СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕКУЩЕГО ПЕРИФЕРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК A61B8/06 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области систем клинического мониторинга и диагностики и, в частности, системам и способам исследования сосудов посредством доплеровской эхографии. В этом контексте целью настоящего изобретения является способ измерения гемодинамических показателей и соответствующая система, реализующая этот способ. Эти показатели могут быть использованы для мониторинга атеросклеротической болезни.

Для целей настоящего описания выражение ″мониторинг атеросклеротической болезни″ относится к мониторингу изменения возможных существующих атеросклеротических бляшек, идентификации новых бляшек и последующему выполнению операций по артериальной реваскуляризации, либо осуществленной посредством шунтирования, либо посредством эндоваскулярного доступа путем применения стентов.

Уровень техники

Доплеровская эхография многие годы обычно использовалась для измерения таких гемодинамических параметров, как, например, скорость кровотока в артериальных сосудах. Действительно, благодаря взаимодействию между ультразвуковыми волнами, передаваемыми посредством специального датчика, и эритроцитами, движущимися в кровотоке, можно выполнить измерение этой скорости, используя хорошо известный эффект Допплера. Благодаря этому эффекту частота ультразвуковых волн, отраженных движущимися эритроцитами меняется по отношению к частоте ультразвуковых волн, испускаемых датчиком и воздействующих на указанные эритроциты в зависимости от скорости самих эритроцитов. Более конкретно, скорость эритроцитов и, следовательно, кровотока, задается следующим уравнением:

где f_D – частота ультразвуковых волн, отраженных эритроцитами, c – скорость звука в крови, f₀ – частота ультразвуковых волн, воздействующих на эритроциты, которые являются ультразвуковыми волнами, передаваемыми датчиком, и θ - угол между направлением пучка воздействующих ультразвуковых волн и направлением кровотока.

Таким образом, может быть вовремя рассчитана и измерена скорость кровотока, чтобы получить временную серию значений скорости или сигнал скорости. Значения, предполагаемые по этому сигналу в конкретные моменты, использовались в качестве индикаторов для диагностики и отслеживания конкретных патологических состояний. Например, пиковая систолическая скорость, широко известная в этой области с сокращением PSV (пиковая систолическая скорость), и скорость в конце диастолы, известная с сокращением EDV (конечно-диастолическая скорость), используются в качестве диагностического показателя стеноза сонной артерии. В общем, известно, что характер изменения скорости крови при различных фазах сердечного цикла и пространственное распределение скорости могут меняться при наличии атеросклеротической болезни, как для коронарных сосудов, так и для сонной артерии или абдоминальных артерий. [Rzucidlo E.M., Zwolak R.M., ″Arterial duplex scanning″ (Артериальное дуплексное сканирование), in Rutherford R.B., редактор: ″Vascular Surgery″ (Сосудистая хирургия), изд. 6, Филадельфия, 2005 г.]. На данном уровне техники способы, обеспечивающие измерение и обработку скорости кровотока предложены в документе US6210168 B1, в котором описана билинейная интерполяция максимального значения и минимального значения мгновенного распределения скорости; и в документе US 20117196237 A1, в котором описано создание маркера вектора скорости для отображения в контрольных объемах ультразвуковых изображений. При определении наличия атеросклеротической бляшки и оценки ее текущего размера и, следовательно, текущей степени закупорки соответствующей артерии, остается проблема определения того, каким будет рост бляшки в будущем. Существуют способы предшествующего уровня техники (US2010/249620 Al) для определения риска атеротромбоза (т.е. риск разрыва бляшки), основанного на измерении величины диаметра просвета посредством ультразвуковой визуализации и сравнения гемодинамического удара с критическим пороговым гемодинамическим ударом, критический пороговый гемодинамический удар рассчитывается на основе референсного значения вязкости крови и/или значения скорости кровотока и значения диаметра просвета в месте, соответствующем местоположению бляшки.

Действительно, даже если текущее состояние бляшки может обладать таким размером, что не требуется операция по реваскуляризации, возможно, что эта бляшка будет расти, со временем уменьшая просвет до клинически значимой величины в процентах, такой, чтобы обосновать операцию. Также в случае, в котором на текущий момент бляшки не видно, и поскольку нельзя исключать ее развитие в будущем, можно считать совершенно необходимой оценку риска с соответствующими прогностическими показателями.

Как упомянуто выше, доплеровская эхография используется не только для диагностических целей, но также в качестве инструмента для последующего проведения операций по артериальной реваскуляризации и посредством эндоваскулярного доступа (например, операции, которые предусматривают введение стентов), и хирургически (например, операции шунтирования). В этих случаях жизненно важно вовремя идентифицировать риск того, что эти операции не приведут к успеху из-за новых окклюзий. Успех операций по реваскуляризации действительно связан не только с характеристиками окклюзированной секции, которая подлежит операции, но также характеристиками гемодинамики ниже по кровотоку от этой секции. Как будет пояснено более подробно далее, исход реваскуляризации тесно связан с периферическим сопротивлением ниже по кровотоку от секции, которая была прооперирована.

Раскрытие сущности изобретения

Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение способа и соответствующей системы, позволяющих измерить конкретные гемодинамические показатели, используемые для прогнозирования роста возможно существующей атеросклеротической бляшки или для прогнозирования роста бляшки в секциях артерий, в настоящее время не подверженных закупориванию.

Эта цель достигается посредством способа, который является предметом настоящего изобретения, способ включает следующее:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификацию на указанном изображении по меньшей мере одного контрольного объема;

- получение временной серии, указывающей скорость кровотока или сигнал скорости в указанном контрольном объеме и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- выбор интересующего момента времени по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- получение пространственного распределения скорости в указанный интересующий временной момент или мгновенного распределения скорости,

- идентификацию максимального значения и минимального значения мгновенного распределения скорости; и

- расчет соотношения между максимальным и минимальным значениями.

Соотношение между максимальным значением и минимальным значением указано, для целей настоящего описания, в качестве показателя турбулентности (TI), и может быть выражено следующей формулой:

где t_peak - предпочтительно, но необязательно, момент времени систолического пика. По последующим экспериментальным исследованиям в лабораторных и в естественных условиях было показано, что факторы роста, такие как фактор роста, полученный по тромбоцитам или PDFG (фактор роста тромбоцитов), который является основным фактором роста фибробластов, или BFGF (основной фактор роста фибробластов), как общеизвестно, ответственный за формирование сначала миоинтимальной гиперплазии, а затем атеросклероза, вырабатываются в больших количествах в зонах, подверженных сильному гемодинамическому удару. [Sterpetti A.V., Cucina A., Morena A.R., Di Donna S., Santoro D'Angelo L., Cardillo B., Cavallaro A., Stipa S. ″Shear stress increases fee release of interleukin-1 and interleukin-66 by aortic endothelial cells″ (Гемодинамический удар повышает выделение интерлейкина-1 и интерлейкина-66 аортальными эпителиальными клетками), Хирургия, ноябрь 1993 г., 114(5): 911—914], [Sterpetti A.V., Cucina A., Fragale A., Lepidi S., Cavallaro A., Santoro D'Angelo L. ″Shear stress influences the release of platelet derived growth factor and basic fibroblast growth factor by arterial smooth muscle cells″ (Гемодинамический удар влияет на выработку фактора роста тромбоцитов и основного фактора роста фибробластов), Eur J Vasc Surg (Европейский журнал по сосудистой хирургии), 1994, 8: 138-142]. Клетками, более склонными к пролиферации, являются, вместо этого, клетки, подверженные незначительному гемодинамическому удару, поскольку сильный гемодинамический удар подавляет пролиферацию гладкомышечных клеток. [Sterpetti A.V., Cucina A., Santoro D'Angelo L., Cardillo B., Cavallaro A., ″Shear stress modulates the proliferation rate, protein synthesis, and mitogenic activity of arterial smooth muscle cells″ (Гемодинамический удар модулирует скорость пролиферации, синтез белка и митотическую активность артериальных гладкомышечных клеток), Хирургия, июнь 1993 г., 113(6): 691-699]. Эти результаты порождают гипотезу в отношении того, как, из-за формирования атеросклеротической бляшки, необходимо одновременное присутствие зон с высоким и низким гемодинамическим ударом. В соответствии с дальнейшими исследованиями в естественных и лабораторных условиях, наконец стало возможным продемонстрировать, как показатель турбулентности больше 5 позволяет прогнозировать рост атеросклеротической бляшки до состояния закупоривания сосудов, в частности, в сонных артериях на уровне бифуркации.

Второй целью настоящего изобретения дополнительно является обеспечение способа и соответствующей системы, которые позволяют измерить гемодинамические показатели, указывающие периферическое сопротивление дальше по кровотоку от реконструкции артерии, выполненной посредством введения стента путем эндоваскулярного доступа или посредством создания шунта хирургически. Эти показатели, за счет того факта, что они являются индикативными для указанных сопротивлений, затем могут быть использованы в качестве прогностических показателей благоприятного исхода или операций по реваскуляризации в иных случаях.

Эта цель достигается посредством способа, который является предметом настоящего изобретения, способ включает следующее:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификацию на указанном изображении по меньшей мере одного контрольного объема;

- получение временной серии, указывающей скорость кровотока, или сигнала скорости, в указанном контрольном объеме и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- расчет, с помощью процессора, первой площади, равной площади стягиваемой сигналом скорости между измерением, относящимся к моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла и измерением систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади, стягиваемой сигналом скорости между измерением систолического пика и между измерением, относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла; и

- расчет соотношения между второй площадью и первой площадью.

Контрольный объем предпочтительно выбирается ниже по кровотоку от области интереса, содержащей стент или секцию, включенную в хирургическую реваскуляризацию посредством шунта. Для цели настоящего описания выражение ″дальше по кровотоку″ означает, что контрольный объем выбран в артериальной секции, заключенной между областью интереса и периферией. Выражение ″выше по кровотоку″ указывает положение между сердцем и областью интереса. Для целей настоящего описания отношение между второй площадью и первой площадью называется текущим индексом периферического сопротивления (CPRI) и может быть выражено следующей формулой:

где A_pre – площадь, стянутая сигналом скорости между контрольным объемом, относящимся к моменту начала систолы и моментом пика систолы, и A_post – площадь, стянутая сигналом скорости между моментом пика систолы и моментом конца диастолы. Известно, как периферические сопротивления дальше по кровотоку от закупоренной секции и, следовательно, скорость кровотока, коррелируют с вероятностью успеха операций по реваскуляризации [Rzucidlo E.M., Zwolak R.M., ″Arterial duplex scanning″ (Артериальное дуплексное сканирование), в журнале издателя Rutherford R.B.: ″Vascular Surgery″ (Сосудистая хирургия), изд. 6, Филадельфия, 2005 г.]. После экспериментальных исследований в естественных и лабораторных исследованиях на животных было показано, как периферические сопротивления зависят от отношения между площадью, стянутой сигналом скорости после систолического пика, и площадью, стянутой сигналом скорости до систолического пика. Кроме того, было показано, каким образом текущий индекс периферического сопротивления больше 2 является прогностическим для недостаточности стента или шунта, в частности, в коронарных артериях и в артериях нижних конечностей. Наконец, CPRI также может использоваться в качестве прогностического индекса развития атеросклеротической бляшки и может использоваться вместе с IT для выполнения этой оценки. В этом случае также CPRI больше 2 является показателем клинически значимого риска того, что бляшка предвещает окклюзию сосуда до степени, требующей оперативного вмешательства.

Целью настоящего изобретения также является система, которая позволяет осуществить описанный выше способ и рассчитать один или оба индексы IT и CPRI. Эта система включает:

- аппарат для ультразвукового дуплексного сканирования, предназначенный для получения ультразвуковых изображений по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда и для измерения скорости кровотока по меньшей мере в одном указанном сегменте и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- по меньшей мере одно устройство ввода, позволяющее оператору выбрать контрольный объем в полученном артериальном сегменте и/или сердечный цикл в пределах временного диапазона получения данных и/или для интересующего момента времени по меньшей мере в одном указанном сердечном цикле;

- процессор или компьютер, предназначенный для хранения, отображения и обработки полученных изображений и измеренных гемодинамических показателей, обработка включает следующие операции:

- выделение по меньшей мере одной временной серии, указывающей скорость кровотока, или сигнала скорости, из значений скорости, измеренных в контрольном объеме и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- расчет, с использованием процессора, первой площади, равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением, относящимся к моменту начала систолы по меньшей мере одного указанного сердечного цикла, и измерением систолического пика;

- расчет с помощью процессора второй площади, стянутой сигналом скорости между измерением, относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного указанного сердечного цикла, и измерением систолического пика; и

- расчет соотношения между второй площадью и первой площадью;

и/или следующие этапы:

- выбор интересующего момента времени по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- получение пространственного распределения скорости в указанный интересующий момент времени или мгновенного распределения скорости,

- определение максимального значения и минимального значения мгновенного распределения скорости; и

- расчет соотношения между максимальным значением и минимальным значением.

Следовательно, компьютер системы по настоящему изобретению может быть предназначен для расчета только показателя турбулентности (TI), только индекса текущих периферических сопротивлений (CPRI) или для расчета и того, и другого. Этот компьютер также может быть предназначен для генерирования первого сигнала тревоги, если CPRI больше 2, и/или второго сигнала тревоги, если IT больше 5.

Эти и другие цели настоящего изобретения могут быть пояснены посредством следующего подробного описания некоторых предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, объясняемых посредством не подразумевающего ограничения им примера более общих заявленных концепций.

Краткое описание чертежей

Следующее описание относится к сопроводительным чертежам, на которых:

на фиг. 1 графически представлена сонная артерия на уровне бифуркации, где стрелками показано направление кровотока. На фиг. 1 зоны с незначительным гемодинамическим ударом указаны посредством штриховых линий, а зоны с сильным гемодинамическим ударом указаны посредством сплошных линий кровотока; и

на фиг. 2 показан пример сигнала скорости в сердечном цикле.

Подробное описание изобретения

Со ссылкой на фиг. 1 и 2 первый вариант осуществления способа по настоящему изобретению включает:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификацию на указанном изображении по меньшей мере одного контрольного объема;

- измерение посредством ультразвуковой доплеровской системы скорости кровотока, проходящего через указанный контрольный объем в течение по меньшей мере одного сердечного цикла;

- выбор сердечного цикла, если измерение было выполнено для нескольких сердечных циклов;

- выделение сигнала (9) скорости по измеренным значениям скорости, сигнал (9) скорости обладает длиной, равной указанному сердечному циклу и первому образцу (6), соответствующему моменту начала систолы этого сердечного цикла.

- расчет, с помощью процессора, первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением (6), относящимся к моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и вторым измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади (5), стягиваемой сигналом скорости между вторым измерением (7) и третьим измерением (8), относящимися к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла; и

- расчет соотношения между второй площадью (5) и первой площадью (4).

Контрольный объем может быть выбран внутри области интереса, содержащей атеросклеротическую бляшку и/или стент и/или секцию, затронутую при хирургической реваскуляризации посредством шунта. В альтернативном варианте контрольный объем может быть выбран дальше по кровотоку от этой области интереса, содержащей атеросклеротическую бляшку и/или стент и/или секцию, затронутую при хирургической реваскуляризации посредством шунта. В последнем случае расстояние между контрольным объемом и областью интереса равно по меньшей мере двойной длине бляшки и/или стента и/или секции, включенной в реваскуляризацию, указанное расстояние рассчитывается от конца бляшки или от средней точки бляшки или от начала бляшки. Для целей настоящего описания под длиной бляшки подразумевается ее максимальный размер.

Со ссылкой на фиг. 1 и 2 второй вариант осуществления способа по настоящему изобретению включает:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификацию на указанном изображении по меньшей мере одного контрольного объема;

- измерение посредством ультразвуковой доплеровской системы скорости кровотока, проходящего через указанный контрольный объем по меньшей мере в течение одного сердечного цикла и второго сердечного цикла;

- выделение первой временной серии по значениям скорости, измеренным во время первого сердечного цикла, указанная первая серия обладает такой длительностью, чтобы покрывать первый сердечный цикл и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы первого сердечного цикла;

- выделение второй временной серии по измеренным значениям скорости, вторая серия обладает такой длительностью, чтобы покрывать второй сердечный цикл и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы второго сердечного цикла; и

- расчет сигнала скорости в виде серии средних значений амплитуд второй и третьей временных серий в каждый момент времени.

- расчет, с помощью процессора, первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением (6), относящимся к началу систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и вторым измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади (5), стянутой сигналом скорости между вторым измерением (7) и третьим измерением (8), относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла; и

- расчет соотношения между второй площадью (5) и первой площадью (4);

Также во втором варианте осуществления контрольный объем может быть выбран тем же самым способом, что и поясненный подробно для первого варианта осуществления.

Со ссылкой на фиг. 1 и 2 третий вариант осуществления способа по настоящему изобретению включает:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификацию на изображении по меньшей мере одного контрольного объема;

- получение временной серии, указывающей скорость кровотока или сигнал скорости в указанном контрольном объеме и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- выбор интересующего момента времени по меньшей мере в одном сердечном цикле; интересующий момент времени предпочтительно является моментом систолического пика;

- получение пространственного распределения скорости в интересующий момент времени или мгновенного распределения скорости,

- идентификацию максимального значения и минимального значения мгновенного распределения скорости; и

- расчет соотношения между максимальным значением и минимальным значением.

Максимальное значение будет идентифицировано в зонах с низким гемодинамическим ударом (1), а минимальное значение будет идентифицировано в зонах с высоким гемодинамическим ударом (2).

Со ссылкой на фиг. 1 и 2 четвертый вариант осуществления способа по настоящему изобретению включает:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификацию на указанном изображении по меньшей мере одного контрольного объема;

- измерение с помощью ультразвуковой доплеровской системы скорости кровотока, проходящего через контрольный объем в течение по меньшей мере одного сердечного цикла;

- выбор сердечного цикла, если измерение было выполнено для нескольких сердечных циклов;

- выделение сигнала (9) скорости по измеренным значениям скорости, сигнал (9) скорости обладает длительностью, равной указанному сердечному циклу, и первое измерение (6) соответствует моменту начала систолы указанного сердечного цикла.

- расчет, с помощью процессора, первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением (6), относящимся к моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и вторым измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади (5), стянутой сигналом скорости между вторым измерением (7) и третьим измерением (8), относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного цикла;

- расчет отношения второй площади (5) и первой площади (4);

- выбор интересующего момента времени по меньшей мере в одном сердечном цикле; указанный интересующий момент времени предпочтительно является моментом систолического пика;

- получение пространственного распределения скорости в интересующий момент времени или мгновенного распределения скорости;

- идентификацию максимального значения и минимального значения мгновенного распределения скорости, и

- расчет соотношения между максимальным значением и минимальным значением.

Со ссылкой на фиг. 1 и 2, пятый вариант осуществления способа по настоящему изобретению включает:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификацию на изображении по меньшей мере одного контрольного объема;

- измерение с помощью ультразвуковой доплеровской системы скорости кровотока, проходящего через контрольный объем в течение по меньшей мере одного сердечного цикла и второго сердечного цикла;

- выделение первой временной серии из значений скорости, измеренных во время первого сердечного цикла, первая серия обладает такой длительностью, чтобы покрывать первый сердечный цикл и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы первого сердечного цикла;

- выделение второй временной серии из измеренных значений скорости, вторая серия обладает такой длительностью, чтобы покрывать второй сердечный цикл и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы второго сердечного цикла; и

- расчет сигнала скорости в виде серии средних значений амплитуд второй и третьей временных серий в каждый момент времени.

- расчет, с помощью процессора, первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением (6), относящимся к моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла и вторым измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади (5), стянутой сигналом скорости между вторым измерением (7) и третьим измерением (8), относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла;

- расчет отношения второй площади (5) и первой площади (4);

- выбор интересующего момента времени в сигнале скорости;

- получение пространственного распределения скорости в интересующий момент времени или мгновенного распределения скорости,

- идентификацию максимального значения и минимального значения мгновенного распределения скорости; и

- расчет соотношения между максимальным значением и минимальным значением.

Также в четвертом и пятом вариантах осуществления контрольный объем может быть выбран с помощью способов, поясненных подробно для первого и второго вариантов осуществления.

Система, которая позволяет реализовать пять вариантов осуществления способа, описанные выше, содержит:

- аппарат для ультразвукового дуплексного сканирования, предназначенный для получения ультразвуковых изображений по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда и для измерения скорости кровотока по меньшей мере в одном сегменте и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- по меньшей мере одно устройство ввода, чтобы оператор мог выбрать контрольный объем в полученном артериальном сегменте и/или сердечный цикл в пределах временного диапазона получения данных и/или интересующий временной интервал по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- процессор или компьютер, выполненный с возможностью сохранения, отображения и обработки полученных изображений и измеренных гемодинамических показателей.

В первом варианте осуществления системы по настоящему изобретению эта обработка включает следующие операции:

- выделение сигнала (9) скорости из измеренных значений скорости, сигнал (9) скорости обладает длительностью, равной сердечному циклу, и первое измерение (6) соответствует моменту начала систолы сердечного цикла;

- расчет, с помощью процессора, первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением (6), относящимся моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и вторым измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади (5), стянутой сигналом скорости между вторым измерением (7) и третьим измерением (8), относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла; и

- расчет соотношения между второй площадью (5) и первой площадью (4).

Во втором варианте осуществления системы по настоящему изобретению эта обработка включает следующие операции:

- выделение первой временной серии из значений скорости, измеренных во время первого сердечного цикла, первая серия обладает такой длительностью, чтобы покрывать первый сердечный цикл и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы первого сердечного цикла;

- выделение второй временной серии из измеренных значений скорости, вторая серия обладает такой длительностью, чтобы покрывать второй сердечный цикл и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы второго сердечного цикла; и

- расчет сигнала скорости в виде серии средних значений амплитуд второй и третьей временных серий в каждый момент времени.

- расчет, с помощью процессора, первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением (6), относящимся моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и вторым измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади (5), стянутой сигналом скорости между вторым измерением (7) и третьим измерением (8), относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла; и

- расчет соотношения между второй площадью (5) и первой площадью (4).

В третьем варианте осуществления системы по настоящему изобретению эта обработка включает следующие операции:

- получение пространственного распределения скорости в интересующий момент времени, заранее выбранный оператором;

- идентификацию максимального значения и минимального значения этого распределения; и

- расчет соотношения между максимальным значением и минимальным значением.

В четвертом варианте осуществления системы по настоящему изобретению эта обработка включает следующие операции:

- выделение сигнала (9) скорости из измеренных значений скорости, сигнал (9) скорости имеет длительность, равную сердечному циклу, и первое измерение (6) соответствует моменту начала систолы сердечного цикла.

- расчет, с помощью процессора, первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением (6), относящимся моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и вторым измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади (5), стянутой сигналом скорости между вторым измерением (7) и третьим измерением (8), относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла;

- расчет соотношения между второй площадью (5) и первой площадью (4);

- получение пространственного распределения скорости в интересующий момент времени, заранее выбранный оператором;

- идентификацию максимального значения и минимального значения мгновенного распределения скорости, и

- расчет соотношения между максимальным значением и минимальным значением.

В пятом варианте осуществления системы по настоящему изобретению эта обработка включает следующие операции:

- выделение первой временной серии из значений скорости, измеренных во время первого сердечного цикла, первая серия обладает такой длительностью, чтобы покрывать первый сердечный цикл и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы первого сердечного цикла;

- выделение второй временной серии из измеренных значений скорости, вторая серия обладает такой длительностью, чтобы покрывать второй сердечный цикл и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы второго сердечного цикла; и

- расчет сигнала скорости в виде серии средних значений амплитуд второй и третьей временных серий в каждый момент времени.

- расчет, с помощью процессора, первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом скорости между измерением (6), относящимся моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и вторым измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади (5), стянутой сигналом скорости между вторым измерением (7) и третьим измерением (8), относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла;

- расчет соотношения между второй площадью (5) и первой площадью (4);

- получение пространственного распределения скорости в интересующий момент времени, заранее выбранный оператором;

- идентификацию максимального значения и минимального значения мгновенного распределения скорости; и

- расчет соотношения между максимальным значением и минимальным значением.

Компьютер системы в любом из пяти описанных выше вариантов осуществления дополнительно предназначен для генерирования первого сигнала тревоги, если соотношение между второй площадью и первой площадью больше 2, и/или второго сигнала тревоги, если соотношение между максимальным значением и минимальным значением больше 5. Способ по настоящему изобретению также может быть применен в различных состояниях пациента, и полученные показатели в различных состояниях, в свою очередь, могут быть скомбинированы таким образом, чтобы сформировать новые и дополнительные показатели, указывающие патологические состояния или возможность успешной операции по реваскуляризации. Более конкретно можно выполнить измерение текущего индекса периферических сопротивлений в основных состояниях и после введения папаверина. Соотношение между текущим индексом периферических сопротивлений в основном состоянии (Base _CPRI) и индексом периферических сопротивлений после введения папаверина (Papaverine _CPRI) дает новый прогностический показатель вероятности успеха или противоположного случая при операции по реваскуляризации и в случае стента, и в случае шунта. Следовательно, это отношение, упоминаемое для целей настоящего описания, как прогностический индекс периферических сопротивлений (PPRI), задается следующим уравнением:

Индекс PPRI ниже 2 предполагает неудачное восстановление артерии или реваскуляризацию, выполненную посредством либо стента, либо шунта.

Следовательно, способ по настоящему изобретению может быть адаптирован для расчета PPRI с предусмотренными следующими этапами:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификация на указанном изображении по меньшей мере одной области интереса;

- выбор ниже по кровотоку от области интереса контрольного объема;

- получение временной серии, указывающей скорость кровотока в основных состояниях или сигнал основной скорости в контрольном объеме и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- введение раствора папаверина:

- получение временной серии, указывающей скорость кровотока, после введения папаверина, или сигнала скорости после введения папаверина, в контрольном объеме и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- идентификация сигнала основной скорости измерения относительно момента систолического пика или измерения систолического пика;

- идентификация в сигнале скорости после введения папаверина измерения относительно момента систолического пика или измерения систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, первой площади, равной площади, стянутой основной скоростью между измерением, относящимся к моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и измерением систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, второй площади, стягиваемой сигналом основной скорости между измерением, относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и измерением систолического пика; и/или

- расчет первого индекса, как отношения второй площади к первой площади;

- расчет, с помощью процессора, третьей площади, равной площади, стянутой сигналом скорости после введения папаверина между измерением, относящимся к моменту начала систолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и измерением систолического пика;

- расчет, с помощью процессора, четвертой площади, стянутой сигналом скорости после введения папаверина между измерением, относящимся к моменту конца диастолы по меньшей мере одного сердечного цикла, и измерением систолического пика;

- расчет второго индекса в качестве отношения между четвертой площадью и третьей площадью; и

- расчет соотношения между первым индексом и вторым индексом

В этом контексте объектом настоящего изобретения также является комплект для мониторинга атеросклеротического заболевания, включающий раствор для введения, содержащий папаверин, средство для введения посредством инъекции указанного раствора и описанную выше систему.

Наконец, указывается, что описанный выше способ может быть осуществлен по меньшей мере частично в виде программы для процессора или компьютера. В этой связи программа содержит участки кода, которые при выполнении процессором или компьютером выполняют описанный выше способ. Эти участки кода могут содержаться на компьютерно-читаемом или читаемом процессором носителе, который может представлять собой магнитный носитель, например, такой как жесткий диск или оптический носитель, например, CD-ROM или DVD, или, дополнительно, электронный носитель, такой как ROM или флеш-память. Участки кода или, в более общем случае, информация, содержащаяся на указанном компьютерно-читаемом носителе или читаемом процессором носителе, может быть сжата или закодирована.

Группа изобретений относится к медицине. Способ измерения показателя текущего периферического сопротивления включает: получение ультразвукового изображения сегмента артериального сосуда; идентификацию на изображении контрольного объема; получение в контрольном объеме и сердечном цикле временной серии, указывающей скорость кровотока или сигнал скорости. Способ содержит этапы, на которых: рассчитывают, с помощью процессора, первую площадь, равную площади, стянутой сигналом скорости между измерением, относящимся к моменту начала систолы сердечного цикла, и измерением, относящимся к моменту систолического пика; рассчитывают, с помощью процессора, вторую площадь, стянутую сигналом скорости между измерением, относящимся к моменту систолического пика сердечного цикла, и измерением, относящимся к моменту конца диастолы; и рассчитывают соотношение между второй площадью и первой площадью, определяя показатель текущего периферического сопротивления. Система для измерения показателя текущего периферического сопротивления содержит: аппарат ультразвукового дуплексного сканирования; устройство ввода; процессор или компьютер. Комплект для получения показателя текущего периферического сопротивления содержит: раствор для инъекций, содержащий папаверин; средство для введения посредством инъекции указанного раствора; и систему для измерения показателя текущего периферического сопротивления. Применение данной группы изобретений позволит спрогнозировать рост возможно существующей атеросклеротической бляшки или бляшки в секциях артерий, в настоящее время не подверженных закупориванию. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ измерения показателя текущего периферического сопротивления, включающий:

- получение ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда;

- идентификацию на указанном изображении по меньшей мере одного контрольного объема;

- получение в указанном контрольном объеме и по меньшей мере в одном сердечном цикле временной серии, указывающей скорость кровотока или сигнал (9) скорости;

отличающийся тем, что содержит этапы, на которых:

- рассчитывают, с помощью процессора, первую площадь (4), равную площади, стянутой сигналом (9) скорости между измерением (6), относящимся к моменту начала систолы указанного по меньшей мере одного сердечного цикла, и измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- рассчитывают, с помощью процессора, вторую площадь (5), стянутую сигналом скорости между измерением (7), относящимся к моменту систолического пика указанного по меньшей мере одного сердечного цикла, и измерением, относящимся к моменту конца (8) диастолы; и

- рассчитывают соотношение между второй площадью и первой площадью, определяя показатель текущего периферического сопротивления.

2. Способ по п. 1, который дополнительно содержит этапы, на которых:

- выбирают интересующий момент времени в указанном по меньшей мере одном сердечном цикле;

- получают пространственное распределение значений скорости в указанный интересующий момент времени или мгновенное распределение значений скорости,

- идентифицируют максимальное значение и минимальное значение мгновенного распределения значений скорости; и

- рассчитывают соотношение между максимальным значением и минимальным значением, определяя показатель турбулентности.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором контрольный объем выбирают внутри области интереса, содержащей атеросклеротическую бляшку, и/или стент, и/или секцию, включенную в хирургическую реваскуляризацию посредством шунта.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором контрольный объем выбирают дальше по кровотоку от области интереса, содержащей атеросклеротическую бляшку, и/или стент, и/или секцию, включенную в хирургическую реваскуляризацию посредством шунта.

5. Способ по п. 4, в котором расстояние между контрольным объемом и областью интереса равно по меньшей мере двойной длине бляшки, и/или стента, и/или секции, включенной в реваскуляризацию, причем указанное расстояние рассчитывают от конца бляшки, или от медианной точки бляшки, или от начала бляшки.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором при получении сигнала скорости:

- измеряют посредством ультразвуковой доплеровской системы скорость кровотока, проходящего через указанный контрольный объем в течение по меньшей мере одного сердечного цикла;

- выбирают сердечный цикл, если измерение было выполнено для более одного сердечного цикла;

- выделяют сигнал (9) скорости из измеренных значений скорости, причем сигнал скорости имеет длительность, равную указанному сердечному циклу, и первое измерение, (6) соответствующее моменту начала систолы указанного сердечного цикла.

7. Способ по любому из пп. 1-5, в котором

- измеряют посредством ультразвуковой доплеровской системы скорость кровотока, проходящего через указанный контрольный объем в течение по меньшей мере одного сердечного цикла и второго сердечного цикла;

- выделяют первую временную серию из значений скорости, измеренных во время первого сердечного цикла, при этом первая серия имеет такую длительность, чтобы охватывать первый сердечный цикл, и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы первого сердечного цикла;

- выделяют вторую временную серию из измеренных значений скорости, при этом вторая серия имеет такую длительность, чтобы охватывать второй сердечный цикл, и первое измерение, соответствующее моменту начала систолы второго сердечного цикла; и

- рассчитывают сигнал скорости как серию медианных значений амплитуд второй и третьей временных серий в каждый момент времени.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором интересующий момент времени является моментом систолического пика указанного по меньшей мере одного сердечного цикла.

9. Система для измерения показателя текущего периферического сопротивления, содержащая:

- аппарат ультразвукового дуплексного сканирования, выполненный с возможностью получения ультразвукового изображения по меньшей мере одного сегмента артериального сосуда и измерения скорости кровотока в указанном по меньшей мере одном сегменте и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- по меньшей мере одно устройство ввода, позволяющее оператору выбрать контрольный объем в полученном артериальном сегменте и/или сердечный цикл в пределах временного диапазона получения данных и/или интересующего временного интервала в указанном по меньшей мере одном сердечном цикле;

отличающаяся тем, что дополнительно содержит:

- процессор или компьютер, выполненный с возможностью сохранения, отображения и обработки изображений и данных, получаемых с помощью аппарата ультразвукового дуплексного сканирования, и с возможностью выполнения следующих операций:

- выделение по меньшей мере одной временной серии, указывающей скорость кровотока или сигнал (9) скорости, из значений скорости, измеренных в указанном контрольном объеме и по меньшей мере в одном сердечном цикле;

- расчет первой площади (4), равной площади, стянутой сигналом (9) скорости между измерением, относящимся к моменту начала систолы (6) указанного по меньшей мере одного сердечного цикла, и измерением (7), относящимся к моменту систолического пика;

- расчет второй площади (5), стянутой сигналом (9) скорости между измерением, относящимся к моменту систолического пика (7) указанного по меньшей мере одного сердечного цикла, и измерением, относящимся к моменту конца (8) диастолы; и

- расчет соотношения между второй площадью (5) и первой площадью (4), определяющего показатель текущего периферического сопротивления.

10. Система по п. 9, в которой указанный процессор или компьютер выполнен с возможностью также осуществления следующих операций:

- выбор интересующего момента времени в указанном по меньшей мере одном сердечном цикле;

- получение пространственного распределения значений скорости в указанный интересующий момент времени или мгновенного распределения значений скорости,

- идентификацию максимального значения и минимального значения мгновенного распределения значений скорости, и

- расчет соотношения между максимальным значением и минимальным значением, определяющего показатель турбулентности.

11. Система по п. 9 или 10, в которой указанный процессор или компьютер дополнительно выполнен с возможностью генерирования первого сигнала тревоги, если соотношение между второй площадью и первой площадью больше 2, и/или второго сигнала тревоги, если соотношение между максимальным значением и минимальным значением больше 5.

12. Комплект для получения показателя текущего периферического сопротивления, содержащий:

- раствор для инъекций, содержащий папаверин;

- средство для введения посредством инъекции указанного раствора и

- систему по любому из пп. 9-11.