СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ КРОВИ Российский патент 2010 года по МПК A61B5/01 

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано для оценки эндотелиального, нейрогенного и миогенного механизмов регуляции микроциркуляции крови.

Для исследования микроциркуляции используют запись колебаний кожного кровотока с помощью лазерного доплеровского флоуметра ЛАКК-01, определяют уровень микроциркуляции (количественный показатель), сосудистый тонус, эффективность микроциркуляции, уровень нейрогенно-гуморальной регуляции микроциркуляторного русла, уровень воздействия сердечного ритма на капиллярное русло, индекс микроциркуляции (качественный показатель уровня микроциркуляции), резерв капиллярного кровотока. С помощью дыхательной или холодовой пробы определяется адаптационный резерв кровотока. Обработка полученного сигнала основана на математическом методе вейвлет-анализа (Лазерная доплеровская флоуметрия микроциркуляции крови/ Под ред. А.И.Крупаткина, В.В.Сидорова: Руководство для врачей. - М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005. - 256 с.).

К недостаткам способа следует отнести необходимость редкой и дорогостоящей аппаратуры, большое количество помех, связанных с перемещением световода относительно зондируемой поверхности. Такие помехи существенно снижают точность анализа низкочастотных колебаний, соответствующих активным механизмам регуляции тонуса сосудов.

Технический результат: повышение точности и упрощение способа регистрации активных факторов контроля микроциркуляции крови.

Результат достигается путем регистрации колебаний сосудистого тонуса до и после функциональной нагрузки и обработки данных с помощью математического анализа. Регистрируют температуру ногтевой фаланги ладонной поверхности указательного пальца пациента в течение 10 минут, далее в течение 3 минут во время дыхательной или холодовой пробы и еще в течение 10 минут после нее непрерывно с помощью термодатчика (например, прибор «Термодат», выпускаемый НПП «Системы контроля», г.Пермь, Россия, сертификат RU.C. 32.001.А N18321). Измерения проводятся с частотой не менее 1 Гц, обработка полученного сигнала осуществляется с помощью специальной компьютерной программы с применением математического метода вейвлет-анализа и получением вейвлет-спектрограмм. Низкоамплитудные температурные колебания на поверхности кожи возникают вследствие периодического изменения тонуса поверхностных сосудов (Frequency analysis of skin temperature and its application for clinical diagnosis/ K.Mabuchi, T.Chinzei, Y.Nasu, T.Yonezawa, I.Fujimasa, K.Atsumi// Biomed. Thermol. - 1989. - Vol.9. - P.30-33). Корреляционный анализ, основанный на вейвлет-преобразовании, позволяет изучать не только спектральный состав нестационарных сигналов, но и степень коррелированности двух сигналов отдельно на каждом временном масштабе. Используя этот метод, была установлена статистически значимая корреляция между колебаниями температуры кожи и колебаниями кровотока, регистрируемыми доплеровским флоуметром (Podtaev S. Wavelet-based correlations of skin temperature and blood flow oscillations/ S.Podtaev, M.Morozov, P.Frick //. Cardiovasc. Eng. - 2008. - Vol.8. - N3. - P.185-189).

Полученная зависимость температуры с зоны регистрации от времени анализируется с помощью специально написанной программы методом с использованием метода непрерывного вейвлет-преобразования.

Способ осуществляется следующим образом.

Регистрируют температуру ногтевой фаланги ладонной поверхности указательного пальца пациента в течение 10 минут, далее в течение 3 минут во время дыхательной или холодовой пробы и еще в течение 10 минут после нее непрерывно с помощью термодатчика и прибора для регистрации температуры (например, прибор «Термодат», выпускаемый НПП «Системы контроля», г.Пермь). Измерения проводятся с частотой не менее 1 Гц. Полученная зависимость температуры с зоны регистрации от времени поступает в компьютер, где проводят ее спектральный анализ с помощью специально написанной программы методом непрерывного вейвлет-преобразования по формуле

где W[a,b) - вейвлет-образ температурной зависимости, обозначенной как f(t); a - масштаб колебания: величина обратная частоте и имеющая размерность времени; b - аналог времени в вейвлет-пространстве; ψ(х) - анализирующий вейвлет. Символ "*" означает комплексное сопряжение.

Далее, на основе вейвлет-образа исходной зависимости строят интегральные вейвлет-спектры по формуле

где М(а) - интегральный вейвлет-спектр, построенный на отрезке времени от f₁ до f₂.

Интегральный вейвлет-спектр описывает распределение энергии пульсаций по масштабам, то есть является аналогом Фурье-спектра.

Интегральные спектры строятся для трех временных интервалов измерения температуры: до, во время и после функциональной пробы. На интегральном спектре выделяют физиологически значимые диапазоны, ответственные за эндотелиальный (0,0095-0,02 Гц), нейрогенный (0,02-0,06 Гц) и миогенный (0,06-0,2 Гц) механизмы регуляции.

Примеры конкретного выполнения:

Пример 1. Пациентка Н., 24 лет

На ногтевую фалангу ладонной поверхности указательного пальца пациентки наложен термодатчик. Термодатчик подключен к прибору «Термодат». В течение 10 минут зарегистрирована фоновая величина температурных колебаний с частотой измерений не менее 1 Гц. Затем регистрация продолжена в течение 3 минут во время дыхательной пробы и еще в течение 10 минут после нее непрерывно. Полученная запись температурных колебаний проанализирована с помощью компьютерной программы. На интегральном спектре выделены диапазоны, ответственные за эндотелиальный (0,095-0,02 Гц), нейрогенный (0,02-0,06 Гц) и миогенный (0,06-0,2 Гц) механизмы регуляции (табл.1).

Таблица 1 Диапазоны Временные интервалы До пробы Во время пробы После пробы эндотелиальный 1685 91 10140 нейрогенный 380 9 1462 миогенный 4 2 22

Пример 2. Пациентка П., 23 лет

На ногтевую фалангу ладонной поверхности указательного пальца пациентки наложен термодатчик. Термодатчик подключен к прибору «Термодат». В течение 10 минут зарегистрирована фоновая величина температурных колебаний с частотой измерений не менее 1 Гц. Затем регистрация продолжена в течение 3 минут во время дыхательной пробы и еще в течение 10 минут после нее непрерывно. Полученная запись температурных колебаний проанализирована с помощью компьютерной программы. На интегральном спектре выделены диапазоны, ответственные за эндотелиальный (0,095-0,02 Гц), нейрогенный (0,02-0,06 Гц) и миогенный (0,06-0,2 Гц) механизмы регуляции (табл.2).

Таблица 2 Диапазоны Временные интервалы До пробы Во время пробы После пробы эндотелиальный 1416 23   нейрогенный 211 4 2012 миогенный 8 5 7

Пример 3. Пациентка Н., 23 лет

На ногтевую фалангу ладонной поверхности указательного пальца пациентки наложен термодатчик. Термодатчик подключен к прибору «Термодат». В течение 10 минут зарегистрирована фоновая величина температурных колебаний с частотой измерений не менее 1 Гц. Затем регистрация продолжена в течение 3 минут во время холодовой пробы и еще в течение 10 минут после нее непрерывно. Полученная запись температурных колебаний проанализирована с помощью компьютерной программы. На интегральном спектре выделены диапазоны, ответственные за эндотелиальный (0,095-0,02 Гц), нейрогенный (0,02-0,06 Гц) и миогенный (0,06-0,2 Гц) механизмы регуляции (табл.3).

Таблица 3 Диапазоны Временные интервалы До пробы Во время пробы После пробы эндотелиальный 1178 66 288 нейрогенный 294 12 44 миогенный 30 10 15

Пример 4. Пациентка Н., 23 лет

На ногтевую фалангу ладонной поверхности указательного пальца пациентки наложен термодатчик. Термодатчик подключен к прибору «Термодат». В течение 10 минут зарегистрирована фоновая величина температурных колебаний с частотой измерений не менее 1 Гц. Затем регистрация продолжена в течение 3 минут во время холодовой пробы и еще в течение 10 минут после нее непрерывно. Полученная запись температурных колебаний проанализирована с помощью компьютерной программы. На интегральном спектре выделены диапазоны, ответственные за эндотелиальный (0,095-0,02 Гц), нейрогенный (0,02-0,06 Гц) и миогенный (0,06-0,2 Гц) механизмы регуляции (табл.4).

Таблица 4 Диапазоны Временные интервалы До пробы Во время пробы После пробы эндотелиальный 967 78 288 нейрогенный 215 8 41 миогенный 22 9 14

Преимуществами предлагаемого способа являются: возможность регистрации факторов контроля микроциркуляции крови (эндотелиальный, нейрогенный и миогенный механизмы регуляции), повышение чувствительности за счет исключения помех при регистрации температуры, удобство и высокая скорость выполнения, уменьшение артефактов за счет надежности крепления термодатчика к поверхности кожи, низкая себестоимость, т.к. исключается необходимость использования дорогостоящей аппаратуры и возможность одновременной регистрации сигналов с нескольких участков кожи при использовании многоканальных систем измерения температуры.

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике. Для регистрации микроциркуляции крови определяют колебания сосудистого тонуса до и после функциональной нагрузки. Обработку данных проводят с помощью математического вейвлет-анализа. Температуру регистрируют на ногтевой фаланге ладонной поверхности указательного пальца пациента с частотой измерений не менее 1 Гц в течение 10 минут. Затем в течение 3 минут во время дыхательной или холодовой пробы и в течение 10 минут после нее непрерывно с помощью термодатчика. Способ повышает точность регистрации активных факторов контроля микроциркуляции крови. 4 табл.

Способ регистрации микроциркуляции крови путем определения колебаний сосудистого тонуса до и после функциональной нагрузки и обработки данных с помощью математического вейвлет-анализа, отличающийся тем, что регистрируют температуру на ногтевой фаланге ладонной поверхности указательного пальца пациента с частотой измерений не менее 1 Гц в течение 10 мин, далее в течение 3 мин, во время дыхательной или холодовой пробы и в течение 10 мин после нее непрерывно с помощью термодатчика.