Меню
Яндекс.Метрика

Измерение сердечного выброса

В настоящее время для определения объемной скорости кровотока, или сердечного выброса, в клинике широко применяют прямые методы Фика и разведения индикатора. В целом, все уравнения, используемые в этих методах, отражают принцип, выдвинутый Адольфом Фиком, утверждающий, что скорость, с которой вещество, растворенное в жидкости, поступает в какую-либо область с током этой жидкости, равна произведению скорости течения этой жидкости и разницы концентрации данного вещества в точках, расположенных проксимальнее и дистальнее этой области. Таким образом,

Q= F(Ca—CV), где

Q — количество вещества, поступившего к месту регистрации за единицу времени;

F — скорость тока жидкости; Са и СV — концентрации вещества в проксимальной и дистальной точках их определения, соответственно.

Аналогичное уравнение может быть использовано для измерения скорости удаления, или клиренса, вещества. Если искомой величиной является скорость течения жидкости, то уравнение приобретает следующий вид:

Прямой метод Фика

В основе этого метода измерения сердечного выброса лежит предположение, что в покое поступление кислорода в легкие равно количеству кислорода, утилизируемому тканями, количество крови, выбрасываемое левым желудочком (системный кровоток), равно объему крови, протекающему через легкие. Важным элементом при осуществлении этого метода является забор исключительно смешанной венозной крови, поскольку концентрации кислорода в крови полых вен и коронарного синуса значительно различаются. В связи с этим пробу крови обычно берут из системы правого желудочка или, что предпочтительнее, из легочной артерии. На практике взятие артериальной и венозной крови (Са и СV) осуществляют во время измерения потребления кислорода Q в течение 3 мин, когда выполняется спирометрия и последующий химический анализ выдыхаемого воздуха. Затем рассчитывают скорость тока жидкости Р или сердечный выброс. Состояние больного должно быть стабильным на протяжении всего периода измерения во избежание транзиторных колебаний системного кровотока или скорости вентиляции легких, что может отрицательно повлиять на гипотетическое допущение о том, что поступление кислорода в легкие равно утилизации его тканями.

Метод разведения индикатора

Этот метод представляет собой специфическую модификацию метода Фика с использованием различных относительно малорастворимых индикаторов. Индикаторы вводят в кровеносное русло и концентрации их определяют в пробах крови, взятых из участков, расположенных ниже по ходу кровотока, с помощью специальных детекторов. Например, краситель индоцианин зеленый вводится внутривенно, а кровь, взятую из артерии, с постоянной скоростью пропускают через откалиброванный денситометр, производящий непосредственное измерение концентрации красителя. Болюс индикатора вводят однократно и быстро, после чего происходит равномерное перемешивание красителя с кровью в одном из сосудистых образований, например, в полости желудочка. Построение затем кривой концентрация — время позволяет определить скорость вымывания индикатора из области его смешивания с кровью. Прежде чем начнется рециркуляция красителя, колено кривой, направленное вниз, имеет экспоненциальный характер. Поэтому если кривая регистрируется на специальной полулогарифмированной бумаге, то можно избежать волны рециркуляции красителя. Среднюю концентрацию красителя с можно рассчитать, зная площадь под скорригированной кривой и протяженность этой кривой. Следовательно, скорость кровотока F прямо пропорциональна количеству введенного индикатора iи обратно пропорциональна его средней концентрации с и протяженности кривой tв секундах, что выражается формулой F=60i/ct. Простой пример позволит проиллюстрировать эту зависимость: если внутривенно введено 8 мг красителя, средняя концентрация его в крови составила 2 мг/л, а в точке взятия крови он появился через 60 с после введения, то скорость кровотока будет равна 4 л/мин.

В качестве индикатора может быть использован охлажденный физиологический раствор. В этом случае в легочной артерии устанавливают катетер с термодилюционным датчиком. Стандартное количество физиологического раствора вводится в кровеносное русло на уровне места впадения верхней или нижней полой вены в правое предсердие. Происходящее снижение температуры введенного раствора (аналогичное изменению концентрации) регулируется в легочной артерии с помощью небольшого термистора, находящегося на расстоянии 2—5 см от кончика катетера. Опыт проведенных исследований показал, что результаты, полученные методом термодилюции, прекрасно коррелирует с результатами других методов определения сердечного выброса. Величина сердечного выброса может быть также рассчитана при проведении постоянной инфузии. Однако определение сердечного выброса по единичной термодилюционной кривой имеет некоторые преимущества: не требуется введения индикатора в артериальное русло; дешевизна используемого индикатора; минимальная рециркуляция; получаемый аналоговый сигнал хорошо поддается компьютерному обсчету, что позволяет быстро определить величину сердечного выброса.

Измерение легочного и системного сосудистого сопротивления

В упрощенном виде (без учета длины сосуда и вязкости крови) формула расчета легочного сосудистого сопротивления свидетельствует о том, что величина сопротивления прямо пропорциональна снижению давления на протяжении сосудистого русла и обратно пропорциональна скорости кровотока. Это отношение разницы средних величин давлений (выраженной в длинах на квадратный сантиметр) к объемному кровотоку (выраженному в кубических сантиметрах в секунду) предстает в следующих единицах измерения: произведение дин на секунды, деленное на сантиметры в пятой степени (дин- с/см5). При этом разницу средних величин давления на проксимальном и дистальном конце легочного сосудистого русла получают, вычитая величину среднего давления в левом предсердии или легочного давления заклинивания из величины среднего давления в легочной артерии:

Сопротивление = (РЛА мм рт. ст. — РЛП мм рт. ст.)•1332 дин/см2/ (сердечный выброс мл/с),

где РЛА и РЛП — величины среднего давления в легочной артерии и левом предсердии соответственно;

1 ммрт. ст. = 1,36 см водн. ст.

1 смводн. ст. = 980 дин/см2 силы.

Единицы сопротивления, а именно градиент давлений в мм рт. ст., деленный на сердечный выброс в литрах за минуту, а также условные единицы могут быть использованы и для оценки артериолярного сопротивления (см. табл. 180-2). Определение легочного сосудистого сопротивления, которое обычно составляет 15 % от величины системного сосудистого сопротивления, чрезвычайно важно у пациентов с врожденными заболеваниями сердца и шунтами в системе кровообращения, а также при некоторых формах приобретенных заболеваний сердца и легких. Его расчет помогает интерпретировать взаимоотношения величин давления в легочной артерии и легочного кровотока, поскольку очевидно, что состояния, при которых высокое давление сочетается с высоким кровотоком, существенно отличаются от состояний, характеризующихся высоким давлением и низким кровотоком.

Размеры просвета клапана и клапанная регургитация

При нормальном сердечном выбросе выраженность стенотического поражения клапана может быть определена путем измерения градиента давления через клапан. Если же сердечный выброс повышен или снижен, то заключения о степени механической обструкции, сделанные на основании лишь градиента давления, могут быть ошибочными. Кроме того, оценивая выраженность градиента давления, важно учитывать также частоту сердечных сокращений. В случае частых сердечных сокращений систола занимает непропорционально большую часть каждого сердечного цикла. При этом время заполнения камер сердца кровью в диастолу ограничено. Вследствие этого даже относительно небольшой стеноз сопровождается высоким градиентом давления через атриовентрикулярный клапан. В этих ситуациях большую помощь в анализе выраженности клапанного стеноза оказывают гидравлические формулы, разработанные Горлин и Горлин для расчета величины просвета клапана. В соответствии с этими формулами:

Из этих формул видно, что площадь просвета клапана, рассчитанная на основании короткой оси, прямо пропорциональна объемной скорости кровотока через просвет и обратно пропорциональна квадратному корню градиента давления. Например, если кровоток через суженный просвет клапана, имеющий фиксированные размеры, в два раза превышает нормальные величины, что часто имеет место при повышении сердечного выброса во время физической нагрузки, то градиент давления увеличится в четыре раза, что приведет к резкому повышению давления в камере сердца, находящейся выше стенозированного отверстия. Напротив, при снижении кровотока, наблюдаемом у больных с сердечной недостаточностью, небольшой градиент давления может быть зарегистрирован и при наличии тяжелого стеноза. Эта зависимость не согласуется с представленными выше общими уравнениями расчета сопротивления и отражает тот факт, что при прохождении крови через пораженный клапан происходят значительные потери кинетической энергии, а значительная часть создаваемого давления уходит на развитие высокой скорости кровотока через узкий просвет клапана.

Использование приведенных выше формул расчета площади просвета клапанов невозможно при наличии выраженной клапанной недостаточности, когда измерению поддается лишь часть (системная) сердечного выброса, а неизвестный объем крови возвращается в камеру сердца и вновь проходит через отверстие во время следующего сердечного сокращения. Применение этих формул в таких условиях приводит к получению заниженных величин площади просвета клапана, так как они рассчитываются на основании заниженных значений попадающего во впередилежащие отделы кровеносной системы объема крови. Тем не менее если имеется возможность определить долю регургитации, что делается обычно с помощью ангиографических методов, и рассчитать общий кровоток через стенозированное устье, то указанные формулы сохраняют свою эффективность.

Выявление и количественная оценка циркуляторных шунтов

Если между левыми и правыми отделами сердца имеется соединение или если легочное сосудистое сопротивление и упругость правого желудочка ниже, чем системное сосудистое сопротивление и упругость левого желудочка соответственно, то возникает сброс охсигенированной крови слева направо. Напротив, если сопротивление легочного сосудистого русла выше, чем в большом круге кровообращения, или дистальнее внутрисердечных соединений, кровоток затруднен, как, например, в случае стеноза легочного ствола, или диастолическая упругость правого желудочка повышена, то может развиться сброс венозной крови справа налево.

Для выявления циркуляторных шунтов были опробованы индикаторы многих типов. В качестве индикатора может выступать кислород, находящийся в окружающем воздухе. Осуществляя взятие крови на различных уровнях системного венозного русла, правых отделов сердца и легочных артерий, с помощью манометров или оксиметров определяют концентрацию кислорода в ней. Могут быть использованы и различные экзогенные инертные газы, например водород. Они, как и кислород, вводятся в легочный кровоток при вдохе, а их концентрацию определяют в правых отделах сердца с помощью катетера, снабженного на конце сенсором, который последовательно перемещают из легочной артерии в правый желудочек, правое предсердие и полые вены. Нехарактерное повышение концентрации индикатора или его раннее появление в крови указывает на место поступления крови вследствие ее сброса слева направо. Иногда индоцианин зеленый вводят в венозную часть системы кровообращения, а кривые разведения индикатора получают, помещая денситометр на периферическую артерию. Раннее появление индикатора в этом случае указывает на наличие сброса крови справа налево ниже (по току крови) места инъекции. В связи с этим повторные введения красителя последовательно в правое предсердие, правый желудочек и легочную артерию до тех пор, пока не будет отмечено раннее появление его в месте взятия крови, позволяют устанавливать локализацию шунта. У большинства больных, однако, уровень шунтирования крови может быть определен при визуальном анализе киноангиограмм, полученных во время селективного введения контрастных веществ.

Для количественной оценки величины шунтов слева направо и справа налево определяют содержание кислорода в крови или насыщение крови кислородом в порциях, взятых из нижней и верхней полых вен, правых отделов сердца, легочных вен, левых отделов сердца, восходящей аорты и периферических артерий. Подставляя их в уравнение Фика, рассчитывают относительную величину легочного и системного кровотока, а также абсолютные значения шунтов справа налево и слева направо. В целом принято считать, что величины отношения легочного кровотока к системному, равные 1,5—1,0, указывают на наличие клинически значимого сброса крови слева направо.

Читать далее: Транслюминальная коронарная ангиопластика