русла сердца у человека. Власов Ю.А., Смирнов С.М. [20.12.2009, бюл. №35], вычисляют удельное потребление кислорода миокардом -

где ПО_{2СЕРД(УД)} - моль/м³/с; ПО_2I=1,…n - общее потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин; (В) - возраст, лет; (М_Т) - масса тела субъекта, кг; 1,895; 0,251; 1000; 86,066; 1,229 - коэффициенты.

29) Вычисляют радиус тканевого цилиндра -

,

где R_ТЦ - радиус тканевого цилиндра, мкм.

30) Вычисляют плотность капилляров в миокарде -

31) Вычисляют величину капиллярного кровотока в сердце (в мл/мин) -

,

где - ПО_{2С(НАГР)}; 1,355 - коэффициент Гюфнера; Hb, г/л; 0,0329 - насыщение кислородом крови на венозном конце миокардиального капилляра.

32) Вычисляют величину шунтирующего потока крови в сердце (в мл/мин) -

,

где Q_Ci=1…n, коронарный кровоток, л/мин; Q_CAP - капиллярный кровоток в сердце, мл/мин.

33) Вычисляют величину (капиллярной фазы и шунтирующего потока, в % объема коронарного кровообращения) -

,

где Q_CAP - капиллярная фаза коронарного кровообращения, мл/мин;

Q_Ci=1…n - общий коронарный кровоток, л/мин.

,

где Q_Ш - величина шунтирующего потока крови в сердце (в мл/мин);

Q_Сi=1…n - общий коронарный кровоток, л/мин.

34) Вычисляют величину капиллярной фазы и шунтирующего потока в минутном объеме большого круга кровообращения -

,

где - Q_С(БК) - капиллярная фаза в большом круге кровообращения, мл/мин; ПО_2I=1,…n - потребление организмом кислорода на каждой минуте нагрузки; Hb - концентрация гемоглобина на каждой минуте нагрузки; 0,1287 - насыщение кислородом крови на венозном конце капилляра.

,

где Q_Ш(БК) - шунтирующий поток в большом круге кровообращения, мл/мин; МОК_НАГР - минутный объем кровообращения на каждой минуте нагрузки, л/мин; Q_С(БК) - капиллярная фаза в большом круге кровообращения, мл/мин.

35) Вычисляют относительные величины (капиллярной фазы и шунтирующего потока, в % минутного объема кровообращения в большом круге) -

.

Относительная величина шунтирующего потока -

.

Пример использования предложенного способа.

Произведена оценка основных параметров кровообращения в большом круге и коронарном круге кровообращения и величины систолического давления в легочной артерии у двух здоровых мужчин:

- Леонов, возраст - 15 лет, рост 184 см; масса тела 66 кг, масса сердца 0,263789 кг; поверхность тела 1,868201 м², удельное ПО2 38,45375 моль/м³·сек; и

- Ка-тин, возраст -75 лет, рост 173 см; масса тела 74 кг, масса сердца 0,262497 кг; поверхность тела 1, 875562 м², удельное ПО2 33,419975 моль/м³·сек.

Результаты приведены в таблице 3.

Обозначения столбцов в таблице 3

Hb - гемоглобин

ЧСС - частота сердечных сокращений

ПО₂ - потребление кислорода

% Hb арт. - степень насыщения артериальной крови кислородом

% Hb ксин - насыщение крови кислородом в коронарном синусе сердца

% Hb см.вен - насыщение кислородом смешанной венозной крови

% Hb vkk - насыщение кислородом на венозном конце капилляра

ЛАС - систолическое давление в легочной артерии (мм рт.ст.)

% Hb кс по столбцу АВРО₂ - насыщение крови кислородом в коронарном синусе, вычисленное по данным столбца АВРО₂ (л/кг)

МРС - метаболическая работа сердца (Дж)

ПО₂ серд - потребление кислорода сердцем (мл/мин)

АДС - систолическое артериальное давление

ПО2с, % % ПО₂ нагр - потребление кислорода сердцем в % от общего потребления организмом кислорода при нагрузке

ПО₂ с нагр. - потребление кислорода сердцем с нагрузкой (мл/мин)

Кор. кров коронарный кровоток сердца (л/мин)

МОКН - минутный объем кровообращения во время нагрузки (л/мин)

КК, % МОКН - коронарный кровоток сердца - % от минутного объема кровообращения во время нагрузки

Корон. резерв - коронарный резерв сердца (Нв<150 г/л) (Нв>150 г/л)

ПО₂ сердц. - потребление кислорода сердцем (мл/кг мин)

Кор. кров. - коронарное кровообращение сердца (л/кг мин)

АВРО₂ - артериовенозная разность кислорода по сердцу

Объем всех кап.- объем всех капилляров сердце (мл)

То же на кг - объем капилляров в 1 кг массы сердца

ПО₂ организм. - потребление кислорода всем организмом

ПО₂ удельное - удельное потребление кислорода сердцем (моль/м³·сек)

Ткан. цилиндр - радиус тканевого цилиндра (мкм)

Плотн. капил. - плотность капилляров (1/мм²)

Кап кров. сер. - капиллярный кровоток сердца (мл/мин)

Шунт сер - шунтирующий кровоток в сердце (мл/мин)

Кап кров сер % кор кров - капиллярный кровоток в сердце % капиллярного кровотока

Шунт сер % кор кров - шунтирующий кровоток в сердце % капиллярного кровотока

Кап. кров БК - капиллярный кровоток большого круга (мл/мин)

Шунт БК - шунтирующий кровоток большого круга (мл/мин)

Кап. кров БК % МОК - капиллярный кровоток большого круга кровообращения % от минутного объема кровообращения

Шунт БК % МОК - шунтирующий кровоток большого круга кровообращения % от минутного объема кровообращения

Из анализа приведенных результатов следует, что с возрастом происходит уменьшение ударного объема сердца, уменьшение величины насыщения кислородом смешанной венозной крови большого круга и увеличение насыщения кислородом крови в коронарном синусе сердца, но в разной степени у молодого и пожилого обследуемого. Пропорционально насыщению смешанной венозной крови в большом круге увеличивается систолическое давление в легочной артерии у 15-летнего до 48 мм рт.ст. на 16 минуте нагрузки, у 75-летнего до 44 мм рт.ст. на 7 минуте нагрузки. У 15-летнего обследуемого миокард отбирает 10,79% кислорода из общего потребления кислорода организмом, у 75-летнего - 9,78%. У молодого к концу нагрузки коронарный кровоток увеличивается до 2,6 л/мин, у пожилого только до 1 л/мин. У молодого обследуемого плотность капилляров в сердце во время нагрузки увеличивается от 3676 до 21178 1/мм², у пожилого от 3990 до 12882 1/1/мм². Во время нагрузки в большом круге кровообращения происходит увеличение в 10 раз капиллярного кровотока у 15-летнего обследуемого и только в 7 раз у пожилого человека. В коронарном бассейне при нагрузке происходит снижение капиллярного кровотока при одновременном увеличении шунтирующего потока.

Таким образом, предложенный способ оценки основных параметров кровообращения и газообмена человека во время нагрузки позволяет осуществлять параллельную оценку на разных структурных уровнях организма.

Источники информации

1. Gropler R J. Noninvasive measurements of myocardial oxygen consumption - can we do better? J Am Coil Cardiol, 2003; 41:468-470.

2. P.Knaapen, T.Germans, J.Knuuti, W.J.Paulus, P.A.Dijkmans, C.P.Allaart, A.A.Lammertsma, and F.C.Visser Myocardial Energetics and Efficiency: Current Status of the Noninvasive Approach Circulation, February 20, 2007; 115(7): 918-927.

3. Ekelund LG, Holmgren A. Central hemodynamics during exercise // Circulation Res. - 1967. - Vol.20, №3. - Suppl.1. - P.1-33 - 1-43.

4. Коц Я.М. Спортивная физиология. Учебник для институтов физической культуры / Под ред. Я.М.Коца. - М.: Физкультура и спорт, 1986 г., 160 с. Глава 4. Раздел: Аэробные возможности организма и выносливость.

5. Gibbons RJ et al. ACC/AHA 2002 Guideline Update for Exercise Testing // Amer Coll Cardiol. - 2002. - P.2-59.

6. Руководство по клинической физиологии дыхания / Под ред. Л.Л.Шика, Н.Н.Канаева. - Л.: Медицина, 1980. - 376 с. Глава 7. Стр.233-260.

7. Shephard RJ, Balady GJ. Exercise as cardiovascular therapy // Circulation - 1999. - V.99; P.963 - P.972.

8. Власов Ю.А., Волков A.M. Зависимость массы сердца от массы тела у больных с сердечно-сосудистой патологией // Физиология человека. 2004. - Т.30. - №4. - С.62-68.

9. Ceretelli P, Di Pampero PE. Gas exchange in exercise. In: Handbook of physiology. The Respiratory System. Gas Exchange. Bethesda: Am. Physiol. Soc., 1987, sect. 3, vol. IV.

10. Duncer DJ, Bashe RJ. Regulation of coronary blood flow during exercise // Physiol Rev. 2008. - V.88: P.1009-1086 (см. стр.1014).

11. Способ оценки насыщения кислородом крови в коронарном синусе у человека. Власов Ю.А. Приоритетная справка №2010113423 от 06.04.2010, решение о выдаче патента от 12 апреля 2011 г.

12. Патент РФ 2375968. Способ оценки капиллярного русла сердца у человека. Власов Ю.А., Смирнов С.М. 20.12.2009, бюл. №35.

Способ оценки функционального состояния кровообращения в большом, малом и коронарном кругах у человека во время физической нагрузки, состоящий в том, что 1) фиксируют пол обследуемого; 2) фиксируют его точный возраст по дате рождения, а возраст выражают в годах в десятичной форме; 3) измеряют массу тела в кг; 4) измеряют рост обследуемого в см; 5) измеряют артериальное давление методом Короткова на плече до и во время нагрузки в мм рт. ст.; 6) измеряют концентрацию гемоглобина в крови перед нагрузкой и сразу после нагрузки - г/л; 7) измеряют насыщение артериальной крови кислородом с помощью пульс-оксиметра до и во время нагрузки либо перед нагрузкой и сразу после окончания нагрузки (на последней минуте нагрузки); 8) до и во время нагрузки непрерывно регистрируют электрокардиограмму и по ней находят частоту сердечных сокращений (ЧСС) до и на каждой минуте нагрузки; 9) на газоанализаторе (типа Spirolyt - 2; OxyconPro фирмы Eggert) осуществляют измерение потребления кислорода организмом обследуемого на каждой минуте - мл/мин; 10) задают выбранную дозированную физическую нагрузку на велоэргометре;11) производят оценку массы сердца обследуемого (Мс, кг), используя аллометрические соотношения между массой тела и массой сердца, учитывая пол, по уравнению (1) где M_Т - масса тела, кг; коэффициенты b и k для мужчин и женщин (здоровых и больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями) берут в таблице 1;вычисляют поверхность тела (S_ПТ) по уравнению ,где М_Т - масса тела, кг;Н - рост, см; 0,00718 - коэффициент перевода площади поверхности тела из см² в м²;вычисляют изменение концентраций гемоглобина на каждой минуте нагрузки где Нb_i=1 - начальное значение концентрации Hb на 1 минуте нагрузки; Hb_i=n - на последней минуте нагрузки; n - число минут нагрузки; Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л;вычисляют величину ударного объема на каждой минуте нагрузки где ПO_2i=1…n - потребление кислорода испытуемым на каждой минуте нагрузки, л/мин; УО в мл;вычисляют по уравнению (5) изменение насыщения артериальной крови кислородом на каждой минуте нагрузки где S_Ai=1 насыщение на первой минуте нагрузки и перед нагрузкой, S_Ai=n на последней минуте нагрузки; n - число минут нагрузки;строят линейную зависимость ЧCC_i=1,…n от ПO_2I=1…n ,где ЧСС на каждой минуте нагрузки уд/мин, ПO_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте, л/мин, по этому уравнению находят коэффициенты «а» и «k»;вычисляют среднее насыщение смешанной венозной крови по уравнению ,где S_A - насыщение артериальной крови кислородом; 0,12 - насыщение крови кислородом на венозном конце капилляра в большом круге кровообращения; значения коэфициента «k» и значение коэффициента «а» по уравнению (6); 'ПО_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин;вычисляют величину систолического, диастолического и среднего давления в легочной артерии по уравнению ,где S_MV - среднее насыщение смешанной венозной крови, а и b - коэффициенты, приведенные в таблице 2;вычисляют насыщение крови кислородом на венозном конце капилляра в большом круге кровообращения ,где S_A - насыщение артериальной крови кислородом;вычисляют насыщение кислородом крови в коронарном синусе сердца ,где Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л;либо вычисляют вторым способом S_KS ,где Hb - концентрация гемоглобина в крови, г/л; S_A - насыщение артериальной крови кислородом; AV - артериовенозная разность кислорода по миокарду, мл/л; 1,355 - константа Гюфнера;вычисляют метаболическую работу сердца где МРС - метаболическая работа сердца в Дж; (В) - возраст, лет; (M_C) - масса сердца, кг; ЧСС, уд/мин;осуществляют перевод метаболической работы сердца из Дж в потребление кислорода сердцем в мл/мин ,где (0,238845896) - коэффициент перевода Дж в ккал; (3,82137+1,224802*0,7) - оценка калорической стоимости литра потребленного кислорода для дыхательного коэффициента сердца, равного 0,7;вычисляют относительную величину ПО_2C, выраженной в процентах от общего потребления кислорода организмом ,где ПО_{2C -} эквивалентное всей метаболической работе сердца, мл/мин; ПO_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин, в дальнейших выражениях эту величину используют, выраженной в десятичных долях единицы;вычисляют текущее значение потребления кислорода сердцем па каждой минуте нагрузки где ПO_{2С(НАГР)i=1…n} - потребление кислорода сердцем на каждой минуте нагрузки, мл/мин;ПO_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин;вычисляют коронарный кровоток на каждой минуте нагрузки ,где Q_Ci=1…n - коронарный кровоток на каждой минуте нагрузки, л/мин; ПО_2C(НАГР) - потребление кислорода сердцем на каждой минуте нагрузки, мл/мин; S_A - насыщение артериальной крови кислородом; S_KS - насыщение кислородом крови в коронарном синусе сердца; 1,355 - константа Гюфнера; Нв_i=1…n - концентрация Нв в крови на каждой минуте нагрузки;вычисляют минутный объем кровообращения в большом круге во время нагрузки ,где МОК_НАГР - минутный объем кровообращения в большом круге кровообращения во время нагрузки, л/мин; ЧСС, уд/мин; УО, мл; деление на 1000 - перевод размерности из мл/мин в л/мин;вычисляют относительную величину коронарного кровотока ,где Q_C(%МОК) - относительный коронарный кровоток; Q_Ci=1…n - коронарный кровоток, л/мин; МОК_НАГР - минутный объем кровообращения, л/мин;вычисляют величину коронарного резервапри условии, что Нв<150 г/л ,где ПО_{2С(НАГР)}, мл/мин; 'ПО_2I=1,…n - потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки, мл/мин; S_A - насыщение артериальной крови кислородом; S_MV - насыщение смешанной венозной крови; S_KS - насыщение кислородом крови в коронарном синусе сердца;при условии, что Нв>150 г/л где все обозначения такие, как и в уравнении (18);пересчитывают потребление кислорода сердцем на килограмм его массы ,где М_C - масса сердца обследуемого субъекта, кг; ПО_2C - мл/мин; ПО_2C(КГ) - мл/(кг мин);пересчитывают коронарный кровоток на килограмм массы сердца в мл/(кг мин) ,где Q_Сi=1…n - коронарный кровоток на каждой минуте нагрузки; M_С - масса сердца в кг;с помощью выражений (20-21) находят величину артериовенозной разности для миокарда обследуемого субъекта (мл_(О2)/л_(крови)) ,где AV - артериовенозная разность по кислороду для миокарда, ПО_2С(КГ) - потребление кислорода одним кг массы сердца, Q_{С(KГ)i=1…n} - величина коронарного кровотока в одном кг массы сердца; эта величина используется для уточнения второго вычисления значения S_KS в уравнении (10а);вычисляют объем всех капилляров в сердце в мл ,где (AV) - артериовенозная разность кислорода в миокарде, эта величина, умноженная на массу сердца - (М_C), выражает количество кислорода потребленного миокардом из его капилляров; второй член суммы в выражении (23) показывает количество кислорода, оставшегося неиспользованным в капиллярах; Hb - концентрация гемоглобина в крови; 1,355 - коэффициент Гюфнера; (Hb)/1000 - количество Нв, которое содержит 1 мл крови;вычисляют удельное потребление кислорода миокардом где ПО_{2СЕРД(УД)} - моль/м³/с; ПO_2I=1,…n - общее потребление кислорода организмом на каждой минуте нагрузки мл/мин; (В) - возраст, лет; (M_T) - масса тела субъекта, кг; 1,895; 0,251; 1000; 86,066; 1,229 - коэффициенты; вычисляют радиус тканевого цилиндра ,где R_ТЦ - радиус тканевого цилиндра, мкм; ПО_{2СЕРД(УД)} - моль/м³/с;вычисляют плотность капилляров в миокарде где N_CAP - вычисляют плотность капилляров в миокарде, 1/мм²; R_ТЦ - радиус тканевого цилиндра, мкм;вычисляют величину капиллярного кровотока в сердце (в мл/мин) где Q_CAP - величина капиллярного кровотока в сердце (в мл/мин); ПO_2C(НАГР) - потребление кислорода сердцем во время нагрузки; 1,355 - коэффициент Гюфнера; Нb, г/л; 0,0329 - насыщение кислородом крови на венозном конце миокардиального капилляра;вычисляют величину шунтирующего потока крови в сердце (в мл/мин) ,где Q_Ш - шунтирующий поток крови в сердце (в мл/мин); Q_Ci=1…n, коронарный кровоток, л/мин; Q_CAP - капиллярный кровоток в сердце, мл/мин;вычисляют величину (капиллярной фазы и шунтирующего потока, в % объема коронарного кровообращения) ,где Q_C% - капиллярная фаза в % объема коронарного кровообращения; Q_CAP - капиллярная фаза коронарного кровообращения, мл/мин; Q_Ci=1…n - общий коронарный кровоток, л/мин; ,где Q_Ш% - шунтирующий поток, в % объема коронарного кровообращения;Q_Ш - величина шунтирующего потока крови в сердце (в мл/мин); Q_Ci=1…n - общий коронарный кровоток, л/мин;вычисляют величину капиллярной фазы и шунтирующего потока в минутном объеме большого круга кровообращения где Q_C(БК) - капиллярная фаза в большом круге кровообращения, мл/мин; ПO_2I=1,…n - потребление организмом кислорода на каждой минуте нагрузки; Нb - концентрация гемоглобина на каждой минуте нагрузки; 0,1287 - насыщение кислородом крови на венозном конце капилляра; ,где Q_Ш(БК) - шунтирующий поток в большом круге кровообращения, мл/мин; МОК_НАГР - минутный объем кровообращения на каждой минуте нагрузки, л/мин; Q_С(БК) - капиллярная фаза в большом к