Импедансная кардиография
Импедансная кардиография
МеШД002307
[править на Wikidata]

Импедансная кардиография (ИКГ) — это неинвазивная технология измерения общей электропроводности грудной клетки и ее изменений во времени для непрерывной обработки ряда кардиодинамических параметров, таких как ударный объем (УО), частота сердечных сокращений (ЧСС), сердечный выброс (СВ), время изгнания желудочков (ВЭЖ), период до изгнания, 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 тактового генератора системы. [1] [2]

Введение

Импедансная кардиография (ICG), также называемая электрической импедансной плетизмографией (EIP) или торакальным электрическим биоимпедансом (TEB), исследуется с 1940-х годов. NASA помогло разработать технологию в 1960-х годах. [3] [4] Использование импедансной кардиографии в психофизиологических исследованиях было впервые опубликовано в статье Миллера и Хорвата в 1978 году. [5] Впоследствии рекомендации Миллера и Хорвата были подтверждены группой по стандартам в 1990 году. [6] Полный список ссылок доступен в ICG Publications. При ICG размещение четырех двойных одноразовых датчиков на шее и груди используется для передачи и обнаружения электрических и импедансных изменений в грудной клетке, которые используются для измерения и расчета кардиодинамических параметров. [ необходима ссылка ]

Процесс

  • Четыре пары электродов размещаются на уровне шеи и диафрагмы, определяя контуры грудной клетки.
  • Высокочастотный ток малой величины передается через грудную клетку в направлении, параллельном позвоночнику, от набора внешних пар [1]
  • Ток ищет путь наименьшего сопротивления: заполненная кровью аорта (сигнал систолической фазы) и верхняя и нижняя полые вены (сигнал диастолической фазы, в основном связанный с дыханием)
  • Внутренние пары, размещенные в анатомических ориентирах, определяющих границы грудной клетки, воспринимают сигналы импеданса и сигнал ЭКГ.
  • ICG измеряет базовый импеданс (сопротивление) этого тока
  • С каждым ударом сердца объем крови и скорость в аорте изменяются.
  • ICG измеряет соответствующее изменение импеданса и его синхронизацию
  • ИКГ объясняет изменения импеданса (а) объемным расширением аорты (это главное отличие между ИКГ и электрокардиометрией ) и (б) выравниванием эритроцитов, вызванным скоростью крови, как функцией скорости крови.
  • ИКГ использует базовый уровень и изменения импеданса для измерения и расчета гемодинамических параметров.

Гемодинамика

Гемодинамика — подраздел сердечно-сосудистой физиологии, который занимается силами, создаваемыми сердцем, и результирующим движением крови через сердечно-сосудистую систему. [7] Эти силы проявляются для врача как парные значения кровотока и артериального давления, измеряемые одновременно в выходном узле левого сердца. Гемодинамика — это жидкостный аналог закона Ома в электронике: давление эквивалентно напряжению, поток — току, сосудистое сопротивление — электрическому сопротивлению, а работа миокарда — мощности.

Рис.1: Аортальное артериальное давление и аортальный кровоток за один интервал сердечного ритма: S = систолическое артериальное давление; D = диастолическое артериальное давление; MAP = среднее артериальное давление; SV = ударный объем; DN = дикротическая выемка (закрытие аортального клапана)

Связь между мгновенными значениями аортального кровяного давления и кровотока через аортальный клапан за один интервал сердечного ритма и их средними значениями изображена на рис. 1. Их мгновенные значения могут быть использованы в исследованиях; в клинической практике их средние значения, MAP и SV, являются адекватными. [ необходима цитата ]

Параметры кровотока

Системные (глобальные) параметры кровотока : (a) кровоток за удар сердца, ударный объем, SV [мл/уд], и (b) кровоток в минуту, сердечный выброс, CO [л/мин]. Существует четкая взаимосвязь между этими параметрами кровотока:

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

где ЧСС — частота сердечных сокращений (ударов в минуту, уд/мин).

Поскольку нормальное значение CO пропорционально массе тела, которую оно должно перфузировать, одного «нормального» значения SV и CO для всех взрослых не может быть. Все параметры кровотока должны быть проиндексированы. Принятым соглашением является индексация их по площади поверхности тела , BSA [м 2 ], по формуле Дюбуа и Дюбуа, функции роста и веса:

ППТ [м 2 ]  =  Ш 0,425 [кг]  ×  В 0,725 [см]  ×  0,007184 {Уравнение 2}

Полученные индексированные параметры — это индекс инсульта, СИ (мл/удары/м 2 ), определяемый как

SI [мл/уд/м 2 ]  = SV [мл] /BSA [м 2 ] {Уравнение 3}

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

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

Эти индексированные параметры кровотока демонстрируют типичные диапазоны :

Для инсультного индекса: 35 < SI типично < 65 мл/уд/м 2 ; для сердечного индекса: 2,8 < CI типично < 4,2 л/мин/м 2 .

Уравнение 1 для индексированных параметров затем изменяется на

СИ [л/мин/м 2 ]  = (СИ [мл/уд/м 2 ]  × ЧСС [уд/мин] )/1000 {Уравнение 1а}

Транспорт кислорода

Основная функция сердечно-сосудистой системы — транспортировка кислорода: кровь — это транспортное средство, кислород — это груз. Задача здоровой сердечно-сосудистой системы — обеспечивать адекватную перфузию всех органов и поддерживать динамическое равновесие между потребностью в кислороде и его доставкой. У здорового человека сердечно-сосудистая система всегда увеличивает приток крови в ответ на повышенную потребность в кислороде. У человека с гемодинамическими нарушениями, когда система не в состоянии удовлетворить повышенную потребность в кислороде, приток крови к органам, расположенным ниже в списке приоритетов доставки кислорода, снижается, и эти органы в конечном итоге могут выйти из строя. Расстройства пищеварения, мужская импотенция, усталость, лунатизм, непереносимость температуры окружающей среды — классические примеры состояния низкого притока, приводящего к снижению притока крови. [ необходима цитата ]

Модуляторы

Изменчивость SI и вариабельность MAP достигаются посредством активности гемодинамических модуляторов .

Рис.5: Закон Франка-Старлинга и инотропия: показаны три кривые Франка-Старлинга для нормоинотропии, гиперинотропии и гипоинотропии. Пациент, который является нормоволемическим и нормоинотропным, демонстрирует нормальный уровень сократимости фазы выброса (EPC). Однако пациент, который является гиповолемическим, может демонстрировать тот же нормальный уровень EPC, если ему назначены положительные инотропы, а пациент, который перегружен объемом (гиперволемический), также может иметь нормальный уровень EPC, если ему назначены отрицательные инотропы

Традиционные термины сердечно-сосудистой физиологии для гемодинамических модуляторов — предварительная нагрузка, сократимость и постнагрузка . Они имеют дело с (a) инерционными силами наполнения, возникающими при возврате крови в предсердие ( предварительная нагрузка ), которые растягивают волокна миокарда, тем самым запасая в них энергию, (b) силой, с которой волокна сердечной мышцы сокращаются, тем самым высвобождая запасенную в них энергию, чтобы вытолкнуть часть крови из желудочка в сосудистую систему ( сократимость ), и (c) силами, которые насос должен преодолеть, чтобы доставить болюс крови в аорту за каждое сокращение ( постнагрузка ). Уровень преднагрузки в настоящее время оценивается либо по давлению окклюзии легочной артерии (PAOP) у катетеризированного пациента, либо по конечно-диастолическому индексу (EDI) с помощью ультразвука. Сократимость обычно не оценивается; довольно часто инотропию и сократимость взаимозаменяют как равные термины. Постнагрузка оценивается по значению SVRI.

Рис.6: Временные соображения рабочих эффектов преднагрузки, сократимости (фармакологические = инотропы и механические = механизм Франка-Старлинга, т.е. эффекты внутрисосудистого объема) и постнагрузки по отношению к систолическим и диастолическим временным интервалам: Диастола => начинается во время S2, заканчивается во время Q. Систола => Изоволюмическая фаза начинается во время Q, заканчивается во время AVO; Фаза изгнания 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 посердечной гемодинамике заключается в использовании терминов, обозначающих реальные инструменты модуляции гемодинамики, которые либо использует организм, либо которые имеются в арсенале врача для контроля гемодинамического состояния:

Предварительная нагрузка и уровень сократимости, вызванный Франком-Старлингом (механически), модулируются изменением внутрисосудистого объема (расширение объема или уменьшение объема/диурез).

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

Постнагрузка модулируется путем изменения калибра сфинктеров на входе и выходе каждого органа, таким образом, сосудистого сопротивления , с помощью вазоактивных фармакологических агентов (вазоконстрикторов или вазодилататоров и/или ингибиторов АПФ и/или БРА) (АПФ = ангиотензинпревращающий фермент; БРА = блокатор рецепторов ангиотензина). Постнагрузка также увеличивается с увеличением вязкости крови , однако, за исключением пациентов с чрезвычайно высокой гемодилюцией или гемоконцентрацией, этот параметр обычно не учитывается в клинической практике.

За исключением увеличения объема, которое может быть достигнуто только физическими средствами (внутривенным или пероральным введением жидкостей), все остальные гемодинамические модулирующие средства являются фармакологическими, кардиоактивными или вазоактивными средствами.

Измерение СИ и его производных позволяет врачам своевременно проводить оценку состояния пациента, диагностику, прогнозирование и принимать решения о лечении. Хорошо известно, что как обученные, так и необученные врачи не способны оценить сердечный выброс только посредством физической оценки.

Инвазивный мониторинг

Клиническое измерение сердечного выброса доступно с 1970-х годов. Однако это измерение кровотока является высокоинвазивным, с использованием направленного по потоку термодилюционного катетера (также известного как катетер Свана-Ганца), что представляет значительный риск для пациента. Кроме того, этот метод является дорогостоящим (несколько сотен долларов за процедуру) и требует квалифицированного врача и стерильной среды для введения катетера. В результате он использовался только в очень узких слоях (менее 2%) пациентов в критическом состоянии и с высоким риском, у которых знание кровотока и транспорта кислорода перевешивало риски метода. В Соединенных Штатах, по оценкам, ежегодно проводится не менее двух миллионов процедур катетерного мониторинга легочной артерии, чаще всего у периоперационных пациентов с сердечными и сосудистыми хирургическими вмешательствами, декомпенсированной сердечной недостаточностью, полиорганной недостаточностью и травмами. [ необходима цитата ]

Неинвазивный мониторинг

Теоретически неинвазивный способ мониторинга гемодинамики мог бы обеспечить исключительную клиническую ценность, поскольку данные, аналогичные инвазивным методам мониторинга гемодинамики, можно было бы получить с гораздо меньшими затратами и без риска. Хотя неинвазивный гемодинамический мониторинг можно использовать у пациентов, которым ранее требовалась инвазивная процедура, наибольшее влияние можно оказать у пациентов и в медицинских учреждениях, где инвазивный гемодинамический мониторинг был невозможен и не стоил риска или затрат. Благодаря своей безопасности и низкой стоимости, применимость жизненно важных гемодинамических измерений можно было бы распространить на значительно большее количество пациентов, включая амбулаторных пациентов с хроническими заболеваниями. ICG даже использовался в экстремальных условиях, таких как открытый космос и экспедиция на Эверест. [8] Пациенты с сердечной недостаточностью, гипертонией, кардиостимулятором и одышкой — это четыре состояния, при которых амбулаторный неинвазивный гемодинамический мониторинг может играть важную роль в оценке, диагностике, прогнозировании и лечении. Некоторые исследования показали, что сердечный выброс ICG является точным, [9] [10] в то время как другие исследования показали, что он неточен. [11] Было показано, что использование ИЦГ улучшает контроль артериального давления при резистентной гипертонии при использовании как специалистами [12] , так и врачами общей практики. [13] Также было показано, что ИЦГ прогнозирует ухудшение состояния при сердечной недостаточности. [14]

Параметры ИКГ

Электрические и импедансные сигналы обрабатываются для определения опорных точек, которые затем используются для измерения и расчета гемодинамических параметров, таких как сердечный выброс, ударный объем, системное сосудистое сопротивление, содержание грудной жидкости, индекс ускорения и систолическое временное соотношение.

ПараметрОпределение
Частота сердечных сокращенийЧисло ударов сердца в минуту
Сердечный выбросКоличество крови, перекачиваемое левым желудочком каждую минуту
Сердечный индексНормализованный сердечный выброс по площади поверхности тела
Ударный объемКоличество крови, перекачиваемое левым желудочком за каждое сердцебиение.
Индекс инсультаУдарный объем, нормализованный по площади поверхности тела
Системное сосудистое сопротивлениеСопротивление току крови в сосудистой системе (часто называемое «постнагрузкой»)
Индекс системного сосудистого сопротивленияСистемное сосудистое сопротивление, нормализованное по площади поверхности тела
Индекс ускоренияПиковое ускорение кровотока в аорте
Индекс скоростиПиковая скорость кровотока в аорте
Содержание торакальной жидкостиЭлектропроводность грудной полости, которая в первую очередь определяется внутрисосудистой, внутриальвеолярной и интерстициальной жидкостями в грудной клетке
Работа левого сердцаПоказатель объема работы, которую должен выполнять левый желудочек, чтобы перекачивать кровь каждую минуту.
Индекс работы левого сердцаНормализованная работа левого сердца по площади поверхности тела
Соотношение систолического времениСоотношение электрической и механической систолы
Период до выбросаИнтервал времени от начала электрической стимуляции желудочков до открытия аортального клапана (электрическая систола)
Время выброса левого желудочкаИнтервал времени от открытия до закрытия аортального клапана (механическая систола)

Ссылки

  1. ^ ab "Что такое TEB и как это работает". Архивировано из оригинала 2016-07-03 . Получено 2015-05-01 .
  2. ^ "25. Импедансная плетизмография". www.bem.fi .
  3. ^ Kubicek WG, Witsoe, DA, Patterson, RP, Mosharrata, MA, Karnegis, JN, From, AHL (1967). Значительное улучшение его клинической точности произошло в 80-х годах в BoMed Medical Manufacturing LTD под руководством B. Bo Sramek с продуктом NCCOM3. в 1992 году компания была переименована в CDIC, а продукт переименован в BioZ. Разработка и оценка импедансной кардиографической системы для измерения сердечного выброса и разработка вычислительной системы скорости потребления кислорода с использованием квадрупольного масс-спектрометра. NASA-CR-92220, N68-32973.
  4. ^ "Передача технологий". 2016-09-15. Архивировано из оригинала 2002-06-13.
  5. ^ Миллер, Дж. К. и Хорват, С. М. (1978). Импедансная кардиография. Психофизиология , 15(1), 80–91.
  6. ^ Шервуд, А., Аллен, М. Т., Фаренберг, Дж., Келси, Р. М., Ловалло, В. Р. и ван Доорнен, Л. Дж. (1990). Методологические рекомендации по импедансной кардиографии. Психофизиология , 27(1), 1–23.
  7. ^ WR Milnor: Гемодинамика, Williams & Wilkins, 1982
  8. ^ «Местное биомедицинское устройство помогает НАСА». 9 января 2000 г.
  9. ^ Ван Де Уотер, Джозеф М.; Миллер, Тимоти В.; Фогель, Роберт Л.; Маунт, Брюс Э.; Далтон, Мартин Л. (2003). «Импедансная кардиография». Chest . 123 (6): 2028–2033. doi :10.1378/chest.123.6.2028. PMID  12796185.
  10. ^ Альберт, Нэнси М.; Хейл, Мелани Д.; Ли, Цзяньбо; Янг, Джеймс Б. (2004). «Эквивалентность методов биоимпеданса и термодилюции при 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. PMID  15568652.
  11. ^ Kamath SA, Drazner MH, Tasissa G, Rogers JG, Stevenson LW, Yancy CW (август 2009 г.). «Корреляция импедансной кардиографии с инвазивными гемодинамическими измерениями у пациентов с выраженной сердечной недостаточностью: подисследование BioImpedance CardioGraphy (BIG) в рамках исследования Evaluation Study of Congestive Heart Failure and Pulmonary Artery Catheterization Effectiveness (ESCAPE)». Am. Heart J . 158 (2): 217–23. doi :10.1016/j.ahj.2009.06.002. PMC 2720805 . PMID  19619697. 
  12. ^ Талер, Сандра Дж.; Текстор, Стивен К.; Августин, Джо Эллен (2002). «Резистентная гипертензия». Гипертензия . 39 (5): 982–988. doi : 10.1161/01.HYP.0000016176.16042.2F . PMID  12019280.
  13. ^ 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.
  14. ^ Пакер, Милтон; Абрахам, Уильям Т.; Мехра, Мандип Р.; Янси, Клайд В.; Лоулесс, Кристин Э.; Митчелл, Джудит Э.; Смарт, Фрэнк В.; Бижу, Рэйчел; О'Коннор, Кристофер М.; Мэсси, Барри М.; Пина, Илеана Л.; Гринберг, Барри Х.; Янг, Джеймс Б.; Фишбейн, Дэниел П.; Хауптман, Пол Дж.; Бурж, Роберт К.; Стробек, Джон Э.; Мурали, Шринвивас; Шокен, Дуглас; Тирлинк, Джон Р.; Леви, Уэйн К.; Трупп, Робин Дж.; Сильвер, Марк А.; Координаторы исследования перспективной оценки выявления сердечной декомпенсации с помощью теста ICG (PREDICT) (2006). «Польза 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.
  • http://bomed.us/teb.html Архивировано 03.07.2016 в Wayback Machine
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Импедансная_кардиография&oldid=1171091289"