Nhịp tim
Từ công thức (1.1), để tính toán được thông số cung lượng tim CO, ta phải tính được hai thông số quan trọng là thể tích nhát bóp (SV) và nhịp tim (HR). Theo các nghiên cứu đã công bố, cả hai thông số này đều có thể tính được từ tín hiệu ICG.
Tín hiệu ICG là tín hiệu tuần hoàn theo chu trình hoạt động của tim; do đó, nếu xác định được chu kỳ tuần hoàn của tín hiệu ICG, ta sẽ tính được tần số tuần hoàn hay chính là HR. Thông thường, giống như kỹ thuật tính toán nhịp tim từ tín hiệu điện tim ECG, ta chọn khoảng cách hai đỉnh sóng làm chu kỳ tuần hoàn. Trong tín hiệu ICG, khoảng cách này là khoảng thời gian giữa hai đỉnh C liên tiếp (ký hiệu là CC, tính bằng giây). Do đó, HR (nhịp/phút) sẽ được tính theo công thức:
𝐻𝑅 = 60/𝐶𝐶 (1.7)
Thực tế, việc xác định các đỉnh C của tín hiệu ICG có thể được thực hiện bằng các thuật toán tương tự việc phát hiển đỉnh R của tín hiệu ECG.
23
Thể tích nhát bóp
Việc xây dựng các công thức tìm sự liên hệ giữa sự thay đổi trở kháng vùng ngực và thông số thể tích nhát bóp đã được phát triển từ những năm 60 của thế kỷ 20. Sau đây là một số công thức tính SV đã được công nhận và kiểm chứng trên thực tế [28].
a) Công thức Nyboer
Atzler và Lehman là những người đầu tiên đưa ra lý thuyết về tương quan giữa sự thay đổi trở kháng vùng ngực và thể tích máu được thất trái bơm đi trong một chu kì làm việc. Nyboer đã phát triển lý thuyết này và đưa ra công thức tính sự thay đổi của thể tích máu ở một vùng bất kì trong cơ thể và sự thay đổi trở kháng của nó như sau:
∆V = ρ × L20× Z0−2× ∆Z (1.8)
Trong đó: ∆V là sự thay đổi thể tích máu của một vùng cơ thể (cm3); ρ là điện trở suất của máu (Ωcm), khoảng 130-150 Ωcm; L0 là khoảng cách giữa hai điện cực thu nhận tín hiệu (cm), từ cặp điện cực thu tín hiệu phía trên (cổ) xuống cặp điện cực thu tín hiệu phía dưới (ngực); Z0 là trở kháng nền của vùng cơ thể, giới hạn bởi hai điện cực thu nhận (Ω); ∆Z là trở kháng thay đổi của vùng cơ thể giới hạn bởi hai điện cực thu nhận (Ω). Công thức này được chấp nhận rộng rãi tuy không tính ra cụ thể thông số thể tích nhát bóp đối với vùng ngực.
b) Công thức Kubicek
Kubicek đã cải tiến công thức của Nyboer dành riêng cho vùng ngực bằng cách thay ∆Z = dZ/dtmax. LVET và V = SV, khi đó:
SV = ρ × L20× Z0−2× dZ/dtmax× LVET (1.9)
Trong đó: SV là thể tích nhát bóp (ml/nhịp); dZ/dtmax là tốc độ thay đổi trở kháng lớn nhất (Ω/s); LVET là thời gian tống máu thất trái (s). Dù công thức Kubicek cho nhiều sai số, tuy nhiên vẫn được chấp nhận rộng rãi vì tính tổng quát của nó. Các nghiên cứu sau này có thể hiệu chỉnh lại độ chính xác bằng cách thêm các hệ số hiệu chỉnh vào công thức.
c) Công thức Sramek
Sramek đưa ra một phương pháp khác để tính thể tích nhát bóp sử dụng ba thành phần: khối lượng mô tham gia khử cực (VEPT) – phụ thuộc vào giới tính, cân nặng, và chiều cao; thời gian tống máu tâm thất (VET) – tương tự như LVET; và chỉ số co bóp trong giai đoạn tống máu (EPCI). Theo Sramek, thông số SV tỉ lệ thuận với kích
24
thước của bệnh nhân, thời gian bơm máu vào động mạch chủ và khối lượng máu bơm vào động mạch chủ. Do đó, công thức được trình bày như sau:
SV = VEPT × VET × ECPI (1.10)
Khi thay công thức trên vào công thức của Kubicek ta được:
SV = (0.17 × H)3
4,25 × Z0 × dZ/dtmax× LVET
(1.11)
Trong đó, H là chiều cao bệnh nhân (cm). So sánh với công thức Kubicek, có thể thấy khoảng cách giữa các điện cực thu nhận tín hiệu được mặc định là bằng 0,17 lần chiều cao bệnh nhân. Công thức Sramek không được dùng nhiều vì sai số nhiều hơn công thức Kubicek và cũng không được linh hoạt như công thức trên.
d) Công thức Sramek – Bernstein
Một số nghiên cứu sử dụng công thức Sramek – Bernstein có dạng sau:
SV = δ ×(0.17 × H)3
4,25 × Z0 × dZ/dtmax × LVET
(1.12)
Trong đó, = IBW/ABW. Đây là hệ số hiệu chỉnh dựa vào cân nặng lý tưởng (IBW – ideal body weight) được chọn và cân nặng thực tế (ABW – actual body weight), đều tính bằng kg. Theo công thức Devine đối với nam giới, IBW = 50 + 0,91 × (H – 152,4), với H là chiều cao tính bằng cm; đối với nữ giới, IBW = 45,5 + 0,91 × (H – 152,4) [29]. Hiện tại, công thức (1.12) của Sramek - Bernstein đang được đánh giá là phổ biến nhất trong việc tính giá trị SV [30].