Способ персонализированного нейромониторинга внутричерепного давления и устройство для его реализации
Группа изобретений относится к области медицины, а именно к нейрохирургии и реаниматологии, и может быть использована для персонализированного нейромониторинга внутричерепного давления. На фоне постоянного мониторинга осуществляют измерение внутричерепного давления (ВЧД) и амплитуды волновых колебаний ВЧД на частоте пульса до и после скачкообразного изменения объема содержимого интракраниального пространства на известную величину. Затем рассчитывают линейный тренд зависимости амплитуды колебаний ликворного давления при давлении большем 15 ммHg и среднее значение амплитуды колебаний ВЧД, отклоняющихся от линейного тренда более чем на 50%. Определяют значение давления декомпенсации Рд для конкретного пациента, определяют амплитуду колебаний ВЧД при давлении декомпенсации Ад, рассчитывают прогноз изменения краниоспинального комплайнса в зависимости от ВЧД и давление Pr, соответствующее 50% снижению краниоспинального комплайнса для конкретного пациента. Постоянно для каждого момента времени измеряют среднее значение ВЧД и сравнивают его с Pr. Устройство для персонализированного нейромониторинга внутричерепного давления включает корпус, расположенную внутри него электронную вычислительную плату, а также соединенные с ним дисплей, разъемы для подключения датчиков и модуль обработки сигналов. Способ и устройство обеспечивают определение персонализированного значения ВЧД для конкретного пациента, а также мониторинг ВЧД на основе персонализированного значения ВЧД за счет установки уровней выхода параметров мониторинга за пределы допустимого с учетом персонализированных параметров краниоспинальной системы конкретного пациента. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 5 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области медицины, а именно к нейрохирургии и нейрореаниматологии, и может быть использовано для уточнения диагноза и тактики нейрохирургического лечения нарyшения ликворообращения различной этиологии, а также для контроля динамики внутричерепного давления и краниоспинального комплайнса с целью уменьшения времени реакции на патологические изменения при развитии декомпенсации и гипертензионно-дислокационного синдрома.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Нейромониторинг - это совокупность специфических методов оценки состояния головного мозга // Издания Российской академии наук. 2019. А.В. Мельников. КУРС ... С.С. Петриков, А.А. Солодов. Нейромониторинг. (pdf, 485 Kб) В.О. Подрыга, С.В. http://www.ras.ru › issues › collections).
Главные методы нейромониторинга - мониторинг внутричерепного давления (ВЧД) и краниоспинального комплайнса (КК) (http://omb.kiev.ua/medicinskoe-oborudovanie/ 91.html).
Мониторинг ВЧД и КК - с точки зрения доказательной медицины - разновидность диагностики, подразумевающей непрерывное или периодическое определение количественных характеристик краниоспинальной системы с последующим сравнением полученных результатов со среднестатистическими данными для оценки их динамики. // Белкин А.А., Зислин Б.Д., Доманский Д.С. Мониторинг краниоспинального комплайнса при церебральной недостаточности // Анестезиология и реаниматология. - 2010. - № 2. - С. 34–36).
Цель мониторига ВЧД и КК - непрерывное получение количественных оценок этих параметров и фиксация момента времени достижения их величин, заданных (допустимых) среднестатистических величин, определяемых субъективно в соответствии с полом, возрастом и т.п.
Персонализированный нейромониторинг - с точки зрения доказательной медицины - разновидность диагностики, подразумевающей определение и прогнозирование присущих конкретному пациенту количественных характеристик краниоспинальной системы до начала мониторинга и использование этой информации для оценки их динамики (Самочерных К.А. // Персонализированная диагностика и нейрохирургическое лечение гидроцефалии и интракраниальных арохноидальных кист у детей// Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук. СПб, 2018, 43 стр.).
Цель персонализированного мониторинга ВЧД и КК – оценка персонализированных параметров КСС для конкретного пациента до начала нейромониторинга, осуществление прогностического расчета поведения динамики параметров КСС при изменении ВЧД, установка персонализированных уровней - допустимых значений ВЧД и КК и допустимого отклонения от прогностического расчета, непрерывная количественная оценка параметров ВЧД и КК и фиксация момента времени достижения величин ВЧД и КК заданных (допустимых) персонализированных уровней для принятия решения врачом.
Краниоспинальный (craniospinalis; кранио- + лат. spina ость, позвоночник) - относящийся одновременно к черепу и позвоночнику (Медицинская энциклопедия// https://gufo.me/dict/medical_encyclopedia).
P-V зависимость - одна из основных характеристик краниоспинальной системы (КСС) человека, зависимость ВДЧ (P) от объема (V) содержимого КСС (Marmarou A, Shulman K, Rosende R. A Nonlinear Analysis of the Cerebrospinal Fluid System and Intracranial Pressure Dynamics. Journal of Neurosurgery. 1978; 48:332-344. https://doi.org/10.3171/jns.1978.48.3.0332). P-V зависимость является персонализированной характеристикой для каждого пациента.
Давление декомпенсации (Рд) - количественная характеристика КСС, соответствующая значению ВЧД в момент начала перехода КСС из компенсированного (нормального) в декомпенсированное состояние (Ю.А. Атисков, С.К. Акшулаков, А.А. Белкин, А.Н. Кондратьев, С.Н. Ларионов, Э.Т. Назаралиева, В.П. Ризнич, И.А. Саввина, И.Ш. Сафин, В.А. Хачатрян //КРАНИОСПИНАЛЬНЫЙ КОМПЛАЙНС – НОВЫЕ ПРИНЦИПЫ МОНИТОРИНГА ВНУТРИЧЕРЕПНОГО ДАВЛЕНИЯ// Анестезиология и реаниматология, 2020, №6, с. 37-43).
Давление декомпенсации является персонализированным параметром для каждого пациента
Упругость мозга (Е) - количественная характеристика КСС, определяемая как значение производной P-V зависимости 
в любой момент времени измерения t. Является функцией времени t и объема V содержимого КСС (интракраниального объема) (Ю.А. Атисков, С.К. Акшулаков, А.А. Белкин, Э.Т. Назаралиева, В.П. Ризнич, Ш.М. Сафин, И.Ш. Сафин, Б.В. Гайдар, В.А. Хачатрян //БИОМЕХАНИКА МОЗГА: МОНИТОРИНГ БИОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРАНИОСПИНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА// ISSN 2409-6601. Российский журнал биомеханики. 2020. Т. 24, № 2: 133–147). Упругость мозга и ее динамика является персонализированным параметром для каждого пациента.
Краниоспинальный комплайнс (С) - количественная характеристика КСС, определяемая как величина обратная упругости мозга (Е) и отражающая текущее состояние компенсаторных механизмов краниоцеребральной ауторегуляции по поддержанию постоянного уровня ВЧД на фоне роста одного или нескольких компонентов интракраниального пространства (объема). Является функцией времени t и объема V содержимого КСС (интракраниального объема) (Оценка краниоспинального комплайнса // Ю.А. Атисков, К.А. Самочерных, В.А. Хачатрян. Нейрохирургия. – №4. – 2017. С. 42-49). Краниоспинальный комплайнс и его динамика является персонализированным параметром для каждого пациента.
Нормальное значение краниоспинального комплайнса Сн = 1,1+0,12 мл/мм рт.ст. (ДОМАНСКИЙ Д.С. МОНИТОРИНГ КОМПОНЕНТОВ ЦЕРЕБРАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ВНУТРИЧЕРЕПНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ У БОЛЬНЫХ С ОСТРОЙ ЦЕРЕБРАЛЬНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Екатеринбург – 2007 //http://elib.usma.ru/bitstream/usma/905/1/USMU_Thesis_2007_006.pdf / стр. 13).
Среднестатистическое значение ВЧД составляет 7,5 мм рт.ст. для детей и 15 мм рт.ст. для взрослых.
Минимальное и максимальное давление Рмин и Рмакс - предельно допустимые физиологические значения ВЧД в зависимости от возраста, пола и т.п., установленные соответствующими нормативными актами (https://ru.wikipedia.org/wiki/Внутричерепное_давление#:). Как правило, максимальное допустимое ВЧД составляет 9,5 мм рт.ст. для детей и 30 мм рт.ст. для взрослых, а минимальное допустимое ВЧД составляет 5 мм рт.ст. для детей и 7 мм рт.ст. для взрослых.
Индекс PVI - количественная характеристика КСС, определяемая как произведение краниоспинального комплайнса (С) и текущего значения ВЧД (Р) (Аnthony Marmarou, ph.d., Kenneth Shulman, m.d., and James Lamorgese, m.d. /Compartmental analysis of compliance and outflow resistance of the cerebrospinal fluid system J. Neurosurg./ Volume 43 / November, 1975 pp.523-534).
Индекс PVI и его динамика является персонализированным параметром для каждого пациента. Оценка индекса PVI осуществляется при ликвородинамическом тесте.
Положительный ликвородинамический тест (ПЛД) - Введение в интракраниальное пространство дополнительного объема dVб (как правило от 1 до 4 мл 0,9% раствора NaCl или специальный балонно-болюсный датчик с управляемым от аппаратуры дискретным изменением объема датчика) (Аnthony Marmarou, ph.d., Kenneth Shulman, m.d., and James Lamorgese, m.d. /Compartmental analysis of compliance and outflow resistance of the cerebrospinal fluid system J. Neurosurg./ Volume 43 / November, 1975 pp.523-534).
Отрицательный ликвородинамический тест (ОЛД) - Выведение из интракраниального пространства известного объема ликвора dVб (или с использованием специального балонно-болюсного датчика с управляемым от аппаратуры дискретным изменением объема датчика) (Аnthony Marmarou, ph.d., Kenneth Shulman, m.d., and James Lamorgese, m.d. /Compartmental analysis of compliance and outflow resistance of the cerebrospinal fluid system J. Neurosurg./ Volume 43 / November, 1975 pp.523-534).
Монитор – контролирующее или видеоконтролирующее устройство (Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка: 80000 слов и фразеологий выражений / РАН; Российский фонд культуры; - 2-е изд., испр. и доп. - М.: АЗЪ, 1994 - 928 с. стр. 357).
Линейный тренд двух параметрического процесса по массиву точечных оценок (Yi, Xi) - результат простейшей аппроксимации линейным уравнением Y=Ах+В, исходной зависимости (Yi, Xi), i=1 …n, // https://www.altstu.ru/media/f/Tema5trend.pdf
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ количественной оценки краниоспинального комплайнса (КК) (A. Marmarou, Ph.D., Kenneth Shulman, M.D., and Roberto M. Rosende, M.D. A nonelinear analisis of cerebrospinal fluid system and intracranial pressure dynamics. J. Neurosurg. 1978, Vol.8, p.332-336).
Способ осуществляется следующим образом.
- На фоне постоянного мониторинга ВЧД (Р) в выбранный произвольный момент времени to измеряют значение давления Ро.
- Сразу после этого в интракраниальное пространство вводят известный дополнительный объем dVб (как правило, от 1 до 4 мл 0,9% раствора NaCl или специальный балонно-болюсный датчик с управляемым от аппаратуры известным дискретным изменением объема датчика), затем сразу измеряют конечное значение давления Рк.
- Рассчитывают значение индекса PVI по формуле:
- Рассчитывают значение КК для давления Рср по формуле:
Значение Со считают количественной оценкой КК для момента времени to и давления Рср=(Ро+Рк)/2. Для получения следующего значения величины КК вышеуказанные действия повторяют.
Недостатки способа:
- Способ требует необходимости введения некоторого известного объема dVб каждый раз для получения одного значения (очередной оценки) величины КК, что соответственно увеличивает травматичность получения оценки КК.
- У способа существенная длительность между оценками КК (от десятков секунд и более).
- Способ имеет снижение точности оценки КК с увеличением объема dVб из-за нелинейного характера зависимости давления от объема и, как следствие, существование порочного круга: для увеличения точности оценки КК необходимо уменьшать объем dVб, уменьшение объема dVб приводит к необходимости более частой оценки КК для предотвращения пропуска точки декомпенсации, это приводит в свою очередь к увеличению времени оценки КК и, как следствие, к увеличению травматичности.
- Способ не позволяет осуществлять персонализированный мониторинг ВЧД и КК.
Известен способ, реализованный в мониторе Шпигельберга (Spiegelberg©, Германия, http://spiegelberg-rus.ru/), позволяющий оценивать внутричерепное давление и краниоспинальный комплайнс дискретно во времени. Способ, реализованный в мониторе Шпигельберга, заключается в том, что:
1. Периодически, через заданный промежуток времени dt (до единиц секунд) изменяют объем (V) содержимого интракраниального пространства на известную постоянную величину объема dVб=const (автоматически вводят и выводят dVб до 0.2 мл).
2. Осуществляют измерение значения ВЧД до (Pн) и после (Pк) изменения объема.
3. Осуществляют измерение краниоспинального комплайнса по результатам одного введения-выведения С=dVб/(Pк-Pн).
4. Сразу же повторяют п.1-3 до 200 раз.
5. Дискретно оценивают КК как среднестатистическое значения множества измерений за время до 200*dt.
Недостатки способа:
- способ не позволяет осуществлять мониторинг КК, поскольку интервал между дискретными измерениями Сд составляет единицы минут, то есть с использованием способа, реализованного в мониторе Шпигельберга, невозможно непрерывное измерение (мониторинг) краниоспинального комплайнса;
- способ полyчения информации при каждом дискретном измерении травматичен, так как требует каждый раз введения выведения объема содержимого интракраниального пространства на известную величину dVб;
- способ не позволяет осуществлять персонализированный мониторинг ВЧД и КК.
Наиболее близким к заявляемому способу является «Способ количественной оценки мозгового комплайнса» (Патент RU 2474380 С1 2474380 от 10.02.2013 г.), заключающийся в том, что:
1) осуществляют постоянный мониторинг ВЧД (измерение значения ВЧД Pi с частотой много больше частоты пульса, где i=0…N, N - количество измерений Pi);
2) скачкообразно изменяют объем содержимого интракраниального пространства на известную величину dVб;
3) осуществляют постоянный мониторинг ВЧД (измерение значения ВЧД Pi с частотой много больше частоты пyльса, где i=0…N, N- количество измерений Pi);
4) измеряют ВЧД до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства;
5) однократно дискретно оценивают КК по классической математической модели оценки краниоспинального комплайнса и параметров ликворообращения, предложенной А. Marmorou (A. Marmarou, Ph.D,. KennethShulman, M.D. and Roberto M. Rosende, M.D. A nonelinear analisis of cerebrospinal fluid system and intracranial pressure dynamics // J. Neurosurg. Vol.8, Mart, 1978, рр.332-336);
6) измеряют амплитуду (Аi) волновых колебаний Pi на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства;
7) рассчитывают величину изменения объема интракраниального содержимого (dVп) на частоте пульса (эквивалент пульсового объема (ЭПО));
8) для каждого момента времени ti измеряют среднее значение ВЧД Pi, амплитуду (Аi) волновых колебаний ВЧД и осуществляют непрерывную количественную оценку мозгового (краниоспинального) комплайнса Ci.
Способ-прототип позволяет осуществлять количественное измерение значений Pi и Ci (измерение значения ВЧД и КК с частотой много больше частоты пульса, где i=0…N, N- количество измерений Pi) и сравнение получаемых результатов мониторинга с известными и заранее установленными допустимыми среднестатистическими величинами для принятия решения врачом (мониторинг ВЧД и КК).
Недостатки способа
Способ прототип не позволяет осуществлять персонализированный мониторинг ВЧД. Для каждого момента времени ti для принятия решения о необходимости изменения тактики лечения возможно сравнение значение Pi с выбранными субъективно допустимыми значениями (порогами), которые являются среднестатистической величиной и устанавливаются субъективно в зависимости от возраста, пола и т.п. В связи с этим, одни и те же установленные допустимые значения для разных пациентов могут быть слишком высокие, что приведет к запоздалой реакции персонала, либо слишком низкие, что может привести к ложной тревоге.
Техническая проблема заключается в необходимости разработки способа персонализированного нейромониторинга, обеспечивающего снижение травматичности и увеличение прогностической значимости результатов мониторинга за счет установки уровней выхода параметров мониторинга за пределы допустимого с учетом персонализированных параметров КСС конкретного пациента, что позволит уменьшить время реакции врача на патологические изменения.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технический результат состоит в обеспечении возможности персонализированного нейромониторинга ВЧД по заданному уровню краниоспинального комплайнса.
Технический результат достигается тем, что в способе персонализированного нейромониторинга ВЧД, в ходе которого осуществляют постоянный мониторинг внутричерепного давления Pi, включающий измерение значения Pi с частотой, существенно превышающей максимально возможную частоту пульса (как правило, с частотой от 32 до 256 измерений Pi в секунду), где i=0….N, N- количество измерений Pi, осуществляют болюсный ликвородинамический тест и осуществляют измерение амплитуды Аi волновых колебаний Pi на частоте пульса, согласно изобретению фиксируют все получаемые значения Рi и Аi, i=0….N, N- количество измерений Рi,
затем из массива получаемых измерений Pi выбирают начальное давление P0 в момент времени t0, затем сравнивают давление P0 с Рмин и Рмакс для данной группы пациентов,
затем проводят болюсные ликвородинамические тесты с целью достижения Pмин и Pмакс, после чего с помощью дополнительного болюсного ликвородинамического теста достигают значения Pi в диапазоне между Pмин и Pмакс, и прекращают выполнение болюсных ликвородинамических тестов,
после этого из массива измеренных пар значений Мi (Аi, Pi), i = 0 … N, выделяют массив Mj (Aj, Pj) со значениями 20 мм рт.ст. > Pj > 15 мм рт.ст. и оставшийся массив Mk (Ak, Pk), (J+K=N),
подсчитывают количество пар J значений (Aj, Pj),
рассчитывают линейный тренд Y=D*X+B масcива измерений (Аj, Pj),
после чего формируют массив линейного тренда амплитуды пульсовой волны, Mлт.i = (D*Pi+B, Рi), i= 0 … N,
из массива Mk (Ak, Pk) выделяют массив Мs(As, Ps), если (Ак – 1.5*(D*Xk+B)) > 0), то As=Ак s=1…S,
далее находят среднее значение Аср в массиве Мs(As, Ps) и
формируют массив горизонтального тренда амплитуды пульсовой волны Мгт (Аср, Pi), i= 0 … N,
затем формируют массив Gi (dАп i, Pi) из разностей значений линейного тренда амплитуды пульсовой волны Mлт.i = (D*Pi+B, Рi) и значений горизонтального тренда Мгт (Аср., Pi) по формуле: Gi = (((D*Xi+B)-Аср),Рi) i= 0 … N,
при этом в массиве Gi находят элемент с минимальным значением (D*Xi+B)-Аср и запоминают значение iмин,
значение Piмин в массиве Mлт.i= (D*Pi+B, Рi) принимают за оценку персонализированного параметра Рд - давление декомпенсации,
значение D*Piмин+B в массиве Mлт.i=(D*Pi+B, Рi) принимают за оценку значения амплитуды пульсовой волны в нормальном состноянии Ад= D*Piмин+B,
затем формируют массив прогноза изменения оценки Е упругости от изменения давления Епрог.i:
Е прог.i = (Аср. / 1.1*Aд, Pi), при i = 0 … мин,
Е прог.i = ((D*Pi+B) / 1.1*Aд, Рi) при i = iмин+1 …. N,
далее рассчитывают массив прогноза изменения краниоспинального комплайнса от изменения давления С прог.i по формуле:
Спрог.i = 1/Е прог.i, где i= 0 … N,
затем в массиве прогноза изменения краниоспинального комплайнса находят значение Спрог.r = (1.1*Aд/(D*Pr+B), Рr), где 1.1*Aд/(D*Pr+B) =F, где F – уровень краниоспинального компалайнса для определения персонализированного значения внутричерепного давления Рr (F = 0… 1), как правило значение F выбирают на уровне половины значения нормальной величины краниоспинального комплайнса и выше (от 0.55 до 1.1) и значение Рr принимают равным порогу, который необходимо установить для осуществления персонализированного мониторинга внутричерепного давления,
после чего для каждого момента времени ti измеряют среднее значение внутричерепного давления Pi и сравнивают ее с давлением Рr, являющимся персонализированной характеристикой пациента.
Технический результат также достигается с помощью устройства персонализированного нейромониторинга ВЧД, реализующего способ персонализированного нейромониторинга ВЧД и включающего корпус, расположенную внутри него электронную вычислительную плату, а также соединенные с ней дисплей, разъемы для подключения датчиков и модуль обработки сигналов, которое согласно изобретению выполнено с возможностью расчета давления декомпенсации с помощью электронной вычислительной платы или модуля обработки сигналов.
В предпочтительном варианте реализации линейный тренд Y=D*X+B масcива измерений (Аj, Pj) рассчитывают по формуле:
,
где хi=Pj, yi=Аj, n=J.
Также в предпочтительном варианте реализации изобретения болюсные ликвородинамические тесты с целью достижения Pмин и Pмакс, а также последующего достижения Pi в диапазоне между Pмин и Pмакс проводят следующим образом:
если начальное давление P0 находится в диапазоне между Pмин и Pмакс, осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом ВЧД Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмакс, причем если Рi<Рмакс, то положительный болюсный ликвородинамический тест повторяют, а если Pi>Pмакс, то осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест и при Рi>Pмин, повторяют отрицательный болюсный ликвородинамический тест, а при Pi<Pмин осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест и сравнивают значение Pi с P0, если Pi<P0, повторяют положительный болюсный ликвородинамический тест до первого достижения, Pi>=P0;
если начальное давление P0<Pмин, осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом ВЧД Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмакс, причем если Рi<Рмакс, то положительный болюсный ликвородинамический тест повторяют, а если Pi>Pмакс, то осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест и при необходимости повторяют его до достижения значения Pi равного или близкого к среднестатистическому ВЧД для пациентов данной группы;
если начальное давление P0>Pмакс, осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом внутричерепного давления Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмин, причем если Рi>Рмин, то отрицательный болюсный ликвородинамический тест повторяют, а если Pi<Pмин, то осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест и при необходимости повторяют его до достижения значения Pi равного или близкого к среднестатистическому ВЧД для пациентов данной группы.
Способ персонализированного нейромониторинга ВЧД обеспечивает снижение травматичности и увеличение прогностической значимости результатов мониторинга за счет установки уровней выхода параметров мониторинга за пределы допустимого с учетом персонализированных параметров КСС конкретного пациента, что позволит уменьшить время реакции врача на патологические изменения.
Следует отметить, что при реализации заявляемого способа учитывают следующие физиологические значения предельно допустимого ВЧД. Как правило, максимальное допустимое ВЧД составляет 9,5 мм рт.ст. для детей и 30 мм рт.ст. для взрослых, а минимальное допустимое ВЧД составляет 5 мм рт.ст. для детей и 7 мм рт.ст. для взрослых.
Кроме того, изменение объема содержимого интракраниального пространства осуществляют как правило на величину в диапазоне от 1 до 4 мл. Конкретное значение зависит от клинической картины и начального ВЧД. Например, если ВЧД ближе к максимально допустимому, врач может выбрать меньшую величину.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Устройство персонализированного нейромониторинга ВЧД поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена его блок-схема, а на фиг. 2 – фотография устройства.
Устройство персонализированного нейромониторинга ВЧД содержит корпус 1, внутри которого размещены электронная вычислительная плата 2, дисплей 3 (выполнен таким образом, чтобы сторона отображения снаружи корпуса 1), разъем 4 для кабеля электрического питания, разъемы 5-8 для подключения датчиков, разъем USB 9, аудиопроцессор 10 и блок электрического питания 11. Также устройство персонализированного нейромониторинга содержит динамик 12 и клавиатуру 13. Кроме того, внутри корпуса расположен модуль обработки сигналов 14. Блок электрического питания 11 включает последовательно соединенные между собой модуль 15 с EMI-фильтром и выпрямителем, модуль 16 с выпрямителями и фильтрами, импульсный преобразователь питания 17 и модуль 18 с выпрямителями и фильтрами. Со стороны модуля 15 блок электрического питания 11 соединен с разъемом для кабеля электрического питания 4, а со стороны модуля 18 – с электронной вычислительной платой 2. Модуль обработки сигналов 14 содержит DC/DC преобразователь 19, аналого-цифровой преобразователь 20, микрокомпьютер 21 и приёмопередатчик 22. Дисплей 3 соединен с электронной вычислительной платой 2 и блоком электрического питания 11. Модуль 14 соединен с электронной вычислительной платой 2 и дисплеем 3, а также с разъемами 5-8 (через преобразователь 20 и микрокомпьютер 21). Разъем USB 9 соединен с электронной вычислительной платой 2. Также электронная вычислительная плата 2 соединена с аудиопроцессором 10, который соединен с динамиком 12. В качестве электронной вычислительной платы 2 может быть использован одноплатный компьютер ECM-BYT2 Intel® Celeron®/Atom™ SoC Processors J1900/E3845 3.5” Micro Module или его аналоги. При этом модуль обработки сигналов 14 выполнен с возможностью расчета давления декомпенсации согласно заявляемому изобретению, а клавиатура 13 оснащена кнопками для управления устройством, в том числе для регулирования режима отображения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для осуществления способа используют устройство для персонализированного нейромониторинга внутричерепного давления. Для этого подсоединяют сетевой кабель в разъем 4 для кабеля электрического питания, и подсоединяют датчики ВЧД к разъемам 5-8. Затем включают устройство и настраивают его (вводят необходимые данные пациента и т.д.). Далее на дисплее 3 устройства отображаются результаты измерения. При необходимости врач может регулировать режим отображения с помощью кнопок на дисплее 3. Затем начинают постоянный мониторинг внутричерепного давления Pi, включающий измерение значения Pi с частотой, существенно превышающей частоту пульса, где i=0….N, N - количество измерений Pi, производят скачкообразное изменение объема содержимого интракраниального пространства на известную величину dVб, осуществляют измерение амплитуды Аi волновых колебаний Pi на частоте пульса до и после изменения объема содержимого интракраниального пространства. Причем в процессе мониторинга фиксируют все получаемые значения Рi и Аi, i=0…N, N- количество измерений Рi, затем из массива получаемых измерений Pi выбирают начальное давление P0 в момент времени t0. Затем сравнивают давление P0 с Рмин и Рмакс для данной группы пациентов, после чего действуют в зависимости от результатов сравнения по одному из следующих сценариев:
1. Если начальное давление P0 находится в диапазоне между Pмин и Pмакс, осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом ВЧД Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмакс, причем если Рi<Рмакс, то положительный болюсный ликвородинамический тест повторяют, а если Pi>Pмакс, то осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест и при Рi>Pмин, повторяют отрицательный болюсный ликвородинамический тест, а при Pi<Pмин осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест и сравнивают значение Pi с P0, если Pi<P0, повторяют положительный болюсный ликвородинамический тест до первого достижения, Pi>=P0.
2. Если начальное давление P0<Pмин, осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом ВЧД Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмакс. Если Рi<Рмакс, то положительный болюсный ликвородинамический тест повторяют (до достижения Pi>Pмакс), а если Pi>Pмакс, то осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест и при необходимости повторяют его до достижения значения Pi равного или близкого к среднестатистическому ВЧД для пациентов данной группы.
3. Если начальное давление P0>Pмакс, осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом внутричерепного давления Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмин. Если Рi>Рмин, то отрицательный болюсный ликвородинамический тест повторяют (до достижения Pi<Pмин), а если Pi<Pмин, то осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест и при необходимости повторяют его до достижения значения Pi равного или близкого к среднестатистическому ВЧД для пациентов данной группы.
Далее из массива измеренных пар значений Мi (Аi,Pi), i = 0 … N, выделяют массив Mj (Aj, Pj) со значениями 20 мм рт.ст. > Pj > 15 мм рт.ст. и оставшийся массив Mk (Ak, Pk), (J+K=N),
подсчитывают количество пар J значений (Aj, Pj),
рассчитывают линейный тренд Y=D*X+B масcива измерений (Аj, Pj) по формуле:
,
где хi=Pj, yi=Аj, n=J,
после чего формируют массив линейного тренда амплитуды пульсовой волны, Mлт.i = (D*Pi+B, Рi), i= 0 … N,
из массива Mk (Ak, Pk) выделяют массив Мs (As, Ps), если (Ак – 1.5*(D*Xk+B)) > 0), то As= Ак s=1…S,
далее находят среднее значение Аср в массиве Мs(As, Ps) и
формируют массив горизонтального тренда амплитуды пульсовой волны Мгт (Аср., Pi), i= 0…N,
затем формируют массив Gi(dАп i, Pi) из разностей значений линейного тренда амплитуды пульсовой волны Mлт.i= (D*Pi+B, Рi) и значений горизонтального тренда Мгт (Аср., Pi) по формуле: Gi = (((D*Xi+B)-Аср), Рi) i= 0 … N,
при этом в массиве Gi находят элемент с минимальным значением (D*Xi+B)-Аср и запоминают значение iмин,
значение Piмин в массиве Mлт.i = (D*Pi+B, Рi) принимают за оценку персонализированного параметра Рд – давление декомпенсации,
значение D*Piмин+B в массиве Mлт.i = (D*Pi+B, Рi) принимают за оценку значения амплитуды пульсовой волны в нормальном состноянии Ад = D*Piмин+B,
затем формируют массив прогноза изменения оценки Е упругости от изменения давления Епрог.i:
Е прог.i = (Аср. / 1.1*Aд, Pi), при i = 0 ….. iмин,
Е прог.i = ((D*Pi+B)/ 1.1*Aд, Рi) при i = iмин+1 ….. N,
далее расчитывают массив прогноза изменения краниоспинального комплайнса от изменения давления С прог.i по формуле:
Спрог.i = 1/Е прог.i, где i= 0 … N,
затем в массиве прогноза изменения краниоспинального комплайнса находят значение Спрог.r = (1.1*Aд/(D*Pr+B), Рr), где 1.1*Aд/(D*Pr+B)=F, где F – уровень уменьшения краниоспинального компалайнса для определения персонализированного значения внутричерепного давления Рr (F=0…1), как правило значение F выбирают на уровне половины значения нормальной величины краниоспинального компалйнса и выше (от 0.55 до 1.1) и значение Рr принимают равным порогу, который необходимо установить для осуществления персонализированного мониторинга внутричерепного давления,
после чего для каждого момента времени ti измеряют среднее значение внутричерепного давления Pi и сравнивают ее с давлением Рr, являющимся персонализированной характеристикой пациента. При достижении Pi=Pr электронная вычислительная плата 2 с помощью аудиопроцесора 10 и динамика 12 воспроизводит сигнал для привлечения внимания медицинского персонала, причем на дисплее 3 может быть, дополнительно появляется сообщение о превышении давления Pr. Все вычисления согласно заявляемому способу вплоть до получения значения Pr осуществляются устройством для персонализированного нейромониторинга ВЧД с помощью электронной вычислительной платы 2 и модуля обработки сигналов 14, при этом ликвородинамические тесты осуществляются врачом в интерактивном режиме.
Заявляемое изобретение поясняется примером.
Пациент М., 15 лет, диагноз: гипертензионная сообщающаяся поствоспалительная гидроцефалия. По результатам диагностических мероприятий было принято решение о проведение нейромониторинга ВЧД с помощью стандартных методов, указанных в соответствующих клинических рекомендациях. Далее с помощью заявляемого изобретения было осуществлено ретроспективное дублирование стандартных методов.
Результаты первой минуты мониторинга ВДЧ Pi и Аi, в том числе результаты скачкообразного изменения объема содержимого интракраниального пространства на известную величину (dVб=4 мл) представлены на фиг. 3. Начальное давление составляло Ро=14 в момент времени To=0 сек. Давление сразу после скачкообразного увеличения объема Рi = 25 мм рт.ст. Поскольку Рi<30 мм рт.ст. выполнен еще один положительный ликвородинамический тест. Давление сразу после второго ликвородинамического тест Рi =33 мм рт.ст. Поскольку Рi > 30 мм рт.ст. выполнено 3 отрицательных ликвородинамических теста, до тех пор, пока Рi не стал меньше 5 мм рт.ст. После чего путем проведения положительных ликвородинамических тестов давление приведено к уровню исходного давления Ро. Все получаемые значения Рi и Аi были зафиксированы. Линейный и горизонтальный тренды представлены на фиг. 4, давление декомпенсации составило 8 мм рт.ст. На фиг. 5 представлен график зависимости Ci мм рт.ст. от Pi мм рт.ст. Давление персонализированного порога было установлено на уровне 0.5 от уровня комплайнса и составило Рr = 12 мм рт.ст.
1. Способ персонализированного нейромониторинга внутричерепного давления, в ходе которого осуществляют постоянный мониторинг внутричерепного давления Pi, включающий измерение значения Pi с частотой, превышающей максимально возможную частоту пульса, где i=0….N, N - количество измерений Pi, осуществляют болюсный ликвородинамический тест и измерение амплитуды Аi волновых колебаний Pi на частоте пульса, отличающийся тем, что фиксируют все получаемые значения Рi и Аi, i=0….N, N - количество измерений Рi, затем из массива получаемых измерений Pi выбирают начальное давление P0 в момент времени t0, затем сравнивают давление P0 с Pмин и Pмакс для данной группы пациентов, затем проводят болюсные ликвородинамические тесты с целью достижения Pмин и Pмакс, после чего с помощью дополнительного болюсного ликвородинамического теста достигают значения ВЧД в диапазоне между Pмин и Pмакс, и прекращают выполнение болюсных ликвородинамических тестов,
после этого из массива измеренных пар значений Мi (Аi, Pi), i = 0 … N, выделяют массив Mj (Aj, Pj) со значениями 20 мм рт.ст. > Pj > 15 мм рт.ст. и оставшийся массив Mk (Ak, Pk), (J+K=N),
подсчитывают количество пар J значений (Aj, Pj),
рассчитывают линейный тренд Y=D*X+B массива измерений (Аj, Pj),
после чего формируют массив линейного тренда амплитуды пульсовой волны, Mлт.i = (D*Pi+B, Рi), i= 0 … N,
из массива Mk (Ak, Pk) выделяют массив Мs(As, Ps), если (Ак – 1.5*(D*Xk+B)) > 0), то As= Ак s=1…S,
далее находят среднее значение Аср в массиве Мs (As, Ps) и
формируют массив горизонтального тренда амплитуды пульсовой волны Мгт (Аср, Pi), i= 0 … N,
затем формируют массив Gi (dАп i, Pi) из разностей значений линейного тренда амплитуды пульсовой волны Mлт.i= (D*Pi+B, Рi) и значений горизонтального тренда Мгт (Аср, Pi) по формуле: Gi = (((D*Xi+B)-Аср), Рi) i= 0 … N,
при этом в массиве Gi находят элемент с минимальным значением (D*Xi+B)-Аср и запоминают значение iмин,
значение Piмин в массиве Mлт.i = (D*Pi+B, Рi) принимают за оценку персонализированного параметра Рд – давление декомпенсации,
значение D*Piмин+B в массиве Mлт.i = (D*Pi+B, Рi) принимают за оценку значения амплитуды пульсовой волны в нормальном состоянии Ад = D*Piмин+B,
затем формируют массив прогноза изменения оценки Е упругости от изменения давления Епрог.i:
Е прог.i = (Аср. / 1.1*Aд, Pi), при i = 0 … iмин,
Е прог.i = ((D*Pi+B) / 1.1*Aд, Рi) при i = iмин+1 … n,
далее рассчитывают массив прогноза изменения краниоспинального комплайнса от изменения давления С прог.i по формуле:
Спрог.i = 1/Е прог.i, где i= 0 … N,
затем в массиве прогноза изменения краниоспинального комплайнса находят значение Спрог.r = (1.1*Aд/(D*Pr+B), Рr), где 1.1*Aд/(D*Pr+B) = F, порог Pr персонализированного мониторинга ВЧД вычисляют с учетом того, что значение F устанавливают на уровне половины значения нормальной величины краниоспинального комплайнса,
после чего для каждого момента времени ti измеряют среднее значение внутричерепного давления Pi и сравнивают ее с давлением Рr, являющимся персонализированной характеристикой пациента,
при этом при этом частота измерений ВЧД, превышающая максимально возможную частоту пульса, соответствует диапазону от 32 до 256 измерений в секунду, а максимально допустимым физиологическим значениями ВЧД соответствуют Pмакс для детей 9,5 мм рт.ст. и 30 мм рт.ст. для взрослых, минимально допустимым физиологическим значением ВЧД соответствует Pмин - 5 мм рт.ст. для детей и 7 мм рт.ст. для взрослых, а среднестатистическому ВЧД для пациентов данной группы соответствуют значения 7,5 мм рт.ст. для детей и 15 мм рт.ст. для взрослых.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что линейный тренд Y=D*X+B масcива измерений (Аj, Pj) рассчитывают по формуле:
,
где хi=Pj, yi=Аj, n=J.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что болюсные ликвородинамические тесты с целью достижения Pмин и Pмакс, а также последующего достижения значения ВЧД в диапазоне между Pмин и Pмакс проводят следующим образом:
если начальное давление P0 находится в диапазоне между Pмин и Pмакс, осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом ВЧД Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмакс, причем если Рi<Рмакс, то положительный болюсный ликвородинамический тест повторяют, а если Pi>Pмакс, то осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест и при Рi>Pмин, повторяют отрицательный болюсный ликвородинамический тест, а при Pi<Pмин осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест и сравнивают значение Pi с P0, если Pi<P0, повторяют положительный болюсный ликвородинамический тест до первого достижения, Pi>=P0;
если начальное давление P0<Pмин, осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом ВЧД Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмакс, причем если Рi<Рмакс, то положительный болюсный ликвородинамический тест повторяют, а если Pi>Pмакс, то осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест и при необходимости повторяют его до достижения значения Pi равного или близкого к среднестатистическому ВЧД для пациентов данной группы;
если начальное давление P0>Pмакс, осуществляют отрицательный болюсный ликвородинамический тест с последующим постоянным мониторингом внутричерепного давления Pi, измерением амплитуды Ai волновых колебаний Pi на частоте пульса и сравнением значения Pi сразу после изменения объема с Рмин, причем если Рi>Рмин, то отрицательный болюсный ликвородинамический тест повторяют, а если Pi<Pмин, то осуществляют положительный болюсный ликвородинамический тест и при необходимости повторяют его до достижения значения Pi равного или близкого к среднестатистическому ВЧД для пациентов данной группы.
4. Устройство для персонализированного нейромониторинга внутричерепного давления, включающее корпус, расположенный внутри него электронная вычислительная плата, а также соединенные с ней дисплей, разъемы для датчиков внутричерепного давления и модуль обработки сигналов, отличающееся тем, что устройство выполнено с возможностью расчета давления декомпенсации согласно способу по п.1 с помощью электронной вычислительной платы или модуля обработки сигналов.
