СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ ОБРАТИМОСТИ ИШЕМИЧЕСКОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ МЯГКИХ ТКАНЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК A61B5/26 

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 S₁=A₁·L₁, S₂=А₂·L₂,

где

A₁ - 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,

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/А₂·L₂ или

(1) K=S₁/S₂, где

К - коэффициент обратимости ишемии.

A₁ - 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.

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: t₁-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 A₁, 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.

L₂=86.

Вычислена площадь под кривой пульсограммы, зарегистрированной со здорового исследуемого участка и площадь пульсовой волны с пораженного исследуемого участка

S₁=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, L₂, снятым датчиком с пальцев левой верхней конечности).

A₁=21.

А₂=96.

L₁=23.

L₂=22.

Вычислена площадь под кривой пульсограммы, зарегистрированной со здорового исследуемого участка и площадь пульсовой волны с пораженного исследуемого участка

S₁=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=S₁,

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.

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/S₂, где S₁=A₁·L₁, S₂=A₂·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.

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, S₂=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;

S₁ - 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.