Электроимпедансные методы диагностики деятельности сердца

Электроимпедансные методы исследования деятельности сердечно-сосудистой системы (ССС) на протяжении многих лет оставались в тени других методов диагностики, в первую очередь, из-за низкой точности в измерении различных показателей. Существуют технологии измерений, позволяющие с приемлемой точностью и динамично проводить электроимпедансные методы исследования функций сердца. В статье представлены современные методики электроимпедансных измерений, разработанные в НИИ биомедицинской техники при МГТУ им. Н.Э. Баумана. Наиболее современные методики позволяют оценивать динамику движения стенок желудочков, измерять объемные показатели деятельности сердца, а также все временны`е фазы активности отделов сердца. Авторы приводят данные об исследованиях, проведенных на здоровых добровольцах и пациентах кардиологического профиля. Показано, что у пациентов с мерцательной аритмией наблюдается значительное увеличение длительностей электрической и механической активности предсердий и желудочков, а также что фракция выброса у таких больных снижена по сравнению с таковой у остальных пациентов, принимавших участие в экспериментах. Целью настоящей работы является оценка возможности использования современных электроимпедансных методов исследования функций сердца.

Из года в год сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются одной из главных причин смерти населения всего мира. На их диагностику и лечение больных тратится большое количество средств, времени и сил. Люди, страдающие от ССЗ, вынуждены принимать большое количество лекарственных препаратов.

Для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы пациентов используются электрокардиография, ультразвуковые диагностические аппараты, магнитно-резонансные и компьютерные томографы, системы нагрузочного тестирования и др.

Ультразвуковое исследование (УЗИ) по своим функциональным возможностям позволяет с точностью в десятые доли миллиметра определять размеры структур сердца во время цикла сердца, их перемещения, а также определять скоростные характеристики движения крови в отделах сердца. Методика позволяет получать объемные параметры деятельности сердца, основные размеры структур сердца, а также оценивать диастолическую и систолическую функции левого желудочка (ЛЖ). В технологии УЗИ немаловажен человеческий фактор — одна из основных причин появления погрешностей в измерениях. При этом нечеткость эхокардиографического изображения определяет неточность рассчитанных параметров. В настоящее время производители ультразвуковой аппаратуры и многие исследователи по всему миру совершенствуют технологии обработки изображений с целью повышения качества УЗИ [1—4].

Томографические методы исследования позволяют с высокой точностью определять амплитуды перемещения структур сердца, состояние тканей, оценивать объемные параметры сердца. Программные средства обработки данных позволяют достигать точности измерений в десятки долей миллиметров. Однако качество изображений не всегда позволяет реализовать все возможности программного обеспечения. Обработка изображений и улучшение контрастирования разных тканей на изображении являются важными направлениями развития технологий томографии.

Большую проблему в диагностике заболеваний и в контроле процедуры лечения представляет отсутствие возможности быстро и легко оценить работу сердца одновременно со стороны электрической и механической активности отделов сердца.

В случае наличия аритмий сердца применение инвазивных средств восстановления ритма обосновывается в первую очередь изменениями в показателях гемодинамики сердца [5]. Изменение состояния сердца и сосудов может происходить очень быстро, что накладывает дополнительные сложности по выявлению проблем у пациентов, у которых заболевание протекает без явных симптомов.

Среди всех существующих методов диагностики особое место занимают методы электроимпедансных измерений. В ходе таких исследований определяется общее сопротивление исследуемой области. За счет применения различных методов математического анализа существует возможность получать данные об объемах крови в исследуемой области и других параметрах, характеризующих состояние ССС пациента. Направление активно развивалось в середине XX века. Однако многие измеряемые параметры были достаточно условными и экспериментально определенными.

С приходом ультразвуковых технологий реография как одно из направлений электроимпедансных методов, посвященных изучению ССС человека, потеряла свое значение. Но развитие технологий не стоит на месте, и в настоящее время электроимпедансные измерения позволяют проводить мониторирование большого количества показателей работы сердца с высокой точностью и повторяемостью.

Материал и методы

Для оценки деятельности электромеханической активности сердца необходимо, чтобы система имела электрокардиографический канал и несколько электроимпедансных каналов. Для этих задач в НИИ биомедицинской техники при МГТУ им. Н.Э. Баумана была разработана многоканальная электроимпедансная система РЕО-32. Характеристики системы представлены в табл. 1.

Существует несколько методик анализа деятельности серд­ца:

• трансторакальные измерения;
• прекордиальные измерения;
• многоканальное картирование;
• векторкардиография;
• радиальное картирование;
• анализ правых отделов сердца.

Трансторакальные измерения направлены на изучение насосной функции сердца и состояния ССС человека в целом. Наиболее широко применяемыми методами реализации таких измерений являются методы Кубичека [6] и Шрамека [7]. Рас...

Малахов А.И., Тихомиров А.Н., Щукин С.И., Кудашов  И.А., Кобелев  А.В., Беленков Ю.Н., Шакарьянц Г.А., Кожевникова  М.В., Каплунова В.Ю.