Способ определения функциональных свойств органов и тканей

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики воспалительных и онкологических заболеваний, опорно-двигательного аппарата, кожи, мягких тканей, молочных желез, мониторинга лечения, определения возрастных изменений ткани. Способ осуществляют путем измерения величины термоасимметрии в симметричных точках здорового и пораженного органов или в точках здорового или пораженного участков одного и того же органа методом СВЧ-радиотермометрии до и после проведения провоцирующей нагрузки, в качестве которой используют тизоль или комплекс на его основе с лекарственным веществом либо совместно с воздействием ультразвука. Технический результат: расширение возможности использования метода для определения функционального состояния практически всех тканей и органов человеческого организма, находящихся на глубине не более 5 см. 2 з.п.ф-лы, 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики воспалительных и онкологических заболеваний, опорно-двигательного аппарата, кожи, мягких тканей, молочных желез, мониторинга лечения, определения возрастных изменений ткани.

Одним из общепризнанных методов, используемых в диагностике для определения функциональных свойств органов и тканей, является тепловизионный, основу которого составляет интерпретация измерений температуры, полученных при улавливании инфракрасного излучения поверхности тела человека. Основным критерием диагностики с помощью тепловизионного метода исследования является выявление признаков термоасимметрии (п. РФ 2066976, А 61 В 10/00, з. 18.04.89, oп. 27.09.96. , п. РФ 2021746, А 61 В 5/00, з. 03.10.89, oп. 30.10.94. Б. 20, Терентьев И.Г. и др. Радиотермометрия в комплексной диагностике и оценке эффективности лечения, изд. Н.Новгород, 1996 г., стр. 21).

Недостатком метода является нестабильность измерений, т.к. информация воспринимается не более чем с 3 мм глубины кожи человека. На этой глубине температура в большей степени определяется тонусом поверхностных артериол и венул, лобильных к воздействию симпатической нервной системы. Это ставит температурные измерения в большую зависимость от центральной регуляции сосудистого тонуса, воздействия внешних физических факторов и т.д. Эта лабильность вносит погрешность в измерение до 20%, вынуждает проводить адаптационный период 10-15 мин. Кроме того, невозможность точно объектизировать термографическую картину ограничивает сферу применения метода преимущественно неврологией и нейрохирургией, где используется данная особенность - изменение поверхностной температуры на внешнее воздействие (например, холодовая проба). К преимуществам метода относятся наглядность и дешевизна.

Усовершенствование диагностики на основе температурных данных стало возможным при использовании для неинвазивного измерения глубинной температуры собственного СВЧ-излучения человеческого организма. Первый этап СВЧ-диагностики определялся как метод статического картирования, основанный на составлении СВЧ-радиотермометрической картины тканей человеческого организма. Известны методики Колесова С.Н. для опорно-двигательного аппарата и мягких тканей (Теплорадиовидение в травматологии и ортопедии. Сборник научных трудов под редакцией Л.Б. Лихтермана, Горький, 1988, с. 129-136) и Терентьева И.Г. для молочных желез (Терентьев И.Г. и др. Радиотермометрия в комплексной диагностике и оценке эффективности лечения, изд. Н.Новгород, 1996 г., стр. 20). Данными работами установлена разница глубинных температур между симметричными участками и органами человеческого организма (общая термоасимметрия) и между соседними участками органов (очаговая термоасимметрия) в норме. Например, общая термоасимметрия для верхних конечностей составляет 0,6^oС, очаговая - в зависимости от уровня до 1,5^oС, для молочных желез общая термоасимметрия равна очаговой и составляет 0,1-0,4^oС. Увеличение разницы температуры (общей или очаговой термоасимметрии) свыше - к способу необходимо отнести: 1. Отсутствие графической обработки информации, несущей дополнительные сведения о функциональном состоянии ткани.

2. Необходимость адаптации антенны к новому участку тела, что вносит большую погрешность в результат измерения.

3. Пренебрежение температурными флуктуациями, несущими дополнительную информацию о физиологическом или патологическом процессе.

4. Отсутствие наглядности.

5. Необходимость уточнения характера паталогического процесса по увеличению или понижению температуры на провоцирующую нагрузку.

Все это требует проводить более полное сравнение температурных показателей симметричных или соседних участков человеческого тела.

Указанные проблемы решаются с помощью методик Азина А.Л. и Казакова Я.Е. Используя электровоздействие (в.з. РФ 94037484 от 06.10.94 г.) или пробу с кофеином (Актуальные вопросы диагностики и лечения, 1996 г., Екатеринбург, стр. 49-53), авторам удается получить косвенную информацию о внесосудистом транспорте жидкости в головном мозге, являющейся физиологическим экраном СВЧ-излучения. Поочередно блокируя звездчатые ганглии, регулирующие сосудистый тонус (Азии А.Л., в.з. 94037484), достигают сброса избыточной жидкости мозговых структур в венозную сеть. Сравнивая симметричность полученных данных, выражаемую коэффициентом корреляции между графиками, судят о функциональном состоянии внесосудистого транспорта в мозговых полушариях.

К недостаткам метода относятся: 1. Ограничение области диагностики только полушариями головного мозга.

2. Сложность в интерпретации полученных результатов, ограниченное количество используемых первичных параметров, а именно: X_1j - текущие мгновенные значения измеренных сигналов излучений, Х_1(t) - текущие средние значения измеренных сигналов излучений.

3. Необходимость использования 40 см СВЧ-радиотермоскопа, чувствительного к внешнему СВЧ-излучению, требует дополнительной защиты в виде экранирующей кабины, удорожающей стоимость исследований.

4. Невозможность применения при онкозаболеваниях и острых воспалительных процессах вследствие противопоказания физиотерапевтических воздействий при этих заболеваниях.

5. Длительность процесса (25-30 минут).

6. Неудобство в использовании, обусловленное негативными ощущениями пациента в местах наложения электродов.

За прототип выбран способ определения функциональных свойств тканей головного мозга и сердечно-сосудистой системы (...Актуальные вопросы диагностики и лечения, 1996., Екатеринбург, стр.49-53). Способ осуществляют с помощью сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотермографии с использованием в качестве провоцирующей нагрузки перорального приема кофеина. Метод основан на определении активности симпатического звена вегетативной нервной системы, реагирующей увеличением сброса избыточной жидкости больших полушарий головного мозга в венозную сеть. Внеклеточная жидкость переходит в венозную сеть, уменьшается экранирование СВЧ-излучения головного мозга. Этот процесс улавливается радиотермоскопом и отображается в виде коэффициента корреляции. Способ осуществляют следующим образом. Проводят пробные измерения в течение 5 мин, затем фоновые - в течение 5 мин. Дают выпить 1 мл 20%-ого кофеина, растворенного в 100 мл воды, и проводят измерения между каждой парой каналов (антенн). Вычисляют коэффициент корреляции.

Из недостатков методики необходимо отметить сложную интерпретацию результатов, а также необходимость использования 40 см СВЧ-радиотермоскопа, чувствительного к внешнему излучению, узкую сферу применения, обусловленную преимущественно действием кофеина на мозговые сосуды. При данном способе не принимается во внимание уровень биодоступности препарата, определяемый как отношение количества всасывающегося препарата из дозы, принятой через рот, к количеству препарата, введенного внутривенно (100% биодоступность). Уровень биодоступности зависит от периода приема пищи, кислотной среды желудка, наличия заболеваний желудочно-кишечного тракта. Кроме того, кофеин противопоказан людям, страдающим повышенной возбудимостью, бессонницей, выраженной гипертонией, атеросклерозом, заболеваниями сердечно-сосудистой системы, глаукомой, что ограничивает возможность его использования.

Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является расширение области диагностики, т.е. возможность использования предлагаемого метода для определения функционального состояния практически всех тканей и органов человеческого организма, находящихся на глубине до 5-6 см, не разграниченных газовыми или жидкостными барьерами (например, мягких тканей, опорно-двигательного аппарата, в т. ч. при острых воспалительных заболеваниях, молочных желез, новообразований) и сокращение процесса диагностики.

Для решения поставленной задачи в способе определения функциональных свойств органов и тканей путем измерения величины термоасимметрии в симметричных точках здорового и пораженного органов или в точках здорового или пораженного участков одного и того же органа методом СВЧ-радиотермометрии до и после проведения провоцирующей нагрузки, в качестве которой используют лекарственное средство, влияющее на энергетический обмен в тканях, с последующим анализом радиотермограмм пораженного и здорового участков и вынесением суждения по полученным результатам о наличии патологических изменений в органах и тканях или степени их тяжести, согласно изобретению в качестве лекарственного средства используют тизоль или лекарственный комплекс на его основе, сравнивают регистрируемые параметры радиотермограмм и определяют показатели: величину изменения односторонних градиентов температур здорового и пораженного участков до и после проведения провоцирующей нагрузки, величину изменения площадей, ограниченных температурной кривой, коэффициент стабилизации амплитудных флуктуаций и величину изменения угла наклона температурной кривой к временной оси. Лекарственное вещество, входящее в состав комплекса с тизолем, выбирают из групп: сахара, стероидные и нестероидные противовоспалительные препараты, препараты, содержащие фосфор, железосодержащие, фотосенсибилизаторы, химиотерапевтические и антиферментные препараты. Дополнительно в качестве провоцирующей нагрузки используют лекарственное средство (тизоль или тизоль с одним из лекарственных веществ из ряда вышеперечисленных групп) совместно с воздействием ультразвука. Ультразвук воздействует в течение времени 30-60 с.

Начальные величины температурной асимметрии и ее динамика после проведения провоцирующей нагрузки позволяют оценить наличие и степень патологического изменения в тканях и органах. Транскутанный проводник тизоль - аквакомплекс глицеросольватотитана (создан МП "Организация лабораторных исследований медицинских препаратов ОЛИМП", г.Екатеринбург. Per. удост. 93192.1, фармакопейной статьи ФС-42-3414-97), являясь лекарственным веществом противовоспалительного действия, способствует быстрому проникновению лекарственного препарата через кожу в глубину мягких тканей и одновременно усиливает его терапевтическое действие. Ультразвуковые волны, проникая через кожу, локально воздействуют на ткань, оказывают на нее противовоспалительное действие, а совместное использование их с тизолем или с лекарственным комплексом, содержащим тизоль и другое лекарственное вещество, позволяет ускорить процесс диагностики и тем самым обеспечить короткое временное воздействие ультразвука на ткань не более 30-60 с. При большей экспозиции (5-6 мин) ультразвук приводит к подъему температуры в тканях, что увеличивает погрешность измерений. По сравнению с прототипом в предлагаемом изобретении используется для определения функциональных свойств органов и тканей большее количество параметров, что позволяет повысить точность и ускорить процесс диагностики. При этом повышается возможность определения чувствительности исследуемых тканей к лекарственному препарату (из приведенных групп) путем отслеживания прямого или опосредованного изменения энергетического обмена, выражающегося в изменении температуры. Прямым воздействием может считаться блокирование медиаторов воспаления - ферментов (преднизолон) или внесение энергетического субстрата (глюкозы). Опосредованное действие осуществляется за счет сужения или расширения сосудов и вследствие этого изменения транспорта кислорода и глюкозы На фиг. 1 представлены графики температурных кривых здорового и пораженного участков молочных желез при использовании в качестве провоцирующей нагрузки тизоля с глюкозой, на фиг.2 - графики температурных кривых здорового и пораженного коленных суставов при использовании в качестве провоцирующей нагрузки - тизоля с преднизолоном.

Способ осуществляют следующим образом.

Для обследования используют 2-канальный СВЧ-радиотермометр, работающий в режиме мониторинга, улавливающий длину волны 17-20 см. У больного обнажают зоны кожного покрова в областях, интересующих исследователя. Устанавливают антенны в области патологически измененного участка (основная антенна) и над неизмененной тканью того же органа либо над симметричным органом или тканью (контрольная антенна). Фиксируют антенны лейкопластырем, бинтом или специальным креплением. В течение 3-5 мин ожидают прогрева антенны. В то же время делают пробную запись радиотермограммы. Убедившись в стабилизации температурных показаний прибора, аннулируют пробную запись. Проводят запись фоновых значений температурной кривой без провоцирующего воздействия в течение 5-6 мин. После этого останавливают запись изменений температурных ингредиентов. Затем осуществляют один из видов провоцирующей нагрузки: 1. Наносят на кожу тонким слоем в области установки антенн в проекции исследуемого органа тизоль - 100 мас % (табл.3, пример 6).

2. Наносят состав (мас %): тизоль - 90-99,99, лекарственное вещество - 0,01-10 из ряда лекарственных препаратов, влияющих на энергетический обмен в тканях и органах, таких как сахара (глюкоза), стероидные противовоспалительные (преднизолон), нестероидные противовоспалительные (мефенаминовая кислота), препараты, содержащие фосфор (АТФ), железосодержащие, антиферментные (контрикал), фотосенсибилизаторы, химиотерапевтические (табл.3, примеры 1, 2, 3, 4).

3. Наносят тизоль - (100 маc %) и одновременно воздействуют ультразвуком в течение 30-60 с частотой 880 кГц (табл.3, пример 5).

4. Наносят состав (маc %): тизоль 90-99% с лекарственным веществом 1-10% и одновременно воздействуют ультразвуком частотой 880 кГц в течение 30-60 с (табл.3, пример 7).

Далее продолжают запись радиотермограмм в течение 10-15 мин над очагом поражения (1) и симметричным здоровым участком другого органа или над очагом поражения и здоровым соседним участком (2), снимают показатели температурной кривой (табл.1), ведут их обработку (табл.2, 3) и выносят суждение о наличии патологического процесса и степени его тяжести. Все показатели рассчитывают с помощью ЭВМ. Расположение графика температурной кривой относительно оси абсцисс говорит о наличии чувствительности к препарату, например графики при использовании тизоля с глюкозой (фиг.1) и тизоля с преднизолоном (фиг.2). При воздействии глюкозы графики температурных кривых здорового и пораженного участков расположены по одну сторону от оси абсцисс. При воздействии преднизолона графики расположены по разные стороны от оси абсцисс.

Изменение абсолютного значения показателя индуцированной термоассиметрии ΔТ_и на величину ≥ 0,8^o определяет наличие патологии в тканях или органах. На наличие патологии указывают также изменения следующих показателей.

- превышение абсолютного значения угла α>25°; - абсолютное значение коэффициента стабилизации амплитудных флуктуаций К ≥ 2, К ≥ 0,5; - при ΔV ≥ 2 мин; - при ΔS ≥ 3 см³.

На изменение функционального состояния тканей указывает изменение по крайней мере одного из показателей в указанных пределах. Примеры конкретного выполнения способа (табл.3).

Пример 1. Проведено исследование функциональной активности очагового злокачественного образования (инфильтративная карцинома) в молочной железе. Известно о том, что энергетический обмен в злокачественных образованиях протекает более активно, чем в здоровой ткани молочной железы. Эта ткань более снабжена сосудами (более васкуляризирована), в ней наблюдается большая активность аэробного и анаэробного гликолиза, наличие в опухоли инсулиноподобных факторов, способствующих утилизации глюкозы. В то время как в здоровых тканях молочной железы энергетический обмен протекает менее активно, наблюдается снижение концентрации глюкозы, являющейся энергетическим субстратом, и кислорода. В качестве провоцирующей нагрузки применены тизоль с глюкозой (90+10%). После нанесения на кожу указанной лекарственной смеси в течение 6,2 мин наблюдалось повышение температуры со стороны опухоли на 1^oС, в то время как ее прирост над здоровой тканью составил лишь 0,2^oС. Так как существует взаимосвязь между показателями Т_м1, S₁, T₀₁, соответственно отметили увеличение S₁. Быстрый подъем температуры 0,2 мин отразился и на увеличении угла α₁. Более активное протекание энергетического процесса отразилось и на большем разбросе в опухоли температурных флуктуаций К=0,2/0,1=2.

Заключение: Резко положительная реакция на утилизацию глюкозы. Наличие изменения всех четырех показателей говорит о высокой степени пролиферативного процесса, характерного для злокачественной опухоли.

Пример 2. Локализация: правый коленный сустав;
Провоцирующая нагрузка: тизоль с преднизолоном.

Известно о высокой активности в воспаленной ткани биологически активных веществ (медиаторов воспаления) гистамина, серотонина, брадикинина. Блокируя их высвобождение из тучных клеток, преднизолон вызывает снижение температуры в воспаленном суставе на 0,8^o за 5 мин, в то время как снижение температуры в здоровой ткани не отмечается. Изменение V_м1, Т_м1 ведет за собой изменение S₁ и . Уменьшение отечности тканей ведет к стабилизации амплитуды температурных флуктуаций и уменьшению A₁ в области патологического процесса.

Заключение: Положительная реакция на введение преднизолона, отображенная снижением температуры, говорит об активно протекающем воспалительном процессе в области сустава (артрите).

Преимущества предлагаемого изобретения по сравнению с известным:
1. Расширение области диапазона диагностики, т.е. определение функционального состояния практически всех тканей и органов человеческого организма, находящихся на глубине до 5-6 см, новообразований.

2. Использование прибора СВЧ с длиной волн 20 см, что дает наилучшие результаты, т. к. тизоль проникает на глубину 5-7 см и использование других приборов с большей длиной волны бесполезно. По сравнению с используемым в прототипе прибором с 40см длиной волны указанный радиотермоскоп обладает меньшей погрешностью и снижает стоимость исследований.

3. Расширение количества измеряемых параметров при более простой их обработке, что повышает точность процесса.

4. Ускорение процесса диагностики.

Формула изобретения

1. Способ определения функциональных свойств органов и тканей путем измерения величины термоасимметрии в симметричных точках здорового и пораженного органов или в точках здорового и пораженного участков одного и того же органа методом СВЧ-радиотермометрии до и после проведения провоцирующей нагрузки, в качестве которой используют лекарственное средство, влияющее на энергетический обмен в тканях, с последующим анализом радиотермограмм пораженного и здорового участков и вынесением суждения по полученным результатам о наличии патологических изменений в органах и тканях или степени их тяжести, отличающийся тем, что в качестве лекарственного средства используют тизоль или лекарственный комплекс на его основе, сравнивают регистрируемые параметры радиотермограмм и определяют показатели: величину изменения односторонних градиентов температур здорового и пораженного участков до и после проведения провоцирующей нагрузки, величину изменения площадей, ограниченных температурой кривой, коэффициент стабилизации амплитудных флуктуаций и величину изменения угла наклона температурной кривой к временной оси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в состав лекарственного комплекса на основе тизоля входит лекарственное вещество, которое выбирают из групп: сахара, стероидные и нестероидные противовоспалительные препараты, препараты, содержащие фосфор, железосодержащие, фотосенсибилизаторы, химиотерапевтические и антиферментные препараты.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно в качестве провоцирующей нагрузки используют лекарственное средство совместно с воздействием ультразвука.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6