УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ МИКРОГЕМОЛИМФОДИНАМИКИ in vivo Российский патент 2015 года по МПК A61B5/26 A61B19/00 

Изобретение относится к области экспериментальной и клинической медицины и может быть использовано для неинвазивной прижизненной оценки микрогемолимфодинамики в эксперименте и клинической практике.

Золотым стандартом клинической диагностики состояния лимфатических сосудов является метод радионуклидной лимфосцинтиграфии, заключающийся в лимфотропном введении радиофармпрепарата и последующей регистрации испускаемого радиофармпрепаратом ионизирующего излучения с помощью гамма-камеры. К недостаткам данного метода относятся инвазивность (введение препарата требует нарушения целостности кожного покрова), наличие лучевой нагрузки, нестандартность и сложность изготовления препаратов, ограниченное время активности изотопа, возможность нарушения нативных свойств белков лимфы и стенок лимфатических сосудов при связывании его с радиофармпрепаратом и низкая разрешающая способность. С помощью данного метода можно визуализировать только крупные магистральные лимфатические сосуды-коллекторы, в то время как исследование лимфомикроциркуляторного русла не представляется возможным.

Известен способ оценки параметров регионарного лимфотока с помощью реолимфовазографии [1]. В основе данного способа лежит регистрация с помощью реографа и парных электродов электрокардиограммы и пульсовых электроимпедансометрических кривых исследуемой части тела. Изменения электрической сопротивляемости тканей обусловлены изменением объема исследуемой части тела из-за притока в связи с притоком артериальной крови и оттоком венозной крови и лимфы. Результаты исследования фиксируются в памяти ЭВМ и обрабатываются по алгоритму «скрытых фаз». Данный способ позволяет рассчитывать объемные и скоростные характеристики артериального притока, венозного и лимфатического оттока в любой области тела. Однако существенным недостатком данного метода является невозможность оценки параметров крово- и лимфотока в микроциркуляторном русле.

Известен способ оценки функционального состояния лимфатической системы, основанный на введении лимфотропного водорастворимого рентгеноконтрастного препарата в ткань исследуемой части организма и выполнении серии рентгеновских снимков через заданные промежутки времени от момента введения рентгеноконтрастного препарата [2]. Впоследствии с помощью программы компьютерной денситометрии и полученных графиков оценивается время и скорость резорбции препарата из ткани. Преимуществами данного метода являются возможность количественной оценки функционального состояния микроциркуляторного и периферического русла лимфатической системы, а также использование безопасных водорастворимых рентгеноконтрастных препаратов, не связывающихся с белками и не подвергающихся биотрансформации в организме. Однако данный метод является инвазивным (при введении рентгеноконтрастного препарата нарушается целостность покровных тканей), также присутствует лучевая нагрузка на исследуемого. Другим важным недостатком данного метода является невозможность параллельной оценки состояния кровеносной системы.

Известен способ оценки состояния лимфатической системы, основанный на неинвазивном введении визуализирующих агентов, представляющих собой растворимые флюоресцирующие органические соединения (пептид с флюорофорной меткой), и последующей флюоресцентной спектроскопии исследуемой области [4]. Преимуществами данного метода являются его неинвазивность, возможность создания специфических визуализирующих агентов, позволяющих отслеживать отдельные процессы лимфодинамики, высокая чувствительность. Тем не менее, данный метод не лишен недостатков. К ним относятся потребность в достаточно сложных визуализирующих агентах и оптической технике, а также невозможность одновременного мониторинга состояния кровеносной системы, в частности, гемомикроциркуляторного русла.

Известно устройство для проведения исследования микрогемолимфодинамики с использованием лазерной допплеровской флоуметрии, включающее накожные датчики, фиксирующиеся при помощи двусторонних адгезивных дисков [3]. Известное устройство является наиболее близким к решаемой задаче заявленного изобретения и оно было принято в качестве прототипа. Это устройство основано на использовании лазерного допплеровского флоуметра (ЛДФ), зондировании кожи нижних конечностей излучением с фиксированной плотностью, последующим получением сигнала в виде кривой зависимости амплитуды показателя микроциркуляции от времени и дальнейшим преобразованием полученных показателей с помощью Фурье-анализа. Зондирование осуществляется с помощью входящих в комплект поставки ЛДФ стандартных накожных датчиков. Общим для данного устройства и заявляемого изобретения является использование лазерной допплеровской флоуметрии, позволяющей производить неинвазивную оценку как кровеносного, так и лимфатического компонента микроциркуляторного русла, не требующей введения каких-либо визуализирующих агентов.

К недостаткам прототипа относится ограничение возможностей его использования исследованием только микрогемолимфодинамики кожи. Из-за особенностей фиксации датчика представляется трудным обеспечить высокую точность локализации и необходимую пространственную ориентировку датчика, а также стабильное сохранение его положения на протяжении всего исследования. Известное устройство имеет недостаточно высокую точность локализации и фиксации, влияющих на искажение результатов исследования из-за раздражения исследуемой области и даже травматизма исследуемых тканей.

Заявленное устройство лишено этих недостатков.

Техническим результатом заявленного изобретения являются расширение области исследования микроциркуляции in vivo в любой области организма, включая интраоперационное исследование любых внутренних органов, обеспечение высокой точности локализации, прицельности фиксации, максимального количества степеней свободы при пространственной ориентировке датчика, существенное снижение (практически исключение) травматизации исследуемых тканей и искажения результатов исследования вследствие механического раздражения исследуемой области датчиком.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для диагностики состояния микрогемолимфодинамики in vivo, содержащем датчик, который подключен к лазерному допплеровскому флоуметру, соединенному с компьютерной системой ЭВМ, в соответствии с заявленным изобретением, устройство имеет рабочую камеру для исследуемого объекта, датчик расположен в фиксирующем зажиме, который соединен со стереотаксическим манипулятором соединительным узлом, выполненным в виде парного шарового шарнира со стабилизирующим прижимным винтом.

В заявленном изобретении технический результат достигается использованием специальной оригинальной системы фиксации датчика ЛДФ, позволяющей выполнить его пространственную ориентировку любой сложности в любой анатомической области и на любой ткани, оптимальную для решения задачи исследования, обеспечить сохранение положения датчика на протяжении всего исследования, исключить искажение результатов исследования, вызванное смещением датчика, в отличие от прототипа, в которомфиксация датчика возможна только к коже и может быть нарушена во время проведения исследования (при отклеивании адгезивного диска).

Сущность заявленного изобретения поясняется Фиг. 1, на которой представлена его общая схема.

Устройство содержит, как это показано на Фиг. 1, рабочую камеру 1 для исследуемого объекта 2, стереотаксический манипулятор 3, датчик 4, который подключен к лазерному допплеровскому флоуметру 5, соединенному с ЭВМ 6; датчик 4 расположен в фиксирующем зажиме 7, который соединен со стереотаксическим манипулятором соединительным узлом 8, выполненным в виде парного шарового шарнира со стабилизирующим прижимным винтом 9.

Работа заявленного устройства осуществляется следующим образом.

После выбора исследуемой области организма или изолированного биологического объекта производится включение ЭВМ 6 и лазерного допплеровского флоуметра 5 и закрепление датчика 4 в фиксирующем зажиме 7. С помощью вращения микрометрических винтов стереотаксического манипулятора 3 и изменения углов наклона датчика в соединительном узле 6 осуществляется необходимая ориентировка датчика относительно исследуемого объекта 2. После установки датчика в требуемое положение соединительный узел фиксируется закручиванием стабилизирующего прижимного винта 9 и производится запись ЛДФ-граммы. Впоследствии выполняется ее обработка с использованием различных специализированных алгоритмов.

Такое техническое решение позволяет, как показали результаты исследований в режиме реального времени, реализовать достижение указанного технического результата за счет ряда новых нестандартных конструктивных особенностей заявляемого устройства: размещении ЛДФ в фиксирующем зажиме, соединении его с лабораторным стереотаксическим манипулятором посредством оригинального соединительного узла, выполненного в виде парного шарового шарнира со стабилизирующим прижимным винтом. Использование стереотаксического манипулятора, обеспечивающего перемещение рабочей головки, в зависимости от модели, в 2 или 3 взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью планок типа «ласточкин хвост» и шарнирного соединительного узла позволяет добиться любой необходимой пространственной ориентации датчика ЛДФ.

Заявленное изобретение была апробирована в лабораторных условиях Санкт-Петербургского государственного университета в режиме реального времени.

Результаты апробации приведены в конкретных примерах реализации заявленного изобретения.

Пример 1.

Заявленное устройство использовалось в оценке особенностей крово- и лимфообращения мозга лабораторных крыс под воздействием аппликации различных веществ, обладающих известным вазодилатирующим или вазоконстикторным действеим. К поверхности полушарий конечного мозга крысы подводился датчик и осуществлялась запись ЛДФ-граммы до и после аппликации. Полученные результаты полностью соответствовали ожидаемому эффекту используемых веществ.

Пример 2.

Заявленное устройство использовалось в исследовании особенностей формирования сигнала лазерной допплеровской флоуметрии лимфотоком, при исключенном кровотоке. Для этого датчик подводился тотчас к грудному лимфатическому протоку крысы, на расстояние 1 мм до его стенки. Полученные результаты свидетельствуют о наличии специфических спектральных гармоник исключительно лимфатического генеза.

Технико-экономическая эффективность заявляемого изобретения состоит в существенном улучшении точности исследования, расширении возможностей применения (экспериментальные исследования любых биологических объектов, интраоперационные исследования). Как показали результаты апробации, устройство позволяет с уверенностью зарегистрировать сигнал от интересующей структуры и минимизировать погрешности измерения. Важными преимуществами заявленного устройства является его универсальность (устройство не требует переоборудования для решения различных исследовательских задач) и надежность фиксирующих элементов, возможность многократного использования без проведения сложных регламентных работ.

Источники информации

1. RU - Патент Российской Федерации №2126226.

2. RU - Патент Российской Федерации №2445918.

3. RU - Патент Российской Федерации №2445918 (прототип).

4. US - United States Patent Application Publication №20110071403.

Изобретение относится к области экспериментальной и клинической медицины и может быть использовано для прижизненной оценки микрогемолимфодинамики в экспериментальных исследованиях и клинической практике. Устройство для диагностики состояния микрогемолимфодинамики in vivo содержит датчик (4), который подключен к лазерному допплеровскому флоуметру (5), соединенному с компьютерной системой ЭВМ (6). Устройство имеет рабочую камеру (1) для исследуемого объекта (2). Датчик (4) расположен в фиксирующем зажиме (7). Зажим (7) соединен со стереотаксическим манипулятором (3) соединительным узлом (8). Соединительный узел (8) выполнен в виде парного шарового шарнира со стабилизирующим прижимным винтом (9). Применение изобретения обеспечит расширение области исследования микроциркуляции in vivo в любой области организма, включая интраоперационное исследование любых внутренних органов, высокую точность локализации, прицельность фиксации, максимальное количество степеней свободы при пространственной ориентировке датчика, существенное снижение (практически исключение) травматизации исследуемых тканей и искажения результатов исследования вследствие механического раздражения исследуемой области датчиком. 1 ил.

Устройство для диагностики состояния микрогемолимфодинамики in vivo, содержащее датчик, который подключен к лазерному допплеровскому флоуметру, соединенному с компьютерной системой ЭВМ, отличающееся тем, что устройство имеет рабочую камеру для исследуемого объекта, датчик расположен в фиксирующем зажиме, который соединен со стереотаксическим манипулятором соединительным узлом, выполненным в виде парного шарового шарнира со стабилизирующим прижимным винтом.