Ультразвуковые методы измерения сердечного выброса. Допплерография кровотока
Неинвазивные технологии ультразвуковых методов определения сердечного выброса реализованы в ультразвуковых (УЗ) эхокардиографах. Они строятся на двух основных принципах.
Первый принцип основан на особенностях отражения ультразвуковой волны в неоднородных по плотности средах. На границе этих неоднородных сред происходит изменение мощности (амплитуды) отраженной волны. Коэффициент отражения (степень изменения мощности волны) зависит от разности сопротивления сред, обусловленных их плотностью (акустический импеданс). Даже ткани одного органа имеют разный акустический импеданс, и благодаря этому могут наблюдаться (проецироваться на экран монитора) раздельно, создавая конкретную картину внутрисердечной топографии. Потенциальная пространственная разрешающая способность метода определяется длиной волны зондирующего сигнала. Минимальный размер наблюдаемого объекта равен 1/4 длины волны.
Второй принцип основан на особенностях отражения ультразвуковой волны от движущихся объектов (движение крови, стенок сердца, клапанов). В результате прохождения ультразвука через движущуюся среду происходит изменение частоты отражения зондирующего сигнала. Частота увеличивается в случае встречного потока и соответственно уменьшается при согласном прохождении потока и сигнала (эффект Допплера).
Доплеровский метод измерения дает возможность различать объекты по их положению в пространстве и их скорости. Потенциально разрешающая способность по скорости определяется частотой зондирующего сигнала.
В современных УЗ эхокардиографах оба эти принципа объединены в единый технологический комплекс.
В соответствии с указанными принципами существуют два способа регистрации сердечного выброса.
Первый способ основан на определении объема левого желудочка. Измеряется площадь и длина полости левого желудочка во время систолы и диастолы сердца.
Объем полости желудочка рассчитывается по формуле:
V=0.85*A2*L-1, где
V — объем полости левого желудочка,
А — площадь левого желудочка,
L — длина полости левого желудочка.
Для более точного вычисления площади полости левого желудочка используется так называемый метод дисков. Измеряются и суммируются площади 20 уровней (срезов) полости левого желудочка. Этот метод применяется в случаях поражения миокарда, при которых в силу снижения сократительной способности в отдельных регионах желудочка площади могут быть неодинаковыми.
Систолический объем сердца и фракция выброса рассчитываются по формулам:
SV (мл) = Vd-Vs ФВ(%) = SV*Vd-1, где
SV — систолический объем сердца (stroke volume),
Vd — объем левого желудочка в конце диастолы,
Vs — объем левого желудочка в конце систолы.
Второй способ расчета сердечного выброса основан на измерении объемного кровотока через аортальный клапан (Допплер эхокардиография). Регистрируются линейные скорости перемещения крови и по интегралу линейной скорости кровотока определяется площадь под кривой допплерограммы.
Систолический объем левого желудочка рассчитывается по формулам:
SV= VTI*1/4D2 или SV= Vm*ET*1/4D2, где
SV — систолический объем левого желудочка,
VTI — интеграл линейных скоростей (площадь левого желудочка),
ЕТ — продолжительность изгнания крови из левого желудочка,
D — внутренний диаметр фиброзного кольца аортального клапана,
1/4 D2 — площадь фиброзного кольца аортального клапана.
В последнее время повышенное внимание привлекает так называемый трансэзофагеальный метод эхокардиографии. Принцип трансэзофагеального доплеровского мониторинга сердечного выброса, предложенный еще в начале 1970-х годов, подвергся существенному технологическому развитию и клинической оценке.
Метод предполагает наличие датчика, выполненного в виде зонда, который устанавливается в пищеводе на уровне сердца, что минимизирует помеховые сигналы от костей, мягкой ткани и легкого.
Несмотря на наличие потенциальных источников ошибок (точность положения датчика), отмечена высокая корреляция между данными, полученными трансэзофагеальным методом и традиционной термодилюцией.