Способ и устройство для определения ишемического состояния головного мозга
Владельцы патента RU 2693819:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" (RU)
Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам функциональной диагностики, нейрохирургии и неврологии, и может быть использована для вычисления скорости кровотока в сосудах. Способ определения ишемического состояния головного мозга включает допплерографическое исследование кровообращения, в котором проводят измерение скорости и направления кровотока на контралатеральных экстра-интракраниальных периорбитальных артериальных анастомозах головного мозга посредством локации сосудов под углом ультразвуковыми датчиками-излучателями с учетом анатомических особенностей расположения сосудов, сравнение измеренных скорости и направления кровотока в правом анастомозе с измеренными скоростью и направлением кровотока в левом анастомозе и с нормой и, если скорости и направления кровотока отличаются в правом и левом анастомозах и не соответствуют общей норме или персональной норме у конкретного пациента, диагностируют наличие признаков ишемии головного мозга, при этом измерение скорости и направления кровотока проводят на уровне угловой и надблоковой артерий, проходящих около каждой орбиты путем локации сосуда под углом 30-40°, а ультразвуковые датчики-излучатели устанавливают в заданной позиции посредством креплений, расположенных на несущем элементе в виде оправы для очков и выполненных с возможностью настройки положения датчиков на уровне угловой и надблоковой артерий с учетом персонального пациента. Устройство для определения ишемического состояния головного мозга содержит установленные на несущем элементе, выполненном в виде оправы очков, два ультразвуковых датчика-излучателя с измерительным блоком, работающие в допплеровском режиме, электронный блок, выполненный с возможностью измерения скорости и направления кровотока и включающий схему генерации сигнала, схему обработки сигнала, устройство передачи сигнала и устройство индикации, при этом ультразвуковые датчики-излучатели снабжены креплениями, расположенными на несущем элементе, выполненными с возможностью изменения положения датчиков-излучателей для угловой и надблоковой артерий с учетом персонального пациента. Использование изобретений позволяет сократить продолжительность исследования, повысить точность диагностики заболевания и обеспечить мобильность измерений и диагностики. 2 н.п. ф-лы, 2 ил, 2 пр.
Изобретение относится к области медицины, а именно к функциональной диагностике, нейрохирургии и неврологии и может быть использовано для вычисления скорости кровотока в сосудах, методом допплерографии.
Во всем мире лидирующие позиции в структуре смертности от заболеваний занимают болезни сердечно-сосудистой системы. Значительную долю среди этих болезней составляет цереброваскулярная патология, приводящая к инфарктам головного мозга с клиническими проявлениями неврологического дефицита - инсульта. Актуальность данной проблемы связана также с ростом числа случаев среди лиц среднего и молодого (работающего) возраста и высоким процентом случаев инвалидизации после перенесенного инсульта.
Представляет определенный клинический интерес так называемые перегибы и патологическая извитость сосудов, возникающие при длительной артериальной гипертензии, гемодинамических перегрузках, профессиональных факторах и возрастных изменениях. Изменения затрагивают все слои сосудистой стенки, но в первую очередь внутреннюю эластическую мембрану. Диаметр просвета сосуда в области перегибов уменьшается вплоть до полного перекрытия в момент снижения уровня артериального давления или изменения положения головы, например во время ночного сна. Из них наибольшее значение при закрытии внутренней сонной артерии придается прямому экстра-интракраниальному анастомозу на уровне ветвей глазничной артерии с ветвями наружной сонной артерии в проекции верхнемедиального угла глазницы, спинки носа и области лба. Надблоковая артерия, a. supratrochlearis, - одна из концевых ветвей глазной артерии, располагается кнутри от надглазничной артерии. Она огибает надглазничный край и, направляясь кверху, кровоснабжает кожу медиальных отделов лба и мышцы. Ее ветви анастомозируют с ветвями одноименной артерии противоположной стороны. Дорсальная артерия носа, a. dorsalisnasi, так же как и надблоковая артерия, является концевой ветвью глазной артерии. Направляется кпереди, залегая над медиальной связкой века, отдает ветвь к слезному мешку и выходит на спинку носа. Здесь соединяется с угловой артерией (ветвь a. facialis), образуя таким путем анастомоз между системами внутренней и наружной сонных артерий.
Известен способ определения нарушения кровоснабжения головы, в котором регистрируют дифференциальные реограммы с областей шеи, груди, рук. Измеряют их амплитудно-временные характеристики. Рассчитывают объем притока крови к голове как разность объемов кровотока на участках грудь-шея и грудь-руки. Регистрируют огибающую реограмму на участке грудь-шея. Измеряют амплитуды ее венозной систолической и основной волн. Рассчитывают их соотношение. Регистрируют ультразвуковую доплерограмму потока крови через правое атриовентрикулярное отверстие сердца (RU №2159075, МПК А61В 5/05 (2000.01).
Недостатки данного способа: несмотря на простоту и широкую доступность известного способа, взаимовлияние близко расположенных друг к другу токонесущего и токовоспринимающего электродов, а также шунтирующий эффект мозговой жидкости и волос на голове сильно влияют на точность измерения базового и переменного импедансов и тем самым - на конечные результаты. Способ не позволяет оценить механизм возможного застоя крови в голове, т.е. провести дифференциальную диагностику между застоем крови в голове, обусловленным регионарными сосудистыми факторами, и нарушением диастолической функции правых отделов сердца.
Известен способ измерения скорости кровотока и устройство для его реализации, в котором способ измерения скорости кровотока осуществляют путем ультразвуковой доплеровской эхолокации кровотока на выбранном участке сердечно-сосудистой системы, определения проекций вектора скорости кровотока и вычисления скорости кровотока, при этом эхолокацию кровотока на выбранном участке проводят не менее чем тремя некомпланарными зондирующими ультразвуковыми лучами, установленными под углами относительно выбранного участка сердечнососудистой системы в диапазоне от 0 до ±80°, измеряют углы ориентации выбранного участка кровотока относительно зондирующих ультразвуковых лучей и доплеровские сдвиги частот по каждому каналу измерения и вычисляют скорость кровотока. RU 2246896, МПК А61В 5/026 (2000.01) А61В 8/06 (2000.01).
Недостатками способа являются низкая точность определения продольной составляющей скорости кровотока (из-за проявления методических погрешностей измерения - до десятков процентов), невысокая точность определения поперечных составляющих скорости кровотока (в перпендикулярных направлениях относительно зондирующего УЗ-луча), обусловленная большими погрешностями в определении ширины УЗ-луча, а также ограниченность области применения предлагаемого способа (по прототипу) режимами ламинарного течения жидкости. В частности, последний недостаток прототипа не позволит использовать его для тех участков ССС, где режим кровотока турбулентный (аорта, артерии, артериолы, вены и венулы), а не ламинарный (капилляры). Способ имеет узкую область применения и ограничен на практике по режиму течения жидкости.
Наиболее близким по техническому решению является принятый за прототип способ диагностики ишемического поражения органа зрения (RU 2152172, МПК А61В 8/06(2000.01)).
Способ относится к медицине, в частности к офтальмологии. Проводят ультразвуковую доплерографию глазничной артерии обоих глаз. Оценивают пиковую систолическую и среднюю скорости кровотока, индекс резистентности и пульсовой индекс. Сравнивают эти показатели с нормой. При асимметрии пиковой систолической и средней скоростей на 40-50% снижении пульсового индекса и увеличении индекса резистентности в одном из глаз диагностируют нарушение кровообращения в этом глазу. Способ дает возможность неинвазивной оценки состояния кровотока и сосудистой стенки глазничной артерии.
Недостатком известного способа диагностики является значительная продолжительность исследования из-за того, что исследованию кровотока подвергают множество сосудов, которое осуществляют в несколько этапов, с другой стороны, данный способ не предусматривает определение состояния стенок кровеносных сосудов, что значительно снижает достоверность диагностики заболевания, а также этот способ не позволяет определить ишемическое состояние головного мозга.
Задачей настоящего изобретения является сокращение продолжительности исследования, повышение точности диагностики заболевания и обеспечение мобильности измерений и диагностики.
Технический результат - сокращение продолжительности исследования, повышение точности диагностики заболевания и обеспечение мобильности измерений и диагностики.
Поставленная задача достигается за счет того, что в способе определения ишемического состояния головного мозга, включающем исследование кровообращения портативным методом допплерографии, в измерение скорости и направления кровотока проводят на контр алатеральных экстра-интракраниальных переорбитальных артериальных анастомозах головного мозга на уровне угловой и надблоковой артерий (межсистемный артериальный анастомоз), проходящих около каждой орбиты, путем локации сосуда под углом 30°-40°, учитывая анатомические особенности расположения сосуда, причем измерение осуществляют при помощи устройства, позволяющего позиционировать ультразвуковые датчики-излучатели в определенном положении, затем сравнивают показатели измерения скорости и направления кровотока в правом анастомозе с результатами измерения скорости и направления кровотока в левом анастомозе и далее производится сравнение измерений с нормой и, если скорости и направления кровотока отличаются в правом и левом анастомозах и не соответствуют общей норме или персональной норме у конкретного пациента, диагностируют признаки ишемии головного мозга.
Устройство для определения ишемического состояния головного мозга представляет собой измерительно-вычислительный комплекс скорости и направления кровотока, на несущем элементе которого расположены крепления ультразвуковых датчиков-излучателей, измерительный блок с двумя ультразвуковыми датчиками-излучателями допплерографии и электронный блок, включающий в себя схему генерации сигнала, схему обработки сигнала, устройство индикации, устройство передачи сигнала, причем крепления ультразвуковых датчиков-излучателей установлены с возможностью конструктивной настройки положения персонально для каждого человека. Несущий элемент может быть выполнен в форме оправы для очков.
Определение скорости и направления кровотока проводится методом допплерографии на контралатеральных экстра-интракраниальных переобритальных артериальных анастомозах головного мозга на уровне угловой и надблоковой артериях, проходящих около каждого глаза, за счет чего сокращается продолжительность исследования. Способ осуществляют путем локации сосуда под углом 30-40°, учитывая анатомические особенности расположения сосуда. Проводится измерение скорости и направления кровотока, затем сравнивают показатели измерения скорости и направления кровотока в правом анастомозе с результатами измерения скорости и направления кровотока в левом анастомозе и далее производится сравнение измерений с нормой и, если скорости и направления кровотока отличаются в правом и левом анастомозах и не соответствуют общей норме или персональной норме у конкретного пациента, диагностируют признаки ишемии головного мозга, за счет чего повышается точность диагностирования заболевания. Общая норма составляет в физиологических условиях 50-55 мл крови на 100 г вещества мозга в минуту у взрослого пациента. Также может быть установлена персональная норма предварительными замерами исходной гемодинамики. В дальнейшем персональная норма может использоваться для сравнения результатов измерения. Данное наблюдение и измерение скоростей и направлений кровотока в головном мозге можно использовать для определения ишемического состояния головного мозга неинвазивным способом. Преимущества способа возможность выполнить превентивные меры против развития ишемии головного мозга, так как данный метод регистрирует самое начало процесса. Способ позволяет создать мобильное и портативное устройство для длительного ношения пациентом и долговременного мониторирования его мозгового кровотока при разных физических и психоэмоциональных состояниях, что обеспечивает измерение вне стационара. Для ишемического инсульта установлены универсальные закономерности реагирования головного мозга на последовательное хронологическое снижение мозгового кровотока и введены понятия «ядерной» зоны ишемии и «ишемической полутени» - пенумбры - функционально измененной, но жизнеспособной и потенциально восстановимой области мозга, то есть зоны парабиоза. Фактор времени является определяющим в ходе трансформации зоны пенумбры в инфаркт головного мозга (некроз). Другими словами, в клинике инсульта существует короткое (около 4 часов), «терапевтическое окно», в течении которого возможно медицинское влияние с целью уменьшения зоны инфаркта, борьбы с отеком головного мозга, коррекция сосудистых и метаболических реакций.
Среди методов обследования сосудистого русла головы и шеи особое место занимают ультразвуковые методы. В качестве основного метода измерения применяется метод допплерографии. Широкое внедрение их в клиническую практику связано с простотой метода, безопасностью, относительно низкой стоимостью, наглядностью получаемых результатов.
Для достижения названного технического результата предлагается реализация устройства работающего на эффекте Доплера, позволяющего позиционировать датчики в заданной позиции для точного измерения скорости и направления кровотока, представляющее собой измерительно-вычислительный комплекс, состоящий из устройства крепления на голове человека, выполненное в форме оправы для очков, устройство крепления и настройки ультразвуковых датчиков, измерительного блока с ультразвуковыми излучателями-датчиками и электронного блока, в состав которого входят схема генерации сигнала, схема обработки сигнала, устройство индикации, устройство передачи сигнала.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими изображениями:
На Фиг. 1 показано расположение артерий лица, где: 1 - дорсальная артерия носа, 2 - угловая артерия. Указанные артерии позволяют использование заявленного прибора и несут в себе нужную информацию.
На Фиг. 2 изображена схема устройства, где:
А - несущий элемент,
Б - датчик ультразвуковой допплерографии, с радиопередающим устройством;
X - положение датчика для угловой артерии;
Y - Положение датчика для дорсальной артерии.
Так как анатомические параметры лица и положение артерий могут отличаться у разных людей, то предлагается система конструктивной настройки положения датчиков персональной для каждого человека.
Преимуществами данного устройства являются возможность определения ишемического состоянии не только для пораженных органов зрения, но и для головного мозга, так же что анализируется не только скорость, но и направление кровотока и важным отличием является то, что используется два датчика доплерографии для измерения в двух анастомозах, что повышает точность исследований.
Способ позволяет определить ишемическое состояние головного мозга, произвести измерение скорости и направления кровотока вне стационара и диагностировать состояние пациента.
1. Способ определения ишемического состояния головного мозга, включающий допплерографическое исследование кровообращения, в котором приводят измерение скорости и направления кровотока на контралатеральных экстра-интракраниальных периорбитальных артериальных анастомозах головного мозга посредством локации сосудов под углом ультразвуковыми датчиками-излучателями с учетом анатомических особенностей расположения сосудов, сравнение измеренных скорости и направления кровотока в правом анастомозе с измеренными скоростью и направлением кровотока в левом анастомозе и с нормой и, если скорости и направления кровотока отличаются в правом и левом анастомозах и не соответствуют общей норме или персональной норме у конкретного пациента, диагностируют наличие признаков ишемии головного мозга, отличающийся тем, что измерение скорости и направления кровотока проводят на уровне угловой и надблоковой артерий, проходящих около каждой орбиты путем локации сосуда под углом 30-40°, а ультразвуковые датчики-излучатели устанавливают в заданной позиции посредством креплений, расположенных на несущем элементе в виде оправы для очков и выполненных с возможностью настройки положения датчиков на уровне угловой и надблоковой артерий с учетом персонального пациента.
2. Устройство для определения ишемического состояния головного мозга, содержащее установленные на несущем элементе, выполненном в виде оправы очков, два ультразвуковых датчика-излучателя с измерительным блоком, работающие в допплеровском режиме, электронный блок, выполненный с возможностью измерения скорости и направления кровотока и включающий схему генерации сигнала, схему обработки сигнала, устройство передачи сигнала и устройство индикации, отличающееся тем, что ультразвуковые датчики-излучатели снабжены креплениями, расположенными на несущем элементе, выполненными с возможностью изменения положения датчиков-излучателей для угловой и надблоковой артерий с учетом персонального пациента.
