Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кардиография импеданса
MeSHD002307

Импедансная кардиография (ICG) - это неинвазивная технология измерения общей электрической проводимости грудной клетки и ее изменений во времени для непрерывной обработки ряда кардиодинамических параметров, таких как ударный объем (SV), частота сердечных сокращений (HR), сердечный выброс (CO), Время желудочкового выброса (VET), период до выброса и используется для обнаружения изменений импеданса, вызванных высокочастотным током малой величины, протекающим через грудную клетку между двумя дополнительными парами электродов, расположенными за пределами измеряемого сегмента. Чувствительные электроды также обнаруживают сигнал ЭКГ, который используется в качестве тактовой частоты системы. [1]

Введение [ править ]

Кардиография импеданса (ICG), также известная как электрическая импедансная плетизмография (EIP) или торакальный электрический биоимпеданс (TEB), изучается с 1940-х годов. НАСА помогло разработать технологию в 1960-х годах. [2] [3] Использование кардиографии импеданса в психофизиологическом исследовании было впервые в публикации статьи Миллера и Хорватом в 1978. [4] Впоследствии, рекомендации Миллера и Хорват были подтверждены группой стандартов в 1990 году [ 5] Полный список ссылок доступен в публикациях ICG.. С помощью ICG четыре двойных одноразовых датчика на шее и груди используются для передачи и обнаружения электрических изменений и изменений импеданса грудной клетки, которые используются для измерения и расчета кардиодинамических параметров.

Как работает ICG [ править ]

  • Четыре пары электродов размещаются на уровне шеи и диафрагмы, очерчивая грудную клетку.
  • Высокочастотный ток малой величины передается через грудную клетку в направлении, параллельном позвоночнику, от множества внешних пар [1]
  • Ток ищет путь наименьшего сопротивления: заполненная кровью аорта (сигнал систолической фазы) и верхняя и нижняя полая вена (сигнал диастолической фазы, в основном связанный с дыханием)
  • Внутренние пары, расположенные у анатомических ориентиров, очерчивающих грудную клетку, воспринимают сигналы импеданса и сигнал ЭКГ.
  • ICG измеряет базовое сопротивление (сопротивление) этому току.
  • С каждым ударом сердца изменяется объем и скорость крови в аорте.
  • ICG измеряет соответствующее изменение импеданса и его время.
  • ICG связывает изменения импеданса с (a) объемным расширением аорты (это основное различие между ICG и электрической кардиометрией ) и (b) с выравниванием эритроцитов, вызванным скоростью крови, как функцией скорости кровотока.
  • ICG использует исходный уровень и изменения импеданса для измерения и расчета гемодинамических параметров.

Гемодинамика [ править ]

Основная статья: Гемодинамика

Гемодинамика - это подраздел физиологии сердечно-сосудистой системы, который касается сил, генерируемых сердцем, и возникающего в результате движения крови по сердечно-сосудистой системе. [6] Эти силы демонстрируют себя клиницисту как парные значения кровотока и артериального давления, измеренные одновременно в выходном узле левого сердца. Гемодинамика - это жидкий аналог закона Ома в электронике: давление эквивалентно напряжению, поток - току, сопротивление сосудов - электрическому сопротивлению, а работа миокарда - энергии.

Рис.1: Аортальное артериальное давление и аортальный кровоток в течение одного интервала сердечных сокращений: S = систолическое артериальное давление; D = диастолическое артериальное давление; MAP = Среднее артериальное давление; SV = ходовой объем; DN = дикротическая вырезка (закрытие аортального клапана)

Зависимость между мгновенными значениями артериального давления в аорте и кровотока через аортальный клапан за один интервал сердечных сокращений и их средними значениями изображена на рисунке 1. Их мгновенные значения могут быть использованы в исследованиях; в клинической практике их средние значения, MAP и SV, являются адекватными.

Параметры кровотока [ править ]

Системные (глобальные) параметры кровотока - это (а) кровоток на одно сердцебиение, ударный объем, SV [мл / удар] и (b) кровоток в минуту, сердечный выброс, CO [л / мин]. Между этими параметрами кровотока существует четкая взаимосвязь:

CO [л / мин]  = (SV [мл]  × ЧСС [уд / мин] ) / 1000 {Eq.1}

где ЧСС - частота пульса (ударов в минуту, ударов в минуту).

Поскольку нормальное значение CO пропорционально массе тела, которое оно должно перфузировать, единого «нормального» значения SV и CO для всех взрослых не существует. Все параметры кровотока необходимо проиндексировать. Принятое соглашение - индексировать их по площади поверхности тела , BSA [м 2 ], по формуле Дюбуа и Дюбуа, в зависимости от роста и веса:

BSA [м 2 ]  =  W 0,425 [кг]  ×  H 0,725 [см]  ×  0,007184 {уравнение 2}

Результирующие индексированные параметры представляют собой индекс инсульта, SI (мл / удары / м 2 ), определенный как

SI [мл / удары / м 2 ]  = SV [мл] / BSA [м 2 ] {уравнение 3}

и сердечный индекс, CI (л / мин / м 2 ), определяемый как 

CI [л / мин / м 2 ]  = CO [л / мин] / BSA [м 2 ] {уравнение 4}

Эти индексированные параметры кровотока имеют типичные диапазоны :

Для Stroke Index: 35 <СИ типично <65 мл / бит / м 2 ; для сердечного индекса: 2,8 < типичный ДИ <4,2 л / мин / м 2 .

Уравнение 1 для индексированных параметров затем изменяется на

CI [л / мин / м 2 ]  = (SI [мл / ударов / м 2 ]  × ЧСС [уд / мин] ) / 1000 {Eq.1a}

Гемодинамика: динамический модулятор переноса кислорода [ править ]

Основная функция сердечно-сосудистой системы - транспортировка кислорода: кровь - это проводник, кислород - это груз. Задача здоровой сердечно-сосудистой системы - обеспечить адекватную перфузию всех органов и поддерживать динамическое равновесие между потребностью в кислороде и доставкой кислорода. У здорового пациента сердечно-сосудистая система всегда увеличивает кровоток в ответ на повышенную потребность в кислороде. Однако у пациента с нарушением гемодинамики, когда система не может удовлетворить повышенную потребность в кислороде, кровоток к органам, находящимся ниже в списке приоритетов доставки кислорода, снижается, и эти органы могут, в конечном итоге, выйти из строя. Расстройства пищеварения, мужская импотенция, усталость, лунатизм, непереносимость температуры окружающей среды и т. Д. Являются классическими примерами состояния низкого кровотока, приводящего к снижению притока крови к кишечнику, половым органам и т. Д.скелетные мышцы, кожа и др.

Гемодинамические модуляторы [ править ]

Вариабельность SI и вариабельность MAP достигаются за счет активности модуляторов гемодинамики .

Рис.5: Закон Франка-Старлинга и инотропия: показаны три кривые Франка-Старлинга для нормоинотропии, гиперинотропии и гипоинотропии. Пациент с нормоволемией и нормоинотропом имеет нормальный уровень сократимости фазы выброса (EPC). Тем не менее, у пациента с гиповолемией может наблюдаться такой же нормальный уровень EPC при введении положительных инотропов, а у пациента с перегрузкой объемом (гиперволемией) также может быть нормальный уровень EPC при получении отрицательных инотропов.

Стандартные термины физиологии сердечно-сосудистой системы для гемодинамических модуляторов - это предварительная нагрузка, сократимость и постнагрузка . Они имеют дело с (а) силами инерционного наполнения крови, возвращающимися в предсердие ( предварительная нагрузка ), которые растягивают миокардиальные волокна, таким образом сохраняя в них энергию, (б) силой, с которой волокна сердечной мышцы укорачиваются, высвобождая энергию, накопленную в их, чтобы изгнать часть крови из желудочка в сосудистую сеть ( сократимость ), и (c) силы, которые насос должен преодолеть, чтобы доставить болюс крови в аорту при каждом сокращении ( постнагрузка). Уровень предварительной нагрузки в настоящее время оценивается либо по PAOP (давление окклюзии легочной артерии) у катетеризованного пациента, либо по EDI (конечный диастолический индекс) с помощью ультразвука. Сократимость обычно не оценивается; довольно часто инотропия и сократимость взаимозаменяемы как равные. Постнагрузка оценивается по значению SVRI.

Рис.6: Расчет времени рабочих эффектов предварительной нагрузки, сократимости (фармакологический = инотропный и механический = механизм Франка-Старлинга, т. Е. Эффекты внутрисосудистого объема) и постнагрузки в отношении систолического и диастолического временных интервалов: диастола => начинается в S2 -time, заканчивается в Q-time. Систола => изоволюмическая фаза начинается в Q-время, заканчивается во время AVO; Фаза выброса начинается во время AVO, заканчивается во время S2. (S2 = 2-й тон сердца = закрытие аортального клапана; AVO = открытие аортального клапана)

Вместо использования терминов преднагрузка, сократимость и постнагрузка, предпочтительная терминология и методология в гемодинамике за удар заключается в использовании терминов для реальных инструментов модуляции гемодинамики, которые либо организм использует, либо врач имеет в своем наборе инструментов для контроля гемодинамического состояния:

Предварительная нагрузка и Франк-Старлинг (механически) индуцированный уровень сократимости модулируются изменениями внутрисосудистого объема (объемное расширения или сокращение объема / диуреза).

Фармакологическая модуляция сократимости осуществляется с помощью кардиоактивных инотропных агентов (положительных или отрицательных инотропов), присутствующих в кровотоке и влияющих на скорость сокращения волокон миокарда.

Постнагрузки модулируется посредством изменения калибра сфинктеров на входе и выходе каждого органа, при этом сосудистое сопротивление , с вазоактивных фармакологических агентов (вазоконстрикторов или вазодилататоры и / или ACE ингибиторов и / или АРА) (АСЕ = ангиотензин-converting- фермент; БРА = блокатор рецепторов ангиотензина). Постнагрузка также увеличивается с увеличением вязкости крови , однако, за исключением пациентов с крайне высокой степенью разбавления или гемоконцентрации, этот параметр обычно не рассматривается в клинической практике.

Обратите внимание, что за исключением увеличения объема, которое может быть достигнуто только физическими средствами (внутривенное или пероральное введение жидкости), все другие инструменты, регулирующие гемодинамику, являются фармакологическими, кардиоактивными или вазоактивными агентами.

Измерение CI и его производных позволяет клиницистам своевременно проводить оценку пациента, диагностировать, прогнозировать и принимать решения о лечении. Было хорошо установлено, что как обученные, так и неподготовленные врачи в равной степени не могут оценить сердечный выброс только с помощью физической оценки.

Инвазивный гемодинамический мониторинг [ править ]

Клиническое измерение сердечного выброса доступно с 1970-х годов. Однако это измерение кровотока является очень инвазивным, с использованием направленного потока термодилюционного катетера (также известного как катетер Свана-Ганца), что представляет значительный риск для пациента. Кроме того, этот метод дорогостоящий (несколько сотен долларов за процедуру) и требует квалифицированного врача и стерильных условий для введения катетера. В результате он использовался только в очень узких слоях (менее 2%) тяжелобольных пациентов и пациентов из группы высокого риска, у которых знание кровотока и транспорта кислорода перевешивало риски, связанные с методом. В Соединенных Штатах, по оценкам, ежегодно выполняется не менее двух миллионов процедур катетеризации легочной артерии, чаще всего у периоперационных кардиохирургических пациентов.декомпенсированная сердечная недостаточность, полиорганная недостаточность и травмы.

Неинвазивный гемодинамический мониторинг [ править ]

Теоретически неинвазивный способ мониторинга гемодинамики имел бы исключительную клиническую ценность, поскольку данные, аналогичные методам инвазивного мониторинга гемодинамики, можно было бы получить с гораздо меньшими затратами и без риска. В то время как неинвазивный гемодинамический мониторинг может использоваться у пациентов, которым ранее требовалась инвазивная процедура, наибольшее влияние может быть оказано на пациентов и в условиях ухода, где инвазивный гемодинамический мониторинг был невозможен, не стоил риска или затрат. Благодаря его безопасности и низкой стоимости, возможность измерения жизненно важной гемодинамики может быть расширена для значительно большего числа пациентов, включая амбулаторных пациентов с хроническими заболеваниями. ICG даже использовался в экстремальных условиях, таких как космическое пространство и Mt. Экспедиция на Эверест. [7]Пациенты с сердечной недостаточностью, гипертонией, кардиостимулятором и одышкой - это четыре состояния, при которых амбулаторный неинвазивный гемодинамический мониторинг может играть важную роль в оценке, диагностике, прогнозе и лечении. Некоторые исследования показали, что сердечный выброс ICG является точным [8] [9], в то время как другие исследования показали, что это неточно. [10] Было показано, что использование ICG улучшает контроль артериального давления при резистентной гипертонии как специалистами [11], так и врачами общей практики. [12] Также было показано, что ICG предсказывает ухудшение состояния при сердечной недостаточности. [13]

Параметры ICG [ править ]

Электрические сигналы и сигналы импеданса обрабатываются для определения реперных точек, которые затем используются для измерения и расчета гемодинамических параметров, таких как сердечный выброс, ударный объем, системное сопротивление сосудов, содержание жидкости в грудной клетке, индекс ускорения и соотношение систолического времени.

ПараметрОпределение
Частота сердцебиенияКоличество ударов сердца в минуту
Сердечный выбросКоличество крови, перекачиваемой левым желудочком каждую минуту
Сердечный индексСердечный выброс, нормализованный для площади поверхности тела
Ударный объемКоличество крови, перекачиваемой левым желудочком за одно сердцебиение
Индекс инсультаУдарный объем, нормализованный для площади поверхности тела
Системное сосудистое сопротивлениеСопротивление току крови в сосудистой сети (часто называемое «постнагрузка»).
Индекс системного сосудистого сопротивленияСистемное сосудистое сопротивление, нормализованное для площади поверхности тела
Индекс ускоренияПиковое ускорение кровотока в аорте
Индекс скоростиПиковая скорость кровотока в аорте
Содержание грудной жидкостиЭлектропроводность грудной полости, которая в первую очередь определяется внутрисосудистой, внутриальвеолярной и интерстициальной жидкостями грудной клетки.
Левая сердечная работаИндикатор объема работы, которую левый желудочек должен выполнять, чтобы перекачивать кровь каждую минуту.
Индекс левого сердечного ритмаРабота левого сердца нормализована для площади поверхности тела
Соотношение систолического времениСоотношение электрической и механической систолы
Период до выбросаВременной интервал от начала электростимуляции желудочков до открытия аортального клапана (электрическая систола)
Время выброса левого желудочкаВременной интервал от открытия до закрытия аортального клапана (механическая систола)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Что такое TEB и как он работает
  2. ^ Kubicek РГ, Witsoe Д.А., Patterson, RP, Mosharrata, MA, Karnegis, JN, С, АХЛ (1967). Значительные улучшения его клинической точности произошли в 80-х годах в компании BoMed Medical Manufacturing LTD под руководством Б. Бо Срамека с продуктом NCCOM3. в 1992 году компания была переименована в CDIC, а продукт - в BioZ. Разработка и оценка импедансной кардиографической системы для измерения сердечного выброса и разработка системы вычисления скорости потребления кислорода с использованием квадрупольного масс-спектрометра. НАСА-CR-92220, N68-32973.
  3. ^ «Передача технологий» . 2016-09-15.
  4. Перейти ↑ Miller, JC, & Horvath, SM (1978). Кардиография импеданса. Психофизиология , 15 (1), 80–91.
  5. ^ Шервуда, А., Аллен, МТ, Fahrenberg J., Келси, Р.М., Lovallo, WR, и ван Doornen, Л. (1990). Методические указания по импедансной кардиографии. Психофизиология , 27 (1), 1-23.
  6. ^ WR Милнор: Гемодинамика, Уильямс и Уилкинс, 1982
  7. ^ "Местное биомедицинское устройство, помогающее НАСА" .
  8. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2012-06-16 . Проверено 19 марта 2011 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  9. ^ Альберт, Нэнси М .; Привет, Мелани Д .; Ли, Цзяньбо; Янг, Джеймс Б. (2004). «Эквивалентность методов биоимпеданса и термодилюции в измерении сердечного выброса у госпитализированных пациентов с прогрессирующей декомпенсированной хронической сердечной недостаточностью». Американский журнал интенсивной терапии . 13 (6): 469–479. DOI : 10,4037 / ajcc2004.13.6.469 .
  10. ^ Kamath SA, Drazner MH, Tasissa G, Роджерс JG, Стивенсон LW, Янси CW (август 2009). «Корреляция импедансной кардиографии с инвазивными измерениями гемодинамики у пациентов с тяжелой сердечной недостаточностью: подисследование BioImpedance CardioGraphy (BIG) Оценочного исследования застойной сердечной недостаточности и исследования эффективности катетеризации легочной артерии (ESCAPE)» . Являюсь. Сердце Дж . 158 (2): 217–23. DOI : 10.1016 / j.ahj.2009.06.002 . PMC 2720805 . PMID 19619697 .  
  11. ^ Талер, Сандра Дж .; Textor, Стивен С .; Августин, Джо Эллен (2002). «Резистентная гипертония» . Гипертония . 39 (5): 982–988. DOI : 10.1161 / 01.HYP.0000016176.16042.2F . PMID 12019280 . 
  12. ^ Смит, Рональд Д .; Леви, Павел; Феррарио, Карлос М. (2006). «Значение неинвазивной гемодинамики для достижения контроля артериального давления у пациентов с гипертонией» . Гипертония . 47 (4): 771–777. DOI : 10.1161 / 01.HYP.0000209642.11448.e0 . PMID 16520405 . 
  13. ^ Пакер, Милтон; Авраам, Уильям Т .; Mehra, Mandeep R .; Янси, Клайд У .; Лоулесс, Кристин Э .; Mitchell, Judith E .; Смарт, Фрэнк У .; Бижу, Рэйчел; о'Коннор, Кристофер М .; Massie, Barry M .; Пина, Илеана Л .; Гринберг, Барри Х .; Янг, Джеймс Б.; Fishbein, Daniel P .; Hauptman, Paul J .; Бурж, Роберт С.; Строубек, Джон Э .; Мурали, Сринвивас; Шокен, Дуглас; Тирлинк, Джон Р .; Леви, Уэйн С.; Trupp, Робин Дж .; Серебро, Марк А .; Проспективное оценочное определение сердечной декомпенсации с помощью координаторов исследования ICG Test (PREDICT) (2006). «Применение импедансной кардиографии для выявления краткосрочного риска клинической декомпенсации у стабильных пациентов с хронической сердечной недостаточностью» . Журнал Американского колледжа кардиологии . 47(11): 2245–2252. DOI : 10.1016 / j.jacc.2005.12.071 . PMID  16750691 .

Внешние ссылки [ править ]

  • http://bomed.us/teb.html