Способ оценки индивидуальной инвариантной величины частоты сердечных сокращений у человека

Способ оценки индивидуальной инвариантной величины частоты сердечных сокращений у человека

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области медицины и спорта.

Известно, что частота сердечных сокращений (ЧСС или HR - англоязычное обозначение ЧСС) зависит от возраста, пола, эмоционального состояния и многих факторов внешней физической и социальной среды, от состояния здоровья обследуемого пациента и времени суток [Власов Ю.А., Окунева Г.Н., Шевелева Л.Т. Суточные ритмы газообмена и кровообращения человека. Новосибирск: Наука, 1987. - 277 с.].

Во многих клинических дисциплинах - кардиохирургии, аритмологии и кардиологии возникла необходимость учитывать вариабельность сердечного ритма в качестве важного прогностического и функционального фактора в оценке состояния обследуемого пациента. С этой целью известные методы анализа ритмов сердца были сведены в систему, в которой каждый метод занимал логически обоснованное место [Heart rate variability. Standarts of measurements, physioiligical interpretetion and clinical use // Circulation. - 1996. - V.93. - P.1043-1065; Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1) // Вестник Аритмологии. - 2002. - 2. - №3. с.65. (http://www.incartr.ru/article_print.jsp?id=1267)].

Во всех методах исследования ЧСС, указанных в этих источниках, отсутствует способ выбора исходного, инвариантного значения ЧСС, с которым будет производиться сравнение измеряемых величин ЧСС, для оценки влияния на него тех или иных физических или физиологических факторов. В качестве такой инвариантной величины больше всего подходит аллометрическая оценка ЧСС, HR по массе тела − H R = a × M T − b , где М_Т - масса тела, кг.

Однако принятые в литературе коэффициенты этого уравнения не обеспечивают точных оценок во всех периодах жизненного цикла человека от рождения до 80-90 лет. Было показано [Власов Ю.А., Окунева Г.Н., Литасова Е.Е. Соотношение между массой организма и удельным потреблением кислорода у здорового человека и больных пороками сердца // Физиология человека. - 1994. - Т.20 - №5. - С.66-76], что только до определенного возраста, чаще всего до пубертатного, и достижения массы тела в 40-60 кг, коэффициенты уравнения (1) близки, но не равны тем, которые были найдены для всего класса млекопитающих - от мыши до кита. За пределами указанного диапазона массы тела аллометрической зависимости ЧСС, HR - другие. В этом случае аллометрическая зависимость ЧСС, HR от массы тела описывается зависимостями -

1) H R = a × M T b , или квадратической зависимостью -

(2) H R = a + a 1 × M T + a 2 × M T 2 , где М_Т - масса тела, кг

При этом коэффициенты зависят как от пола обследуемого человека, так и от диапазона изменений массы тела, к которому относится измеренная масса тела пациента или обследуемого.

Целью изобретения является способ определения инвариантной величины HR_ИН для заданной величины массы тела у человека, с которой сравниваются все измеренные значения частоты сердечных сокращений HR_i, а их различие от HR_ИН отражает влияние разных внешних и внутренних факторов на формирование сердечного ритма. Таким образом, инвариантное значение HR_ИНЗ выступает в роли начальной точки отсчета изменений ритма сердца.

Согласно изобретению способ состоит в следующем: 1. Перед исследованием осуществляют точное измерение массы тела пациента. 2. Указывают пол обследуемого пациента. После этого вычисляют инвариантную величину HR_ИНЗ соответствующую здоровому человеку, имеющему данную массу тела.

Для мальчиков и мужчин, имеющих массу тела от 11 до 61 кг частоту сердечных сокращений в минуту (HR_ИНЗ) вычисляют по формуле -

(3) H R И Н З = 151,92 × M T − 0,1803 ; R²=0,9815, где HR_ИНЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; M_T - масса тела, кг; R² - в этом уравнении и во всех остальных это коэффициент детерминированности, посредством которого сравниваются фактические значения «y» и значения, получаемые из уравнения; по результатам сравнения вычисляется коэффициент детерминированности, его значения нормированны от 0 до 1. Еще этот коэффициент определяется как корреляционное отношение [Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М.: Наука. Главн. ред. Физ.-Матем. лит., 1971 г. стр. 138-141];

для мужчин, имеющих массу тела от 61 до 66,6 кг, вычисляют по формуле -

(4) H R И Н З = 14,95 × M T 0,3831 ; R²=0,7957, где HR_ИНЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности;

имеющих массу тела от 66,6 до 71,5 кг вычисляют по формуле -

(5) H R И Н З = 29810 × M T − 1,4262 ; R²=0,9648; где HR_ИНЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; M_T - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности;

имеющих массу тела от 71,5 до 78 кг вычисляют по формуле -

(6) H R И Н З = 5,3422 × M T 0,594 ; R²=0,5775, где HR_ИНЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности;

имеющих массу тела от 78 до 90 кг вычисляют по формуле -

(7) H R И Н З = 415,98 × M T − 0,4086 ; R²=0,8243, где HR_ИНЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности.

Для девочек и женщин частоту сердечных сокращений в минуту (HR_ИНЗ), имеющих массу тела от от 8 до 59 кг вычисляют по формуле -

(8) H R И Н З = 189,5 × M T − 0,2332 ; R²=0,9919, где HR_ИНЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности;

имеющих массу тела от от 59 до 63,5 кг вычисляют по формуле -

(9) H R И Н З = 1,8524 × M T 0,8962 ; R²=0,6062, где HR_ИНЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности;

имеющих массу тела от 63,5 до 70,75 кг вычисляют по формуле -

(10) H R И Н З = 282,85 × M T − 0,3112 ; R²=0,6439, где HR_ИНЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности;

имеющих массу тела от 70,75 до 87 кг вычисляют по формуле -

(11) H R И Н З = 72,189 × M T − 0,0101 ; R²=0,0013, где HR_ИHЗ - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности.

Затем вычисляют ошибку среднего (m) для полученной оценки инвариантной величины HR_ИНЗ и доверительный интервал для 0,05% - уровня значимости или

(12) DI_0,95=1,96×m

или 0,005% уровня значимости -

(13) DI_0,995=3,29×m, где - m ошибка средней величины HR_ИНЗ по большой выборке у здорового человека.

Находят границы доверительного интервала по уравнениям (12-13) и

найденной оценке HR_ИН -

нижнюю: (HR_ИН)-DI_0,95 или (HR_ИН)-DI_0,995 и

верхнюю: (HR_ИН)+DI_0,95 или (HR_ИН)+DI_0,995.

Ошибка среднего вычисляется для диапазонов массы тела от 12,5 до 64,3 кг для пациентов мужского пола и от 14,3 до 61 кг для женского пола по полиному шестой степени

(14) m=(C6×M_T^6)+(C5×M_T^5)+(C4×M_T^4)+(C3×M_T^3)+(C2×M_T^2)+(C1×M_T^1)+b,

где значения коэффициентов (С6-С1) b приводятся ниже: для мужчин:

С6 7,03628Е-09; С5 - 1,37348Е-06; С4 0,000101408; С3 - 0,003456351; С2 0,05052359; С1 - 0,150201084; b - 0,550039637; R² 0,937244665; для женщин: С6 9,62757Е-09; С5 - 1,95196Е-06; С4 0,000157633; С3 - 0,006460535; С2 0,141247528; С1 - 1,576110479; b 8,09142041 R² 0,956491111; М_Т - масса тела, кг; R² - коэффициент детерминированности.

В тех случаях, когда масса тела обследуемого человека превышает 60-70 кг, ошибку среднего для HR_ИНЗ вычисляют по формулам: у мужчин с массой тела от 64,3 до 83,25 кг и более -

(15) m = 1 E + 08 × M T − 4,417 ; R²=1,

где М_Т - масса тела, кг; нижнюю и верхнюю границы доверительного интервала нужной значимости получают по формулам (12) и (13);

у женщин с массой тела больше 61 кг ошибку среднего HR_ИНЗ вычисляют по формуле -

(16) m = 8 E + 63 × M T − 35,791 ; R²=1,

нижнюю и верхнюю границы доверительного интервала нужной значимости получают по формулам (12) и (13).

Пример использования способа.

Вычисляя по предложенному способу инвариантную величину HR_ИН и границы ее доверительного интервала для измеренной массы тела у пациента, устанавливают исходную величину ритма сердца, относительно которой происходят изменения либо в сторону тахикардии, либо брадикардии. В том случае, когда у пациента происходит первая регистрация сердечного ритма, то по предложенному способу можно точно установить режим сердечной деятельности - тахикардия, брадикардия или состояние физиологической нормы, если среднее измеренное значение ритма сердца находится в границах найденного доверительного интервала для HR_ИНЗ. Ниже в таблице 1 приводятся примеры оценки режима сердечной деятельности.

Примечания. ДМПП - дефект межпредсердной перегородки; НАП - незаорсший артериальный проток; ДМЖП - дефект межжелудочковой перегородки; СтЛА - клапанный стеноз легочной артерии; КоАо - коартация аорты в типичном месте; АоСт - стеноз аортального клапана; HR_i - измеренное среднее значение частоты сердечных сокращений у пациента; М (HR_ИН) - средняя величина оценки ЧСС (HR) по аллометрическим уравнениям; m - ошибка среднего; М-DI_0,995 - нижняя граница, М+DI_0,995 - верхняя граница доверительного интервала для М с уровнем значимости 0,005%.

Женщины. У первой пациентки 14-ти лет с ДМПП и у второй пациентки с НАП измеренное среднее HR_i меньше нижней границы доверительного интервала HR_ИНЗ - сердечную деятельность характеризует брадикардия; у третьей пациентки 8-ми лет с ДМЖП и у четвертой пациентки 14-ти лет с ДМПП измеренное среднее HR_i больше верхней границы доверительного интервала HR_ИНЗ - сердечную деятельность характеризует тахикардия.

Мужчины. У пятого пациента 24-х лет со стенозом легочной артерии и у седьмого пациента 20-ти лет со стенозом аортального клапана измеренное среднее HR_i превышает верхнюю границу доверительного интервала HR_ИНЗ и сердечную деятельность этих пациентов характеризует тахикардия. У шестого пациента 19 лет с КоАо и у восьмого пациента 17-ти лет с ДМПП измеренное среднее HR_i меньше нижней границы доверительного интервала для HR_ИНЗ - сердечную деятельность у этих пациентов характеризует брадикардия.

Способ оценки инвариантной величины HR_ИHЗ, состоящий в том, что перед исследованием измеряют среднее значение частоты сердечных сокращений - HR_i, осуществляют точное измерение массы пациента, указывают его пол, вычисляют инвариантную величину HR_ИНЗ, соответствующую здоровому человеку, имеющему данную массу тела - для мальчиков и мужчин частоту сердечных сокращений в минуту (HR_ИНЗ), имеющих массу тела от 11 до 61 кг по формуле - (1) H R И Н З = 151,92 × M T − 0,1803 ; где HR_ИН3 - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; имеющих массу тела от 61 до 66,6 кг по формуле - (2) H R И Н З = 14,95 × M T 0,3831 ; где HR_ИН3 - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; имеющих массу тела от 66,6 до 71,5 кг по формуле - (3) H R И Н З = 29810 × M T − 1,4262 ; где HR_ИН3 - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; имеющих массу тела от 71,5 до 78 кг по формуле - (4) H R И Н З = 5,3422 × M T 0,594 ; где М_Т - масса тела, кг; имеющих массу тела от 78 до 90 кг по формуле - (5) H R И Н З = 415,98 × M T − 0,4086 ; где М_Т - масса тела, кг; HR_ИН3 - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; для девочек и женщин частоту сердечных сокращений в минуту (HR_ИНЗ) имеющих массу тела от 8 до 59 кг по формуле - (6) H R И Н З = 189,5 × M T − 0,2332 ; где HR_ИН3 - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; имеющих массу тела от 59 до 63,5 кг по формуле - (7) H R И Н З = 1,8524 × M T 0,8962 ; где HR_ИН3 - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; имеющих массу тела от 63,5 до 70,75 кг по формуле - (8) H R И Н З = 282,85 × M T − 0,3112 ; где HR_ИН3 - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; имеющих массу тела от 70,75 до 87 кг по формуле (9) H R И Н З = 72,189 × M T − 0,0101 ; где HR_ИН3 - инвариантная величина ЧСС у здорового человека; М_Т - масса тела, кг; в диапазоне от 70,75 до 87 кг по другой формуле - вычисляют ошибку среднего (m) для полученной оценки инвариантной величины HR_ИНЗ и доверительный интервал (DI) для 0,05% - уровня значимости (10) DI_0,95=1,96×m или 0,005% уровня значимости - (11) DI_0,995=3,29×m, где m - ошибка средней величины HR_ИНЗ по большой выборке у здорового человека; находят границы доверительного интервала по уравнениям (10-11) и найденной оценке HR_ИН3 - нижнюю: (HR_ИНЗ)-DI_0,95 или (HR_ИНЗ)-DI_0,995 и верхнюю: (HR_ИНЗ)+DI_0,95 или (HR_ИНЗ)+DI_0,995; вычисляют ошибку среднего для диапазонов массы тела от 12,5 до 64,3 кг для пациентов мужского пола и от 14,3 до 61 кг для женского пола по полиному шестой степени - (12) m = ( C 6 × M T 6 ) + ( C 5 × M T 5 ) + ( C 4 × M T 4 ) + ( C 3 × M T 3 ) + ( C 2 × M T 2 ) + ( C 1 × M T 1 ) + b , где значения коэффициентов для мужчин: С6 - 7,03628Е-09; С5 - 1,37348Е-06; С4 - 0,000101408; С3 - 0,003456351; С2 - 0,05052359, С1 - 0,150201084; b - 0,550039637; для женщин С6 - 9,62757Е-09; С5 - 1Б95196Е-09; С4 - 0,000157633; С3 - 0,006460535; С2 - 0,141247528; С1 - 1,576110479; b - 8,09142041; М_Т - масса тела, кг, в тех случаях, когда масса тела обследуемого человека превышает 60-70 кг, ошибку среднего для HR_ИНЗ вычисляют по формулам: у мужчин с массой тела от 64,3 до 83,25 кг и более - (13) m = 1 E + 08 × M T − 4,417 ; где М_Т - масса тела, кг; нижнюю и верхнюю границы доверительного интервала нужной значимости получают по формулам (10) и (11); у женщин с массой тела больше 61 кг ошибку среднего HR_ИНЗ вычисляют по формуле - (14) m = 8 E + 63 × M T − 35,791 ; нижнюю и верхнюю границы доверительного интервала нужной значимости получают по формулам (10) и (11); если измеренная у пациента величина HR_i меньше нижней границы доверительного интервала для HR_ИНЗ, то сердечную деятельность характеризует брадикардия, если измеренная у пациента величина HR_i больше верхней границы доверительного интервала для HR_ИНЗ, то сердечную деятельность характеризует тахикардия, если измеренная у пациента величина HR_i находится в пределах доверительного интервала, то ритм сердца соответствует нормальным значениям заданному значению массы тела у пациента.