СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ ОБРАТИМОСТИ ИШЕМИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ МЯГКИХ ТКАНЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(51) МПК
A61B 5/026 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 18.07.2007 - действует
--------------------------------------------------------------------------------
Документ: В формате PDF
(14) Дата публикации: 2007.02.20
(21) Регистрационный номер заявки: 2004132946/14
(22) Дата подачи заявки: 2004.11.12
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.11.12
(43) Дата публикации заявки: 2006.04.20
(45) Опубликовано: 2007.02.20
(56) Аналоги изобретения: SU 1772751 A1, 30.10.1992. SU 1090351 A, 07.05.1984. RU 2074635 C1, 10.03.1997. RU 2103914 C1, 10.02.1998. CA 2476765, 04.09.2003. RU 2234853 C1, 27.08.2004. RU 2032376 С1, 10.04.1995.
(72) Имя изобретателя: Хрупкин Валерий Иванович (RU); Иванов Владимир Николаевич (RU); Писаренко Леонид Васильевич (RU); Савостьянов Владимир Владимирович (RU); Щитов Виктор Николаевич (RU); Артемов Владимир Анатольевич (RU); Рейдес Михаил Давидович (RU); Серегин Валерий Иванович (RU)
(73) Имя патентообладателя: Главное военно-медицинское управление Министерства обороны Российской Федерации (RU); ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТОЧНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ" (RU)
(98) Адрес для переписки: 107078, Москва, Красноворотский пр-д, 3, стр.1, к.311, ООО Патентно-правовая фирма "Искона-II", пат.пов. Е.А.Гавриловой, рег.№ 50
(54) СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ ОБРАТИМОСТИ ИШЕМИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ МЯГКИХ ТКАНЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, военно-полевой хирургии, патофизиологии и может быть использовано для экспресс-диагностики обратимости ишемического повреждения мягких тканей. Способ включает воздействие на пораженную и нормальную ткань излучением оптического диапазона. Отличительная особенность заявленного способа состоит в том, что регистрируют пульсограммы исследуемых участков, вычисляют коэффициент обратимости ишемии К по формуле: K=S1/S 2, где S1=A1 ·L1, S2=A 2·L2, При К 0,5 ишемическое поражение мягких тканей считают необратимым, а при К>0,5 ишемическое поражение мягких тканей обратимо. Приведено выполнение устройства, позволяющего осуществить способ экспресс-диагностики ишемического повреждения мягких тканей. Способ и устройство позволяют осуществлять комплексную экспресс-диагностику состояния кровоснабжения поврежденных тканей, как мышц, так и внутренних органов, например, кишечника, печени, почек и других внутренних органов, и оценивать достаточность кровоснабжения тканей в динамике, что расширяет их область применения. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к медицине, сердечно-сосудистой хирургии, военно-полевой хирургии, патофизиологии. При различных повреждениях, травмах, ранениях, синдроме длительного сдавления, при сосудистых заболеваниях, а также во время операции важно иметь представление о состоянии достаточности кровоснабжения тканей организма. Оценка состояния кровоснабжения тканей в месте повреждения дает возможность выработать правильную тактику лечения, определить объем оперативного вмешательства.
Вопрос об изменениях в микроциркуляторном русле поврежденных тканей непосредственно связан с их ишемией. Усугубление ишемии ведет к некрозу тканей, прогрессирующим расстройствам микроциркуляции, резкому снижению метаболической активности, прекращению выработки энергии, дисбалансу в системе перекисного окисления липидов.
Известен метод прижизненной капилляроскопии с подсчетом относительного количества функционирующих капилляров, который позволяет в динамике визуально анализировать сосудистые, внутрисосудистые и паравазальные изменения (RU 2090889 С1, 20.09.1997, RU 2147416, 20.04.2000). Однако в силу субъективности такой диагностики могут возникнуть ошибки при оказании врачебной помощи, что, в свою очередь, может привести к повторным операциям, инфекции.
Известны косвенные способы определения состояния микроциркуляции мягких тканей путем выявления очага поражения: электромиография (RU 2103914, 10.02.19980), импедансометрия (RU 2103914, 10.02.1998), измерение спектральных характеристик вторичной флюоресценции тканей (RU 2103914, 10.02.19980), полярография (Березовский В.А. Полярографическое определение кислорода в организме, М., 1978), электротермометрия или термография (RU 2128941 С1, 20.04.1999, RU 2001125777 A, 20.06.2003). Указанные способы могут констатировать наличие ишемии тканей, но не могут дать количественную оценку в короткий промежуток времени. Невозможно и их применение во время операции.
Гистологические методы определения состояния микроциркуляции в тканях организма (например, SU 1466704, 23.09.1989) дают точное представление о состоянии тканей, однако они не позволяют произвести экспресс-диагностику, требуют применение дорогостоящей техники, квалифицированных специалистов.
Известен также способ определения жизнеспособного состояния мышечных тканей, принятый в качестве ближайшего аналога, в котором сравнивают пропускание коротковолнового излучения с длиной волны 960 нм через поврежденные и неповрежденные ткани (SU 1772751 А1, 30.10.1992). Известный способ включает измерение величины пропускания сигнала в поврежденном участке ткани по отношению амплитуды измеряемого напряжения к тарировочному уровню, равному 1 В, и сравнению его с относительным сигналом в неповрежденном участке. Данный способ позволяет проводить экспресс-диагностику, косвенно количественно охарактеризовать микроциркуляцию тканей в момент обследования, однако он предназначен для исследования только мышечных тканей, не позволяет исследовать кровоснабжение внутренних органов, позволяет проводить только дискретные измерения, без исследования состояния ткани в динамике. Кроме того, известный способ основан на физическом явлении - пропускании волн определенного диапазона, что скорее позволяет оценивать жизнеспособность ткани и не позволяет производить комплексную оценку кровоснабжения исследуемой ткани.
Известна установка, позволяющая определить уровень ишемии травмированных мышечных тканей и состоящая из генератора импульсов, излучающего устройства - светодиода и устройства, воспринимающего излучение - фотодиода. Сигнал от фотодиода подается на усилитель и затем на регистрирующее устройство (SU 1772751 А1, 30.10.1992). Известная установка используется для исследования только травмированных мышечных тканей и не позволяет исследовать кровоснабжение внутренних органов. Кроме того, известная установка позволяет проводить только дискретные измерения, без исследования состояния ткани в динамике.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного способа, заключается в обеспечении осуществления комплексной экспресс-диагностики состояния кровоснабжения поврежденных тканей, как мышц, так и внутренних органов, например, кишечника, печени, почек и других внутренних органов, и в обеспечении оценки достаточности кровоснабжения тканей в динамике.
Для достижения указанного технического результата предлагается способ экспресс-диагностики обратимости ишемического повреждения мягких тканей, включающий воздействие на пораженную и неповрежденную ткань излучением оптического диапазона, в котором регистрируют пульсограммы пораженных исследуемых участков, вычисляют коэффициент обратимости ишемии К по формуле
К=S1/S2,где S 1=A1·L1 , S2=А2·L 2,
где
A1 - амплитуда пульсовой волны с пораженного исследуемого участка,
А 2 - амплитуда пульсовой волны со здорового исследуемого участка,
L1 - длина пульсовой волны с пораженного исследуемого участка,
L2 - длина пульсовой волны со здорового исследуемого участка,
S1 - площадь пульсовой волны с пораженного исследуемого участка,
S2 - площадь пульсовой волны со здорового исследуемого участка,
При этом при К 0,5 ишемическое поражение мягких тканей считают необратимым, а при К>0,5 ишемическое поражение мягких тканей обратимо.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого устройства, реализующего предлагаемый способ, заключается в обеспечении осуществления комплексной экспресс-диагностики состояния кровоснабжения поврежденных тканей, как мышц, так и внутренних органов, у каждого из которых свой тип кровоснабжения (например, для толстой кишки - оркадный тип кровоснабжения), в повышении точности измерения для разных органов за счет использования двух датчиков для сравнения состояния неповрежденных тканей и поврежденных тканей, в ускорении процесса измерения. Устройство позволяет осуществлять непрерывную регистрацию жизнеспособности тканей по показаниям пульсограммы (т.е. проводить измерение и сравнение в динамике) и получать точную информацию о жизнеспособности ткани.
Для достижения указанного технического результата предлагается устройство, содержащее первый и второй датчики оптического диапазона, в которое введены умножитель, усилитель с коэффициентом усиления, равным единице, первый и второй блоки определения площади пульсовой волны, входы которых соединены с выходами первого и второго датчиков оптического диапазона соответственно, выход АРУ второго блока определения площади пульсовой волны соединен с входом АРУ первого блока определения площади пульсовой волны, выход которого соединен с входом усилителя с коэффициентом усиления, равным единице, и выходом умножителя, первый вход которого соединен с выходом второго блока определения площади пульсовой волны, а второй вход умножителя соединен с выходом усилителя с коэффициентом усиления, равным единице, и выходом устройства.
Изобретение поясняется графическими изображениями.
На фиг.1 изображена пульсограмма со здорового участка тонкой кишки (изолиния - отсутствующая пульсограмма с пораженного участка тонкой кишки).
На фиг.2 - пульсограмма с проксимального и дистального отделов тонкокишечного анастомоза.
На фиг.3 - анализ пульсометрии к фиг.2.
На фиг.4 - пульсограмма с верхней конечности и культи нижней конечности.
На фиг.5 - анализ пульсометрии к фиг.4.
На фиг.6 изображено устройство для осуществления способа.
Способ осуществляется следующим образом.
Датчиками оптического диапазона (стерильными инфракрасными датчиками) регистрируют пульсограмму на поврежденном и неповрежденном участках ткани. Осуществляют оценку площади под кривой пульсовой волны как произведение амплитуды и длительности пульсовой волны. Полученные величины сопоставляются с фоновьми величинами (т.е. зарегистрированными со здорового исследуемого участка) по уравнению:
К=А1·L1/А 2·L2 или
(1) K=S 1/S2, где
К - коэффициент обратимости ишемии.
A1 - амплитуда пульсовой волны с пораженного исследуемого участка.
А 2 - амплитуда пульсовой волны со здорового исследуемого участка.
L1 - длина пульсовой волны с пораженного исследуемого участка.
L2 - длина пульсовой волны со здорового исследуемого участка.
S1 - площадь пульсовой волны с пораженного исследуемого участка.
S2 - площадь пульсовой волны со здорового исследуемого участка.
Оценку достаточности кровоснабжения мягких тканей организма производят по величине коэффициента обратимости ишемии К. Выявлено критериальное значение обратимости ишемического поражения мягких тканей. При К 0,5 ишемическое поражение мягких тканей считают необратимым. При К>0,5 ишемическое поражение мягких тканей обратимо.
Клинические примеры выполнения изобретения.
Пример 1.
Выписка из истории болезни больного С., 28 лет. Множественные острые язвы тонкой кишки.
Измерения проведены в 16 часов 45 минут 13.07.2004. Проводили пульсометрию на пораженном участке кишки (график А на фиг.1 - изолиния), а также на ее здоровом участке (график В на фиг.1).
На пораженном исследуемом участке пульсовая кривая отсутствует. Принято решение резецировать этот участок с наложением тонко-тонкокишечного анастомоза.
После наложения анастомоза выполнено пульсометрическое исследование его проксимального и дистального отделов (фиг.2: t 1-t2 - интервал времени, за которое производится усреднение амплитуды и длины пульсовых кривых). На фиг.2 график I соответствует пульсограмме с дистального отдела тонкокишечного анастомоза, график II - пульсограмме с проксимального отдела тонкокишечного анастомоза.
Измерены амплитуда и длина пульсовой волны с пораженного исследуемого участка (см. фиг.3; прямоугольник I соответствует показаниям A 1, L1, снятым датчиком, установленным на пораженном исследуемом участке (дистальный отдел анастомоза), прямоугольник II соответствует показаниям A2 , L2, снятым датчиком, установленным на неповрежденном участке ткани (проксимальный отдел анастомоза).
А1=91.
А2 =79.
L1=73.
L 2=86.
Вычислена площадь под кривой пульсограммы, зарегистрированной со здорового исследуемого участка и площадь пульсовой волны с пораженного исследуемого участка
S 1=6643 и S2=6794.
По формуле (1) определен коэффициент К.
К=0,97.
Динамическое наблюдение за пациентом показало состоятельность наложенного анастомоза.
Пример 2. Больной Д., 26 лет. Минно-взрывное ранение. Травматическая ампутация обеих голеней.
Измерения проведены в 18 часов 37 минут 09.03.2004. Проводили пульсометрию на поврежденных тканях нижних конечностей (график I на фиг.4), результаты которой сопоставляли с данными пульсометрии с пальцев левой верхней конечности (график II на фиг.4).
Измерены амплитуда и длина пульсовой волны с пораженного исследуемого участка (см. фиг.5; прямоугольник I соответствует показаниям A1, L1, снятым датчиком, установленным на поврежденных тканях нижних конечностей, прямоугольник II соответствует показаниям A2, L 2, снятым датчиком с пальцев левой верхней конечности).
A1=21.
А2 =96.
L1=23.
L 2=22.
Вычислена площадь под кривой пульсограммы, зарегистрированной со здорового исследуемого участка и площадь пульсовой волны с пораженного исследуемого участка
S 1=483 и S2=2112.
По формуле (1) определен коэффициент К.
К=0,23.
Использование модуля хирурга в процессе выполнения ПХО ран позволило производить достоверное определение критической ишемии поврежденных тканей. Тем самым в процессе выполнения операции осуществлялось немедленное уточнение объема резекции органов и тканей.
Предложенный способ позволяет следить за состоянием кровоснабжения пораженной ткани в динамике и точно определять объем хирургического вмешательства, а также контролировать эффективность проводимых мероприятий.
Устройство, реализующее заявленный способ, представлено на фиг.6.
Устройство содержит датчики 1 и 2 оптического диапазона, умножитель 3, единичный усилитель (т.е. усилитель с коэффициентом, усиления равным единице) 4, первый и второй блоки 5 и 6 определения площади пульсовой волны. Выходы датчиков 1 и 2 оптического диапазона соединены с входами первого и второго блоков 5 и 6 определения площади пульсовой волны соответственно. Выход автоматической регулировки усиления (далее АРУ) второго блока 6 соединен с входом АРУ первого блока 5, выход которого соединен с входом единичного усилителя 4 и выходом умножителя 3, первый вход которого соединен с выходом блока 6, а второй вход - с выходом единичного усилителя 4 и выходом устройства.
Первый и второй блоки 5 и 6 определения площади пульсовой волны содержат усилитель 7, узел 8 АРУ, усилитель-ограничитель 9, интегратор 10, формирователь 11 импульса сброса с элементом задержки, два пиковых детектора 12 и 13 и умножитель 14, выход которого соединен с выходом блока определения площади пульсовой волны. Первый вход умножителя 14 через последовательно соединенные первый пиковый детектор 12 и усилитель 7 соединен с входом блока определения площади пульсовой волны. Второй вход умножителя 14 через последовательно соединенные второй пиковый детектор 13, интегратор 10 и усилитель-ограничитель 9 также соединен с входом блока. Вход формирователя 11 импульса сброса с элементом задержки соединен с выходом усилителя-ограничителя 9, а выход формирователя 11 соединен с входами сброса интегратора 10 и пиковых детекторов 12 и 13. Выход узла 8 АРУ соединен с входом АРУ усилителя 7, вход узла 8 АРУ в первом блоке 5 определения площади пульсовой волны соединен с входом АРУ этого блока, а во втором блоке 6 определения площади пульсовой волны - с выходом усилителя 7 и выходом АРУ блока.
Датчики 1 и 2 оптического диапазона выполнены в виде пары излучатель-фотоприемник. В качестве излучателя могут быть использованы светодиод или лазер с соответствующим источником энергии, в качестве фотоприемника - фотодиод, воспринимающий излучение излучателя. Выходом датчиков 1 и 2 является выход фотоприемника. Остальные блоки устройства могут быть выполнены, например, на линейных интегральных схемах (Шило В.Л., Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. радио, 1979).
Устройство работает следующим образом.
Датчики 1 и 2 располагают на поврежденном и неповрежденном участках ткани соответственно и регистрируют их пульсограммы. Сигналы датчиков поступают на входы блоков 5 и 6, где усиливаются усилителями 7, причем узел 8 АРУ в блоке 6 не допускает насыщения усилителя 7, а поскольку сигнал от датчика 2 всегда больше сигнала от датчика 1, то узел 8 АРУ в блоке 5 тем более не допускает насыщения усилителя 7 в блоке 5. Таким образом, усилители 7 в обоих блоках 5 и 6 всегда работают в линейном режиме, и на их выходах всегда сохраняется соотношение напряжений, соответствующее выходным напряжениям датчиков 1 и 2. Напряжения с выходов усилителей 7 поступают на соответствующие пиковые детекторы 12, на выходах которых возникают постоянные напряжения, соответствующие амплитудам пульсовых волн (величины А1 и А2). Усилители-ограничители 9 имеют большой коэффициент усиления (десятки тысяч раз) и при минимально возможных сигналах от датчиков 1 и 2 входят в насыщение и на их выходах появляются импульсы напряжения постоянной амплитуды и длительности, равной длительности соответствующей пульсограммы. Интегрирование этих импульсов в интеграторах 10 и запоминание в пиковых детекторах 13 позволяет получить на их выходах постоянные напряжения, пропорциональные длительности пульсограммы (величины L1 и L2). Формирователи 11 импульса сброса с элементом задержки служат для установки в исходное состояние интеграторов 10 и пиковых детекторов 12 и 13 перед каждой пульсовой волной. Для этого выходным импульсом усилителей-ограничителей 9 в формирователях 11 включаются элементы задержки на время, несколько меньшее периода повторения пульсовой волны (время задержки может регулироваться) и по окончании установленной задержки формируются короткие импульсы сброса, которые с помощью электронных ключей разряжают накопительные элементы в интеграторах 10 и пиковых детекторах 12 и 13.
Таким образом, на входах умножителей 14 присутствуют напряжения, соответствующие амплитудам и длительностям пульсограмм. Перемножение этих напряжений в умножителях 14 дает на их выходах напряжения, соответствующие площадям пульсовых волн (величины S1 и S2 ).
Отношение этих величин в блоках 3 и 4 устройства получают включением умножителя 3 в цепь обратной связи единичного усилителя 4 (усилителя с коэффициентом усиления, равным 1). Обозначим сигнал на выходе устройства К. Тогда на входах умножителя 3 присутствуют сигналы S2 и К. Их произведение равно сигналу S1:
S2·K=S 1,
Откуда получаем коэффициент обратимости ишемии
К=S1/S2.
Выходное напряжение устройства подается через соответствующий преобразователь на какой-либо регистрирующий элемент или прибор: стрелочный прибор, двуцветный светодиод, монитор компьютера и т.д.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ экспресс-диагностики обратимости ишемического повреждения мягких тканей, включающий воздействие на пораженную и нормальную ткань излучением оптического диапазона, отличающийся тем, что регистрируют пульсограммы исследуемых участков, вычисляют коэффициент обратимости ишемии К по формуле
K=S1 /S2,
где S1 =A1·L1, S 2=A2·L2 ,
где А1 - амплитуда пульсовой волны с пораженного исследуемого участка;
А2 - амплитуда пульсовой волны со здорового исследуемого участка;
L1 - длина пульсовой волны с пораженного исследуемого участка;
L2 - длина пульсовой волны со здорового исследуемого участка;
S 1 - площадь пульсовой волны с пораженного исследуемого участка;
S2 - площадь пульсовой волны со здорового исследуемого участка,
и при К 0,5 ишемическое поражение мягких тканей считают необратимым, а при К>0,5 ишемическое поражение мягких тканей обратимо.
2. Устройство для экспресс-диагностики обратимости ишемического повреждения мягких тканей, содержащее первый и второй датчики оптического диапазона, установленные соответственно на участке пораженной ткани и на участке неповрежденной ткани, отличающееся тем, что в устройство введены умножитель, усилитель с коэффициентом усиления, равным единице, первый и второй блоки определения площади пульсовой волны, входы которых соединены с выходами первого и второго датчиков оптического диапазона соответственно, выход АРУ второго блока определения площади пульсовой волны соединен с входом АРУ первого блока определения площади пульсовой волны, выход которого соединен с входом усилителя с коэффициентом усиления, равным единице, и выходом умножителя, первый вход которого соединен с выходом второго блока определения площади пульсовой волны, а второй вход умножителя соединен с выходом усилителя с коэффициентом усиления, равным единице, и выходом устройства.
Независимый научно технический портал
На главную страницу раздела
