Эксперименты с контуром давления и объема - Pressure–volume loop experiments

Петли давление – объем широко используются в фундаментальные и доклинические исследования. Петли ЛЖ левого желудочка считаются золотым стандартом для гемодинамический оценки и широко используются в исследованиях для оценки сердечной деятельности. Хотя давным-давно можно было измерять давление в реальном времени слева желудочек, измерить объем было технически сложнее.

Использование ультразвукового сономикрометрия а разработка катетера проводимости вызвала возобновление интереса к исследованиям петель ЛВ. В сономикрометрии небольшие ультразвуковые преобразователи (обычно называемые «кристаллами») передают сигналы друг другу, и расстояние между ними точно определяется на основе времени прохождения сигналов. Зная длину длинной и короткой оси желудочка, можно легко и точно определить объем желудочка. Катетеры проводимости измеряют мгновенную проводимость в левом желудочке, которая затем преобразуется в объем крови с использованием сложных формул и обычно после определения и применения различных поправочных коэффициентов. Обычно для проведения исследований PV в исследовательских учреждениях используется только один метод.

Миниатюризация кристаллов сономикрометра и катетеров под давлением сделала исследования петли PV на мышах возможными и более распространенными.

Сономикрометрический метод

А сономикрометр Система состоит из электронного блока обработки сигналов, который соединен с небольшими ультразвуковыми преобразователями (кристаллами). Компьютер, действующий как устройство сбора и отображения данных, получает данные в реальном времени от блока обработки сигналов, в то время как кристаллы имплантируются в левый желудочек или на него. От 2 до 6 кристаллов можно использовать для выполнения измерений длины по 1, 2 или 3 осям в осевых плоскостях сердца, обычно со скоростью от 200 до 2000 раз в секунду. Типичная система сономикрометра имеет разрешение 12 микрометров, что позволяет измерять осевые длины с высоким разрешением.

Ассортимент кристаллов сономикрометра

Объем желудочка вычисляется напрямую (в микролитрах или миллилитрах) путем объединения измерений осевой длины в стандартных сферических или эллипсоидальных уравнениях объема:

${displaystyle Volume = {frac {4} {3}} imes pi imes r ^ {3}}$ (для одноосного измерения)

${displaystyle Volume = {frac {pi} {6}} время L_ {1} время L_ {2} ^ {2}}$ (для двухкоординатного измерения, где L1 - длина длинной оси)

${displaystyle Volume = {frac {pi} {6}} imes L_ {1} imes L_ {2} imes L_ {3}}$ (для измерения по трем осям)

Если осевые измерения получены в миллиметрах, то единицы объема в этих уравнениях будут выражаться в миллилитрах.

Катетерная техника проводимости

Катетер проводимости содержит два или более кольцевых электрода по длине. Когда высокочастотный постоянный ток малой амплитуды пропускается через внешние электроды для создания электрического поля, разность потенциалов между любой парой внутренних электродов обратно пропорциональна количеству проводящего материала в этом месте.

Проводимость определяется как приложенный ток, деленный на напряжение, измеренное между двумя соседними электродами.

Техника катетера проводимости не имеет серьезных недостатков, но требует осторожности. калибровка сигналов проводимости. Существуют и другие методы, но в этой статье основное внимание уделяется хорошо зарекомендовавшей себя технике катетера проводимости.

(ПРИМЕЧАНИЕ. Для типичных конфигураций катетеров линейная зависимость обратной разности потенциалов от количества материала является лишь приблизительной. Она действительна только для объемов, диаметр которых меньше расстояния между измерительными электродами.)

Теория

Формула Baan et al. (1984) для получения желудочкового объема выглядит следующим образом: ${displaystyle V = {frac {1} {alpha}} время, время, время L ^ {2} время (G-G ^ {P})}$

куда

V объем
α это альфа-фактор. Значение находится в диапазоне от 0 до 1, но ближе к 1. Как можно заключить из приведенной выше формулы, если альфа-фактор не принимается во внимание, расчетный объем является заниженным.
ρ удельное сопротивление крови
L расстояние между парой электродов
грамм измеренная проводимость
грамм^п параллельная проводимость

Проводимость, измеренная катетером, на самом деле является проводимостью крови и окружающей ткани миокарда. Эта последняя проводимость называется параллельной проводимостью (G^п).

Калибровка и коррекция

Из приведенного выше уравнения видно, что измерение объема требует знания α, ρ, L, и грамм^п.

Уравнение можно рассматривать как прямую линию вида y = mx + b, где м (выигрыш) представляет собой комбинацию трех членов 1 /α, ρ, и L² и б (смещение) равно грамм^п.

L доступен в технических паспортах катетера, а ρ могут быть измерены непосредственно с использованием соответствующего оборудования.

В идеале коэффициент усиления следует определять в каждом эксперименте. Пока L известно и ρ можно измерить, α фактор создает больше трудностей. Действительно, единственный способ получить надежный выигрыш (включая α) включает прямое измерение сердечного выброса. Поэтому для большинства целей используется обоснованная оценка, основанная на значениях, найденных в литературе.

Чтобы учесть параллельную проводимость, грамм^п, наиболее распространенный метод включает инъекцию субъекту гипертонического раствора - достаточно, чтобы временно снизить сопротивление крови и, следовательно, увеличить преднагрузку, но не настолько, чтобы изменить гемодинамику. Минимальный и максимальный объемы (V_{Максимум} и V_мин) из каждой петли в серии петель наносятся на график. V_{Максимум} и V_мин линии экстраполируются и в точке их пересечения, где V_{Максимум} равно V_мин, должен быть равен нулю - проводимость - это только параллельная проводимость. Объем в этой точке - это объем коррекции.

Расчет объема коррекции в emka TECHNOLOGIES iox2 Программное обеспечение

Прием методы предлагают альтернативу болюсу физиологического раствора в качестве средства определения грамм^п.

Параметры

Для каждой петли можно рассчитать несколько параметров (например, конечное диастолическое давление, конечное систолическое давление, интервалы выброса и наполнения, индекс сократимости, ударный объем и фракция выброса).

Что еще важнее, другие интересные параметры получены из серии циклов полученные в изменяющихся условиях. Например, отношение конечного диастолического давления к объему (EDPVR) и отношение конечного систолического давления к объему (ESPVR) выводится из серии петель, полученных путем медленного надувания баллона для закупорки нижней полой вены, процедуры, которая снижает сердечная преднагрузка.

Расчет EDPVR и ESPVR

EDPVR и ESPVR ценны, потому что они независимые от нагрузки показатели функции левого желудочка. Они также измеряют соответствие / жесткость левого желудочка (EDPVR) и сократимость (ESPVR) соответственно.

Другие параметры, полученные из серии петель:

Эластичность, изменяющаяся во времени
Конечная систолическая эластичность, также называемая максимальной эластичностью.
Предварительная нагрузка набираемая ходовая работа
Предварительная нагрузка отрегулирована ${displaystyle {operatorname {d} P over operatorname {d} t_ {max}}}$
${displaystyle {operatorname {d} P over operatorname {d} t_ {max}}}$ по сравнению с конечным диастолическим объемом

Смотрите также

Обработка сигналов

внешняя ссылка

Корпорация Sonometrics (Приборы, датчики и программное обеспечение для лабораторий медико-биологических исследований)
emka TECHNOLOGIES (Аппаратное и программное обеспечение для исследований фотоэлектрических петель)
ADInstruments, Inc (Научное оборудование и программный модуль PV Loop для медико-биологических лабораторий)
Видео на Vimeo Видео сбора и анализа ПВ-петель