СПОСОБ РАННЕЙ АНГИОГРАФИЧЕКОЙ ДИАГНОСТИКИ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ Российский патент 2019 года по МПК A61B5/02 A61B6/02 G06T7/10 G06F17/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенохирургическим методам диагностики сердечной недостаточности.

Распространенность клинически выраженной хронической сердечной недостаточности (ХСН) среди населения России составляет 5,5%, а если принять во внимание пациентов с бессимптомной дисфункцией левого желудочка (ЛЖ), то может идти речь о 11,7% населения. [Матвеев В.Ю. Основные достижения в области понимания, диагностики и лечения в 2013 году // Сердечная недостаточность. - 2014 №10 стр. 15-21].

Ежегодная смертность от сердечной недостаточности с 1970 года возросла более, чем в 4 раза. В европейском союзе зарегистрировано от 2 до 10 млн. случаев сердечной недостаточности на 500 млн. популяции, что составляет от 0,2 до 4%. Всего на Земле болеет 15 млн. и более 1 млн. ежегодно возникающих случаев. [Беленков В.М., Мареев В.Ю. Эпидемиологическое исследование сердечной недостаточности состояние вопроса // Сердечная недостаточность. - 2002 №10. С. 8-57].

У больных хронической сердечной недостаточностью отмечается изменение показателей механики сердца, что может быть обусловлено изменением ориентации волокон на фоне ремоделирования миокарда [Popescu B.A., Beladan C.C., Calin A., et al. Left ventricular remodelling and torsional dynamics in dilated cardiomyopathy: reversed apical rotation as a marker of disease severity. EurJHeartFail. 2009; 11 (10):945-51].

В связи с этим, определение изменений механики сердца на ранних стадиях развития ХСН может стать решающим моментом для ранней диагностики и своевременного лечения данной опасной патологии.

Прототипом изобретения является способ коронароангиографии путем катетеризации устьев коронарных артерий с использованием в качестве внутрисосудистого доступа периферических бедренной, подмышечной или лучевой артерии (Петросян Ю.С. и Зингерман Л.С. Коронарография. М., 1974; Руководство по ангиографии, под ред. И.Х. Рабкина, с. 58, М., 1977). Но данный способ не дает нам возможности диагностировать сердечную недостаточность на раннем этапе развития заболевания.

Технический результат при использовании изобретения - повышение точности прогноза, получение новых клинических данных.

Предлагаемый способ ранней диагностики сердечной недостаточности (СН) достигается путем получения математического описания процессов ротации и сокращения сердца по радиусу и оси (при сжатии и расслаблении сердца) с помощью коронароангиографии в двух проекциях.

Расчеты всех геометрических и кинематических параметров сердца ведутся в некоторой базовой системе прямоугольных декартовых координат OXYZ. При этом принято, что ось ОХ проходит по срединной линии аорты до верхушки сердца. Ось OY проходит через центр фиброзного кольца, перпендикулярно оси OX, a ось OZ - перпендикулярно осям ОХ и OY, так, что образует с ними «левую тройку векторов» (см. фиг. 1).

Следует отметить, что выбираемые прямоугольные системы координат, не влияют на результаты расчетов параметров сердца.

Для получения трехмерной картины процесса ротации сердца по радиусу и оси (при сжатии и расслаблении сердца) производится киносъемка камерой в двух проекциях.

1. Первая косая проекция с углами съемки α и β (система координат ), α₁≠α₂≠90°; β₁≠β₂≠90°. Угол α отсчитывается в положительном направлении, т.е. против часовой стрелки, от оси OZ в вертикальной плоскости YOZ, а угол β - от оси ОХ в положительном направлении в вертикальной плоскости XOZ (см. фиг. 2).

2. Какая-нибудь другая косая проекция (система координат ), получаемая под углом α₂≠α₁≠90° к оси OZ в плоскости YOZ и под любым углом β к оси ОХ в плоскости XOY (см. фиг. 2).

Исходными данными для расчета угла ротации сердца являются:

1) координаты условно неподвижных точек сердца и на косых проекциях;

2) координаты точек на верхушке и на косых проекциях;

3) координаты точек и на сосуде сердца в начальный и конечный моменты времени t₁ и t₂ на косых проекциях,

Расчет угла ротации сердца проводится в следующем порядке.

Пересчитываются координаты точек и из систем координат и в системы координат и по формулам, вывод которых приведен ниже.

Расчет координат x₀ и z_α некоторой точки в системе координат OXZ_α.

Из фиг. 3 видно, что OR-х₀;

1) Из

2) Из

3)

4)

5) Из

6) Из

7)

8) Подставляя (6) и (10) в (8) получим

9) Подставляя (5) и (9) в (7) получим

10) Решая совместно систему уравнений (11) и (12) получим формулы для нахождения координат z_α и х₀

Итак, координаты x_o0, х_А0, x_B10, x_B20 для точек О, А, В1 и В2 можно рассчитать по формулам:

2. Рассчитываются координаты y₀ и z₀ точек О, А, В1 и В2 в базовой системе координат с помощью данных, измеренных в косых проекциях под углами α₁ и α₂. Поскольку координата x в этих проекциях не изменяется, то базовые координаты хо искомых точек уже определены. Формулы для расчета координат y₀ (17) и z₀ (18) уже были выведены, и выглядят аналогично формулам (16) с учетом того, что координата z₀ есть проекция координаты z_β на ось OZ, т.e. z₀=z_αcosβ. Итак,

где β=β₁ или β=β₂.

2. Расчет угла ротации сердца:

Для расчета пространственных геометрических параметров, таких как:

1) - длина оси сердца от точки O₁ до точки А₁;

2) - расстояние от точки B₁ до оси сердца O₁A₁;

3) ϕ - угол поворота радиус-вектора от точки B₁ до точки В₂, использовались формулы аналитической геометрии в пространстве R³ [1].

1. Длина оси сердца O₁A₁ рассчитывалась как расстояние между точками О₁ и A₁

где - координаты направляющего вектора прямой O₁A₁.

Аналогично, длина оси сердца О₂А₂ рассчитывалась как расстояние между точками О₂ и А₂

где - координаты направляющего вектора прямой О₂А₂.

2. Расстояние от точки B₁ до оси сердца O₁A₁ рассчитывалась как длина вектора

где (x1_oa, y1_oa, z1_oa) - координаты проекции точки B₁ на прямую O₁A₁:

x1_oa=x_o1-p01⋅cosγ1

y1_oa=y_o1-p01⋅cosγ2

z1_oa=z_o1-p01⋅cosγ3

где

Аналогично, расстояние от точки В₂ до оси сердца О₂А₂ рассчитывалась как длина вектора

где (x2_oa, y2_oa, z2_oa) - координаты проекции точки В₂ на прямую О₂А₂:

x2_oa=x_o2-p01⋅cosγ12

y2_oa=y_o2-p01⋅cosγ22

z2_oa=z_o2-p01⋅cosγ32

где

3. Угол поворота радиуса-вектора отточки B₁ до точки В₂,

В пункте 2 были найдены координаты радиусов-векторов точек B₁ и В₂

Тогда угол ротации сердца есть угол между двумя векторами в пространстве, который находится по формуле

Сущность изобретения поясняется следующими клиническими примерами.

Поданным Speckle tracking [Takeuchi М., Nakai Н., Kokumai М., et al. Age-related changes in left ventricular twist assessed by two-dimensional speckle-tracking imaging. J Am Soc Echocardiogr 2006;19:1077-84; VictorMor-Avietal., 2015; Павлюкова E.H., 2015] среднее значение угла скручивания ЛЖ в здоровой популяции составляет 7,7±3,5°.

По разработанной методике проведено исследование 90 пациентов в возрасте от 31 до 76 лет с целью оценки показателей механики ЛЖ. Исследуемые были разделены на группы с дилатационной кардиомиопатией (ДКМП) и пациентов с расстройством вегетативной нервной системы (РВНС) без сердечной недостаточности.

Среднее значение угла скручивания ЛЖ [град] у пациентов с дилатационной кардиомиопатией (ДКМП)=6.1±3,3°, у пациентов с расстройством вегетативной нервной системы (РВНС)=9.6±3,5°. Выявлены различия углов скручивания [град] у пациентов с ДКМП и с РВНС без сердечной недостаточности (p=<0.02).

Как по данным литературы [VictorMor-Avietal., 2015; Павлюкова Е.Н., 2015 - по данным Speckletracking], так и в нашем исследовании при ДКМП угол скручивания ЛЖ достоверно уменьшается. На фоне изменения формы ЛЖ (дилатация), происходит нарушение угла скручивания, что приводит к прогрессированию СН (ранняя диагностика).

Пример 1.

Пациент В. поступил в кардиологическое отделение с диагнозом: ДКМП. В условиях рентгеноперационной выполнена коронароангиография. Для оценки угла скручивания взяты две точки по указанной методике. По расчетной формуле - получен - угол скручивания [град]=4.9. - меньше чем в норме, что сопутствует имеющейся у пациента ХСН.

Пример 2.

Пациентке Г. с диагнозом: РВНС, в условиях рентген операционной проведена коронароангиография. Для оценки угла скручивания взяты две точки в 2-х косых проекциях. По расчетной формуле - получен угол скручивания [град]=7.59, что соответствует показателям нормы и подтверждает отсутствие сердечной недостаточности.

Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенохирургическим методам диагностики сердечной недостаточности (СН), и может быть использовано для ранней диагностики сердечной недостаточности. Способ включает ангиографическое исследование коронарных сосудов, отличается тем, что проводят коронароангиографию в двух проекциях, на полученных изображениях выбирают следующие координаты точек в систолу и диастолу: 1) координаты условно неподвижных точек сердца и на косых проекциях; 2) координаты точек на верхушке сердца и на косых проекциях; 3) координаты точек и на сосуде сердца в начальный и конечный моменты времени t₁ и t₂ на косых проекциях, далее рассчитывают угол ротации сердца ϕ как угол между двумя векторами, причем каждый из векторов соответствует расстоянию от В1 до O₁A₁ и расстоянию от В2 до O₂A₂ соответственно, если ϕ=7,7±3,5°, то определяют отсутствие хронической сердечной недостаточности (ХСН), если ϕ<4.2°, то определяют наличие ХСН. Изобретение обеспечивает повышение точности прогноза, получение новых клинических данных. 3 ил., 2 пр.

Способ ранней диагностики сердечной недостаточности, включающий ангиографическое исследование коронарных сосудов, отличающийся тем, что проводят коронароангиографию в двух проекциях, на полученных изображениях выбирают следующие координаты точек в систолу и диастолу:

1) координаты условно неподвижных точек сердца и на косых проекциях;

2) координаты точек на верхушке сердца и на косых проекциях;

3) координаты точек и на сосуде сердца в начальный и конечный моменты времени t₁ и t₂ на косых проекциях,

далее рассчитывают угол ротации сердца ϕ как угол между двумя векторами, причем каждый из векторов соответствует расстоянию от В1 до O₁A₁ и расстоянию от В2 до O₂A₂ соответственно,

если ϕ=7,7±3,5°, то определяют отсутствие хронической сердечной недостаточности (ХСН), если ϕ<4.2°, то определяют наличие ХСН.