Способ диагностики расстройств периферического кровотока при сахарном диабете Российский патент 2024 года по МПК A61B5/145 A61B8/06 

Изобретение относится к медицине, а именно, к функциональной диагностике, и может быть использовано для диагностики расстройств периферического кровотока в системе микроциркуляции крови пациентов с сахарным диабетом.

Сахарный диабет - одно из наиболее распространенных хронических заболеваний в современном мире. Системные микроциркуляторные нарушения играют ключевую роль в патогенезе осложнений сахарного диабета. Многочисленные исследования и наблюдения показывают, что сохраняющийся в течение длительного времени высокий уровень сахара в крови может повреждать кровеносные сосуды и нервные окончания, и что микрососудистые аномалии могут появиться уже на доклинических стадиях диабета. Нарушения микроциркуляции крови проявляются во всех частях тела и влияют на функционирование различных органов, включая почки, глаза, сердечно-сосудистую систему и кожу, что значительно снижает качество жизни пациентов и может привести к полной инвалидности.

Методы оптической неинвазивной диагностики уже успешно зарекомендовали себя в вопросах диагностики сосудистых нарушений, связанных с диабетом. Однако, большинство предлагаемых ранее решений основывалось на применении длительных протоколов с использованием функциональных (нагрузочных) проб и большого количества громоздкого оборудования для их осуществления, что делало процесс измерения затянутым, некомфортным, иногда и болезненным для пациента и методологически сложным для медицинского персонала. В связи с чем данные трудоемкие методы не находят в настоящее время широкого применения в клинической практике.

Известен способ диагностики микроангиопатии у больных сахарным диабетом, основанный на проведении капилляроскопии ногтевого ложа и оксигемометрии с совокупностью из 4 функциональных проб с воздействием физических факторов на исследуемую конечность (патент РФ 2559640; МПК А61В 5/026, А61В 5/083, 2015 г.). Недостатком способа является сложность осуществления протокола исследования, предполагающего последовательное осуществление окклюзионной, холодовой, тепловой и ортостатической функциональных проб, невозможность оценивать состояние микрососудов в нижних конечностях, а также дискомфорт для пациента, вызванный большой нагрузкой на систему микроциркуляции крови при проведении 4 последовательных функциональных проб.

Известен способ диагностики микроциркуляторных нарушений у больных с нарушениями углеводного обмена, включающий проведение оценки методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) с использованием комбинированных функциональных проб: постурально-тепловых на руках и на ногах (патент РФ 2547800; МПК А61В 8/06, 2015 г.). Недостаток способа состоит в невозможности одновременно проводить оценку верхних и нижних конечностей, что приводит к потере потенциально значимой диагностической информации и увеличению длительности измерения, а также в сложности процедуры проведения исследования с осуществлением сразу 2 функциональных нагрузочных проб.

Наиболее близким по технической сущности решением является способ диагностики микроциркуляторно-тканевых нарушений в стопах пациентов с сахарным диабетом, представляющий собой комплексную диагностику неинвазивными оптическими методами путем воздействия на биологическую ткань электромагнитным излучением оптического диапазона длин волн постоянной мощности, регистрации вышедшего из ткани вторичного оптического излучения и определении по параметрам вторичного оптического излучения параметров состояния микроциркуляторного русла исследуемой биологической ткани, с последующим линейным дискриминантным анализом измеренных параметров и формировании выводов об отсутствии, наличии микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических язв или наличии серьезных микроциркуляторно-тканевых нарушений в стопах с предъязвенными и язвенными изменениями (патент РФ 2688811; МПК А61В 5/1455, А61В 8/06, 2019 г.). Недостатками способа являются большая длительность проведения исследования (более 20 минут на одну конечность), отсутствие возможности оценить состояние микроциркуляции крови одновременно и в верхних, и в нижних конечностях. Также способ предполагает проведение функциональной нагрузочной пробы - локального нагрева, что приводит к усложнению процедуры проведения измерения и необходимости использовать дополнительное оборудование. Быстрый локальный нагрев биотканей до температур выше 40°С зачастую вызывает неприятные и болезненные ощущения у пациентов.

Технической задачей изобретения является разработка способа диагностики расстройств периферического кровотока в системе микроциркуляции крови пациентов с сахарным диабетом, позволяющего оценить состояние микроциркуляторного русла в верхних и нижних конечностях на ранних стадиях развития нарушений и осуществлять мониторинг оказываемой терапии.

Для достижения технической задачи реализуется способ диагностики расстройств периферического кровотока пациентов с сахарным диабетом, заключающийся в воздействии на биологическую ткань электромагнитным излучением оптического диапазона длин волн постоянной мощности, регистрации вышедшего из ткани вторичного оптического излучения и определении по параметрам вторичного оптического излучения параметров состояния микроциркуляторного русла исследуемой биологической ткани, отличающийся тем, что воздействие на биологическую ткань осуществляется на длине волны 850 нмодновременно в 4 областях тела - на дорсальной поверхности запястий в точке, расположенной на 2 см выше шиловидного отростка, и на плантарной поверхности 1-ых пальцев ног, для оценки расстройств периферического кровотока в течение 10 мин у испытуемого в состоянии покоя регистрируют показатель микроциркуляции крови (I_m) методом лазерной допплеровской флоуметрии, зарегистрированные сигналы подвергают амплитудно-частотному анализу с использованием вейвлет-преобразования и выделением амплитуд колебаний в нейрогенном (A_N), миогенном (A_M) и сердечном (A_C) диапазонах, на основе полученных значений производят расчет параметра нутритивного кровотока (I_mn), и с помощью модели классификации в виде дискриминантной функции D делают вывод об отсутствии - при положении точки на плоскости ниже линии D или наличии - при положении точки на плоскости выше линии D, в соответствии с формулой:

D=-0,32⋅I_m+1,38⋅I_mn-5,72,

где I_m - показатель микроциркуляции крови, измеренный в запястьях, коэффициенты, I_mn - нутритивный кровоток, измеренный в пальцах ног.

Технический результат заключается в сокращении длительности проведения исследования, упрощении процедуры измерения, повышении точности и информативности диагностики расстройств периферического кровотока у больных сахарным диабетом, что позволит выбирать наиболее эффективную терапевтическую тактику индивидуально для каждого пациента и проводить мониторинг эффективности оказываемой терапии.

На фиг. 1 представлены результаты линейного дискриминантного анализа, на фиг. 2 представлена кривая ошибок (ROC-кривая) оценки эффективности дискриминантного анализа.

Способ осуществляют следующим образом.

Пациентам с диагностированным сахарным диабетом проводят исследование кожной микроциркуляции с использованием распределенной системы портативных диагностических анализаторов ЛДФ. Все измерения проводятся в положении лежа, не ранее чем через 2 ч после приема пищи. Испытуемый адаптируется к условиям окружающей среды в течение 15 мин. На дорсальной поверхности запястий в точке, расположенной на 2 см выше шиловидного отростка, а также на плантарной поверхности 1-ых пальцев ног пациентов закрепляют носимые анализаторы ЛДФ, например, «ЛАЗМА ПФ» (ООО НПП «ЛАЗМА», г. Москва, Россия). Устройства синхронно воздействуют на исследуемый участок биологической ткани электромагнитным излучением оптического диапазона длиной волны 850 нм постоянной мощности для определения динамических параметров микроциркуляции крови. В течение 10 мин одновременно регистрируют сигнал лазерной допплеровской флоуметрии в 4 исследуемых зонах. Во время измерения регистрируют вторичное оптическое излучение биоткани при помощи метода ЛДФ, производят расчет среднего показателя микроциркуляции крови (I_m, пф.ед.). В дальнейшем зарегистрированные сигналы подвергают амплитудно-частотному анализу с использованием вейвлет-преобразования и выделением амплитуд колебаний в нейрогенном (A_N), миогенном (A_M) и сердечном (A_C) диапазонах. На основе полученных значений производят расчет параметра нутритивного кровотока (I_mn, пф.ед.) с использованием формулы:

По двум полученным значениям определяются координаты точки (I_mn;I_m) и с помощью модели классификации в виде дискриминантной функции D (фиг. 1) делают вывод об отсутствии (положение точки на плоскости ниже линии D) или наличии (положение точки на плоскости выше линии D) расстройств периферического кровотока:

D=-0,32⋅I_m+1,38⋅I_mn-5,72,

где I_m - показатель микроциркуляции крови, измеренный в запястьях, коэффициенты, I_mn - нутритивный кровоток, измеренный в пальцах ног.

Предлагаемый способ был апробирован на 26 исследуемых пациентах с сахарным диабетом (средний возраст 56±13 лет, средняя продолжительность болезни 13±8 лет) и 31 условно-здоровом добровольце (средний возраст 51±10 лет) без сведений о наличии расстройств периферического кровотока.

Все сравниваемые параметры, полученные в результате обработки зарегистрированных данных, были проверены на нормальность распределения по критерию Колмогорова-Смирнова и гомогенность дисперсий с использованием теста Левена. Значимость статистических различий выборок была оценена с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Значение уровня значимости р<0,01 считалось существенным.

В таблице приведены значения зарегистрированных и расчетных показателей ЛДФ по заявляемому способу для двух исследуемых групп.

Из представленной таблицы можно заключить, что при проведении диагностики по заявляемому способу у больных сахарным диабетом обнаружено статистически значимое увеличение значения показателя микроциркуляции в области запястий. Аналогично статистически подтверждены сниженные значения нутритивного кровотока в пальцах стоп пациентов с сахарным диабетом. Данные параметры были положены в основу линейного дискриминантного анализа, проводимого в заявляемом способе диагностики.

Дискриминантная функция в предлагаемом способе синтезирована таким образом, чтобы обеспечить высокую чувствительность при обеспечении хорошей специфичности. Полученные для данного решающего правила параметры точности следующие - чувствительность 0,88 и специфичность 0,90. Для наилучшего сочетания чувствительности и специфичности на фиг. 1 показан график рассеяния экспериментальных данных с наложением дискриминантной линии 1, которая делит экспериментальные точки на две группы (исследуемые без расстройств периферического кровотока и пациенты с выявленными расстройствами периферического кровотока). Группа без расстройств периферического кровотока показана квадратами, группа с наличием расстройств периферического кровотока - кругами. Непосредственным диагностическим критерием является модель классификации в виде дискриминантной функции D позволяющая соотносить вновь измеренный объект с одной из двух групп.

На фиг. 2 представлена кривая 2 ошибок, вычисленная для полученной дискриминантной функции. Пунктирной линией на графике обозначенакривая, соответствующая случаю, когда площадь под кривой 2 ошибок равна 0,5 (случайное гадание). Для сравнения качества различных классифицирующих правил удобно использовать интегральную характеристику - площадь под кривой 2 ошибок, которая в представленном графике равна 0,94.

Приведенные показатели подтверждают, что заявляемый способ диагностики расстройств периферического кровотока у больных сахарным диабетом обладает высокой информативностью - чувствительностью и специфичностью.

Способ диагностики расстройств периферического кровотока у пациентов с сахарным диабетом может быть проиллюстрирован на следующих клинических примерах.

Пример 1.

Больная А., 69 лет. Диагноз: сахарный диабет 2 типа, недостижение целевых показателей гликемии. При поступлении предъявляла жалобы на сухость во рту, жажду, повышенный ночной диурез, общую слабость, боли в ногах, головокружение, снижение зрения. Из анамнеза известно, что страдает диабетом в течение 16 лет.

При обследовании больной заявляемым способом было выявлено: показатель микроциркуляции в запястьях I_m - 11,5 пф.ед.; нутритивный кровоток в пальцах ног I_mn=2,9 пф.ед. Точка с такими координатами на плоскости двух дискриминантных функций находится выше дискриминантной линии D.

Заключение: выявлено наличие расстройств периферического кровотока.

Пример 2.

Больная Б., 33 года. Диагноз: сахарный диабет 1 типа, недостижение целевых показателей гликемии. Жалобы на сухость во рту, жажду, общую слабость, повышенный ночной диурез, снижение зрения, боли в коленных суставах, зябкость стоп, судороги в икроножных мышцах, в стопах, онемение в бедрах. Из анамнеза известно, что страдает диабетом в течение 10 лет.

При обследовании больной заявляемым способом было выявлено: показатель микроциркуляции в запястьях I_m=10,1 пф.ед.; нутритивный кровоток в пальцах ног I_mn=5,1 пф.ед. Точка с такими координатами на плоскости двух дискриминантных функций находится выше дискриминатной линии D.

Заключение: выявлено наличие расстройств периферического кровотока.

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано для диагностики расстройств периферического кровотока у пациентов с сахарным диабетом. Для этого воздействуют на биологическую ткань электромагнитным излучением постоянной мощности с длиной волны 850 нм одновременно в 4 областях тела - на дорсальной поверхности запястий в точке, расположенной на 2 см выше шиловидного отростка, и на плантарной поверхности 1-х пальцев ног. У испытуемого в состоянии покоя методом лазерной допплеровской флоуметрии в течение 10 минут регистрируют показатель микроциркуляции крови I_m, измеренный в запястьях. Зарегистрированные сигналы подвергают амплитудно-частотному анализу с использованием вейвлет-преобразования и выделением амплитуд колебаний в нейрогенном A_N, миогенном A_M и сердечном A_C диапазонах. На основе полученных значений рассчитывают параметр нутритивного кровотока I_mn, пф.ед., нутритивный кровоток, измеренный в пальцах ног, по разработанной математической формуле. Затем по двум полученным значениям определяют координаты точки (I_mn; I_m) и отмечают ее на плоскости. С помощью модели классификации в виде дискриминантной функции D, рассчитанной по математической формуле, делают вывод об отсутствии расстройства периферического кровотока при сахарном диабете при положении точки на плоскости ниже линии D или наличии расстройства периферического кровотока при положении точки на плоскости выше линии D. Изобретение обеспечивает повышение точности и информативности диагностики расстройств периферического кровотока у больных сахарным диабетом, что, в свою очередь, позволит выбирать наиболее эффективную терапевтическую тактику индивидуально для каждого пациента и проводить мониторинг эффективности оказываемой терапии. 2 пр., 1 табл., 2 ил.

Способ диагностики расстройств периферического кровотока пациентов с сахарным диабетом, заключающийся в воздействии на биологическую ткань электромагнитным излучением оптического диапазона длин волн постоянной мощности, регистрации вышедшего из ткани вторичного оптического излучения и определении по параметрам вторичного оптического излучения параметров состояния микроциркуляторного русла исследуемой биологической ткани, отличающийся тем, что воздействие на биологическую ткань осуществляют на длине волны 850 нм одновременно в 4 областях тела - на дорсальной поверхности запястий в точке, расположенной на 2 см выше шиловидного отростка, и на плантарной поверхности 1-х пальцев ног, для оценки расстройств периферического кровотока в течение 10 мину у испытуемого в состоянии покоя регистрируют показатель микроциркуляции крови I_m методом лазерной допплеровской флоуметрии, зарегистрированные сигналы подвергают амплитудно-частотному анализу с использованием вейвлет-преобразования и выделением амплитуд колебаний в нейрогенном A_N, миогенном A_M и сердечном A_C диапазонах, на основе полученных значений производят расчет параметра нутритивного кровотока I_mn, пф.ед., с использованием формулы , по двум полученным значениям определяют координаты точки (Imn; Im) и отмечают ее на плоскости, с помощью модели классификации в виде дискриминантной функции D делают вывод об отсутствии расстройства периферического кровотока при сахарном диабете при положении точки на плоскости ниже линии D или наличии расстройства периферического кровотока при положении точки на плоскости выше линии D в соответствии с формулой

D=-0,32⋅I_m+1,38⋅I_mn-5,72,

где I_m - показатель микроциркуляции крови, измеренный в запястьях, -0,32, 1,38, -5,72 - коэффициенты, I_mn - нутритивный кровоток, измеренный в пальцах ног.