EA044488B1 - Способ диагностики степени кровенаполненности биологических тканей и оценки параметров кровотока и лимфотока - Google Patents
Способ диагностики степени кровенаполненности биологических тканей и оценки параметров кровотока и лимфотока Download PDFInfo
- Publication number
- EA044488B1 EA044488B1 EA202200029 EA044488B1 EA 044488 B1 EA044488 B1 EA 044488B1 EA 202200029 EA202200029 EA 202200029 EA 044488 B1 EA044488 B1 EA 044488B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- blood flow
- patient
- blood
- fluorescence
- indocyanine green
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 title claims description 26
- 210000002751 lymph Anatomy 0.000 title description 12
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 title description 6
- 239000008280 blood Substances 0.000 title description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 title description 6
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 claims description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 9
- 238000013534 fluorescein angiography Methods 0.000 claims description 8
- 238000002583 angiography Methods 0.000 claims description 4
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 claims description 2
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 claims description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 6
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 6
- 230000036770 blood supply Effects 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 4
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 3
- 210000004324 lymphatic system Anatomy 0.000 description 3
- 208000032064 Chronic Limb-Threatening Ischemia Diseases 0.000 description 2
- 206010034576 Peripheral ischaemia Diseases 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 2
- 238000009552 doppler ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000002587 lymphangiography Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 208000001072 type 2 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 238000007631 vascular surgery Methods 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010020565 Hyperaemia Diseases 0.000 description 1
- 206010027476 Metastases Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000008589 Obesity Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001361 achilles tendon Anatomy 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 210000000544 articulatio talocruralis Anatomy 0.000 description 1
- 208000006673 asthma Diseases 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002795 fluorescence method Methods 0.000 description 1
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001255 hallux Anatomy 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000001926 lymphatic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001365 lymphatic vessel Anatomy 0.000 description 1
- 230000009401 metastasis Effects 0.000 description 1
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 1
- 235000020824 obesity Nutrition 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004393 prognosis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000000250 revascularization Effects 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 210000003371 toe Anatomy 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к способам флуоресцентной диагностики состояния кровеносной и лимфатической системы, определения кровенаполненности биологических тканей и оценки параметров кровотока и лимфотока с применением флуоресцентных красителей.
Флуоресцентные методы диагностики широко используются в различных отраслях медицины, таких как кардиология, онкология, офтальмология и др. Большие перспективы использования флуоресцентной диагностики также в таких направлениях, как трансплантология, сосудистая хирургия в бассейне артерий нижних конечностей, и оценка состояния кровотока у пациентов с длительно незаживающими ранами.
Локальное исследование параметров кровотока и лимфотока, а также их визуализация, необходимы для: оценки прогноза приживления трансплантируемой ткани, эпитализации раневых дефектов; своевременного выбора тактики лечения, при нарушениях лимфатической функции, при ожирении, диабете, астме; выявления путей метастазирования рака.
Известны общие физические и медико-биологические принципы и устройства для такой диагностики.
Известные и широко применяемые в клинике методы ангиографии с использованием КТ, МРТ, допплеровской ультрасонографии, гамма-сцинтиграфии, к сожалению, плохо подходят для визуализации лимфотока. Так, например, КТ и МРТ ангиография с использованием контрастных веществ на основе йода или гадолиния, хорошо подходят для оценки структурных нарушений кровеносной сосудистой системы, а их использование для лимфангиографии осложняется проблемами локализации и канюлирования лимфатических сосудов для введения контрастного агента. Допплеровская ультрасонография для визуализации функциональных аномалий кровеносных сосудов основана на регистрации обратного рассеяния ультразвука от движущихся эритроцитов, однако концентрация клеток в лимфе значительно меньше, что не позволяет использовать этот метод для лимфангиографии.
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения (прототипом) является способ оценки состояния кровотока, описанный в статье Early quantitative evaluation of indocyanine green angiography in patients with critical limb ischemia (авторы Jonathan D. Braun, Magdiel Trinidad-Hernandez и др., опубликована в журнале Journal of Vascular Surgery Volume 57, Issue 5, May 2013, Pages 1213-1218. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2012.10.113). В данной статье предлагается количественный способ ранней оценки параметров ангиографии у пациентов с критической ишемией конечностей. Пациенту внутривенно вводится раствор препарата индоцианин зеленый, область исследования облучается лазерным излучением с длиной волны 806 нм, а камера, направленная на облучаемую область, записывает флуоресцентное излучение. После процедуры облучения, записанный видеофайл обрабатывается программным образом, в результате получаются временные зависимости интенсивности флуоресценции в отмеченных зонах интереса, а также пространственное распределение интенсивности флуоресценции в различные моменты времени. По временным зависимостям определяют характерные параметры: начальную интенсивность флуоресценции при начале исследования ICGA (начальная интенсивность), величину увеличения интенсивности от базовой линии до пиковой интенсивности (проникновение), скорость увеличения интенсивности от базовой линии до максимальной интенсивности во времени (скорость проникновения), площадь под кривой интенсивности во времени (кривая интегральная), интенсивность в конце исследования (конечная интенсивность), величину снижения интенсивности от пиковой интенсивности до конца исследования (выход) и скорость снижения интенсивности от пиковой интенсивности до конца исследования (скорость выхода). По данным параметрам, а также пространственному распределению интенсивности флуоресценции делается вывод о возможных будущих проблемах в кровоснабжении в исследуемых областях.
Недостатки данного метода заключаются в следующем. Для возбуждения флуоресценции индоцианина зеленого используется лазерное излучение 806 нм. Известно, что максимум поглощения индоцианина зеленого находится на длине волны 788 нм. Поэтому возбуждение флуоресценции происходит не оптимально, в результате чего чувствительность флуоресцентного метода падает, а соотношение сигнал/шум уменьшается. Другим недостатком данного способа является то, что для оценки кровоснабжения используется флуоресцентное изображение из видеофайла, записанного в процессе процедуры. Так как в различные участки исследуемой области кровоток приходит в разное время, то вероятны ложные выводы о качестве кровоснабжения в различных зонах исследуемой области. Данный способ не предназначен для исследования лимфотока.
Таким образом, задачами, решаемыми предлагаемым способом, являются:
устранение указанных недостатков известных способов и устройств, а также недостатков прямого прототипа заявленного способа и устройства;
повышение диагностической эффективности способа;
расширение функциональных возможностей для оценки не только параметров кровотока, но и лимфотока.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении диагностической эффективности способа флуоресцентной ангиографии, повышении чувствительности флуоресцентного метода, оценке параметров кровотока и полноты снабжения им биологических тканей, вы- 1 044488 явлении зон риска у пациента, расширении функциональных возможностей способа, за счет оценки параметров не только кровотока, но и лимфотока.
Технический результат достигается использованием способа диагностики степени кровенаполненности биологических тканей и оценки параметров кровотока и лимфотока, включающего интрапроцедурное введение пациенту раствора индоцианина зеленого, и собственно выполнение процедуры флуоресцентной ангиографии в области интереса, отличающегося тем, что для возбуждения флуоресценции используют источник лазерного излучения с длиной волны в диапазоне 780-790 нм, для оценки кровоснабжения используется карта распределения времени наступления максимума интенсивности, для оценки параметров лимфотока и визуализации лимфатической системы используют подкожное введение индоцианина зеленого, для оценки параметров кровотока и кровоснабжения используют внутривенное введение индоцианина зеленого.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - предпроцедурный снимок зоны интереса пациента А в видимом диапазоне.
Фиг. 2 - флуоресцентное изображение исследуемой области пациента А во время процедуры с обозначенными зонами интереса.
Фиг. 3 - графики зависимостей интенсивности флуоресценции в различных зонах интереса для пациента А.
Фиг. 4 - карта времени максимальной интенсивности для пациента А.
Фиг. 5 - предпроцедурный снимок пациента Б в видимом диапазоне.
Фиг. 6 - флуоресцентное изображение задней части голеностопного сустава пациента Б во время процедуры флуоресцентной ангиографии.
Фиг. 7 - графики зависимостей интенсивности флуоресценции в различных регионах интереса для пациента Б.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что предложенный способ осуществляют с использованием источника лазерного излучения с длиной волны 780-790 нм, регистрация флуоресцентного излучения осуществляется при помощи CCD или CMOS камеры, перед которой расположен фильтр, пропускающий длины волны начиная с 810 нм, запись и обработку флуоресцентного излучения осуществляют при помощи специального программного обеспечения. Способ осуществляется проведением процедуры флуоресцентной ангиографии. Системы облучения лазерным излучением, визуализации и записи флуоресцентного сигнала позиционируют над областью интереса пациента. Начинают запись видеофайла. Пациенту внутривенно вводится раствор препарата индоцианина зеленого из расчета 5 мг/кг массы пациента. При этом на экране персонального компьютера, начинают наблюдать свечение флуоресценции. Запись длится не менее 1 мин, в зависимости от скорости выведения препарата из крови пациента. После завершения записи, в специальном программном обеспечении выбирают наиболее интересные зоны. Производят расчет параметров кровотока, полученные значения записывают в карту пациента. Для оценки наиболее подозрительных областей, рассчитывают карту времени наступления максимума интенсивности. На этой карте цветом кодируется время наступления максимума интенсивности флуоресценции. Кодирование полученного диапазона времен наступления максимума флуоресценции цветом таким образом, что желтому цвету соответствует наиболее раннее наступление максимума, а темно-фиолетовому наиболее позднее. Таким образом, можно наиболее просто определить участки риска, в которых максимум флуоресценции наступает позднее, относительно соседних участков.
В случае исследования параметров лимфотока и визуализации лимфатической системы пациента, подготовленный раствор индоцианина зеленого вводят подкожно в исследуемой области. При этом время проведения процедуры составляет не менее 10 мин.
Нижеприведенные примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение на клинических примерах.
Пример № 1.
Пациент К., 60 лет, с сахарным диабетом 2 типа длительностью более 10 лет. Жалобы при поступлении - на наличие раневого дефекта и боль в первом пальце стопы, в том числе в покое, беспокоящие в течение 6 мес. Локальный статус: кожа стопы атрофична, отека и гиперемии нет. На 1 м пальце левой стопы акральные некрозы, размером 2x3 см в диаметре. С целью оценки кровотока в стопе у пациента до и после реваскуляризации артерий левой нижней конечности проведена флуоресцентная ангиография по предложенному способу.
Системы облучения лазерным излучением, визуализации и записи флуоресцентного сигнала позиционируют над областью интереса пациента. При помощи программного обеспечения делают снимок в видимом диапазоне (см. фиг. 1). Включают лазерный источник. Начинают запись видеофайла. Пациенту внутривенно вводят раствор препарата индоцианина зеленого из расчета 5 мг/кг массы пациента. При этом на экране персонального компьютера, начинают наблюдать свечение флуоресценции (см. фиг. 2). Записывают в течение 5 мин. После завершения записи в специальном программном обеспечении выбирают наиболее интересные зоны. Производят расчет параметров кровотока (см. фиг. 3), полученные значения записывают в карту пациента. Для оценки кровотока в различных зонах стопы рассчитывается карта времени наступления максимума интенсивности. На этой карте цветом кодируется время наступления максимума интенсивности флуоресценции для различных интересующих зон (см. фиг. 4). Бледно- 2 044488 желтому соответствует наиболее раннее наступление максимума, а фиолетовому наиболее позднее. Визуальный анализ карты указал на то, что 2й палец находится в более позднем времени наступления флуоресценции, что соответствует низкому уровню кровотока и риску развития необратимых изменений в пальце (клинически не верифицируется).
Пример № 2.
Пациент К., 55 лет, с сахарным диабетом 2 типа длительностью более 10 лет. Жалобы при поступлении - на наличие длительно-незаживающего глубокого раневого дефекта на задней поверхности голени, боли в пяточной области, в том числе в покое, беспокоящие в течение 10 мес. Локальный статус: на задней поверхности голени в проекции ахиллова сухожилия обширный раневой дефект размерами 70x40 мм, глубиной 2 см. С целью оценки кровотока в голени у пациента проведена флуоресцентная ангиография по предложенному способу.
Системы лазерного излучения, визуализации и записи флуоресцентно сигнала позиционируют над тыльной частью пациента. При помощи программного обеспечения делают снимок в видимом диапазоне (см. фиг. 5). Включают лазерный источник. Начинают запись видеофайла. Пациенту внутривенно вводят раствор препарата индоцианина зеленого из расчета 5 мг/кг массы пациента. При этом на экране персонального компьютера, начинают наблюдать свечение флуоресценции (см. фиг. 6). Записывают в течение 5 мин. После завершения записи в специальном программном обеспечении выбирают наиболее интересные зоны. Производят расчет параметров кровотока (см. фиг. 7), полученные значения записывают в карту пациента. Изображение кровотока показало, что у пациента оптимальный уровень кровотока в раневом дефекте и потребности в проведении операции для восстановления кровотока в артериях пораженной нижней конечности нет.
Таким образом, наличие карты распределения позволяет единовременно наблюдать несколько показателей, тем самым предоставляя большую информативность и обеспечивая более точное наблюдение участков диагностируемого объекта.
Таким образом, предлагаемый способ повышает диагностическую эффективность способа флуоресцентной ангиографии, дает оценку параметров кровотока и полноты снабжения им биологических тканей, выявляет зоны риска у пациента, расширяет функциональные возможности способа, за счет оценки не только параметров кровотока, но и лимфотока, дает новую информацию для врача, что положительно сказывается на лечении пациента.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ оценки уровня кровотока у пациентов с диабетом, включающий проведение флуоресцентной ангиографии в области интереса в конечности пациента, при которой пациенту для оценки кровотока проводят интрапроцедурное внутривенное введение раствора индоцианина зеленого в дозе 5 мг/кг, затем выполняют процедуру ангиографии, отличающийся тем, что для возбуждения флуоресценции раствора индоцианина зеленого используют источник лазерного излучения с длиной волны в диапазоне 780-790 нм, а для оценки уровня кровотока используют карту распределения времени наступления максимума интенсивности флуоресценции индоцианина зеленого, при этом желтому цвету соответствует наиболее раннее наступление максимума флуоресценции, при котором делают вывод об оптимальном уровне кровотока, а темно-фиолетовому цвету соответствует наиболее позднее наступление максимума флуоресценции, при котором делают вывод о низком уровне кровотока и риске развития необратимых изменений в конечности.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019133172 | 2019-10-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA044488B1 true EA044488B1 (ru) | 2023-08-30 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210073994A1 (en) | Methods and systems for characterizing tissue of a subject | |
US10636144B2 (en) | Methods and systems for assessing healing of tissue | |
CA2339214C (en) | Method and apparatus for performing intra-operative angiography | |
Grünherz et al. | Preoperative mapping of lymphatic vessels by multispectral optoacoustic tomography | |
Dupree et al. | Validation of quantitative assessment of indocyanine green fluorescent imaging in a one-vessel model | |
US20180055370A1 (en) | Photoacoustic apparatus | |
Grosenick et al. | Fluorescence imaging of breast tumors and gastrointestinal cancer | |
Coscas et al. | Optical coherence tomography angiography in healthy subjects | |
RU2734275C1 (ru) | Способ диагностики степени кровенаполненности биологических тканей и оценки параметров кровотока и лимфотока | |
Ledbetter et al. | Advanced ophthalmic imaging in the horse | |
EA044488B1 (ru) | Способ диагностики степени кровенаполненности биологических тканей и оценки параметров кровотока и лимфотока | |
Rieß et al. | Initial experience with a new quantitative assessment tool for fluorescent imaging in peripheral artery disease | |
WO2022033151A1 (zh) | 一种基于吲哚菁绿的荧光照相机及其应用 | |
Yang et al. | Testicular torsion diagnosis and injury assessment using photoacoustic oxygenation imaging | |
Leyba et al. | Spatial frequency domain imaging of hemodynamic parameters in a murine model of hindlimb ischemia | |
KR101032479B1 (ko) | 수학적 모델에 기반한 말초조직 관류 정도 측정장치 및 측정방법 | |
Nadort | Glow with the flow: Quantifying blood flow and photoluminescence signal in biological tissue | |
Miwa et al. | ICG fluorescence imaging and its medical applications | |
RU2431446C1 (ru) | Способ оценки тяжести термической травмы | |
Kupper et al. | Modelling the fluorescence optical imaging sequence data of rheumatic hands with a 1d hydrodynamic flow model | |
Cai et al. | Multiparametric evaluation of the degree of hindlimb ischemia with mathematical model and hemodynamics of ICG | |
CN114947762A (zh) | 一种颈动脉狭窄导致的微循环障碍检测系统 | |
JP2019170469A (ja) | リンパ管機能測定装置およびリンパ管機能測定方法 | |
Németh et al. | Color Doppler Ultrasound Examination in Orbital Diseases | |
van de Ven | Optical breast imaging |