PL217417B1 - Układ do wyznaczania parametrów kompensacyjnych przestrzeni wewnątrzczaszkowej podczas testu infuzyjnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do pomiaru parametrów kompensacyjnych przestrzeni wewnątrzczaszkowej podczas wykonywania inwazyjnego, diagnostycznego testu infuzyjnego u pacjentów z podejrzeniem wodogłowia komunikacyjnego w celu kwalifikacji pacjenta do zabiegu założenia zastawki wodogłowiowej.

Znany jest powszechnie test infuzyjny jako jedyny, aczkolwiek inwazyjny, sposób pomiaru rezystancji resorpcji płynu mózgowo-rdzeniowego Rpmr1, której wartość, obok wcześniej wykonanych badań klinicznych i obrazowych, ma wpływ na podjęcie decyzji przez lekarza o zabiegu operacyjnym implantacji zastawki, jako metody z wyboru leczenia wodogłowia. Test infuzyjny polega na wykonaniu dwóch nakłuć do przestrzeni płynowej lędźwiowego odcinka kręgosłupa. Do jednej igły podłączona jest pompa infuzyjna, z której podawany jest ze znanym natężeniem Iinf roztwór płynu o parametrach zbliżonych do płynu fizjologicznego. Do drugiej igły podłączony jest czujnik ciśnienia płynu mózgowo-rdzeniowego. Czasowy przebieg sygnału elektrycznego z tego czujnika jest prezentowany na ekranie monitora przyłóżkowego. Test ten wykonuje się w układzie wyposażonym w czujnik ciśnienia wewnątrzczaszkowego i pompę infuzyjną, które są podłączone do urządzenia wyświetlającego przebieg ciśnienia.

Znany jest sposób wykonania testu z wykorzystaniem tylko jednego nakłucia. Wówczas pompa infuzyjna i przetwornik ciśnienia są podłączone do odgałęzień wychodzących z jednej igły.

W przebiegu zmian ciśnienia wewnątrzczaszkowego podczas testu infuzyjnego można wyróżnić trzy fazy - przed rozpoczęciem infuzji, podczas infuzji oraz po zakończeniu infuzji. W początkowym okresie trwania badania podczas spoczynku pacjenta, bez prowadzenia infuzji roztworu płynu, wykonywany jest pomiar początkowego ciśnienia Pb płynu mózgowo rdzeniowego. Na podstawie tej wartości dokonuje się wyboru wartości natężenia infuzji Iinf roztworu płynu z pompy infuzyjnej. W fazie narastającej prowadzi się infuzję roztworu płynu ze stałym natężeniem i równocześnie mierzy się ciśnienie płynu mózgowo-rdzeniowego. Wartość tego ciśnienia narasta aż do osiągnięcia końcowego stanu równowagi (plateau). Przybliżoną wartość rezystancji resorpcji Rpmr1 płynu mózgowo-rdzeniowego wyznacza się jako iloraz różnicy ciśnienia plateau Pe w końcowym stanie równowagi oraz początkowego ciśnienia Pb podzielony przez natężenie infuzji Iinf wg wzoru:

gdzie:

Rpmr1 - rezystancja resorpcji płynu mózgowo-rdzeniowego w fazie narastającej, mm Hg/(ml/min),

Pe - ciśnienie płynu mózgowo-rdzeniowego w części plateau, mm Hg,

Pb - początkowe ciśnienie płynu mózgowo-rdzeniowego w fazie przed rozpoczęciem infuzji, mm Hg,

Iinf - natężenie infuzji roztworu płynu w fazie narastającej, ml/min.

W fazie opadającej po zaprzestaniu infuzji następuje spadek wartości ciśnienia wewnątrzczaszkowego.

Znany jest model krążenia płynu mózgowo-rdzeniowego opisany m.in. w artykule A. Marmarou, K. Shulman, R. Rosende, „A nonlinear analysis of the cerebrospinal fluid system and intracranial pressure dynamice”. Journal of Neurosurgery, nr 48, 1978, s. 332-344 oraz w artykule H. Juniewicza, M. Kasprowicz, M. Czosnyki, Z. Czosnyki, S. Gizewskiego, M. Dzik, J. D. Pickarda, „Analysis of intracranial pressure during and after the infusion test in patients with communicating hydrocephalus”. Physiological Measurement, nr 26, 2005, s. 1039-1048. Zgodnie z tym modelem przebieg ciśnienia wewnątrzczaszkowego podczas infuzji ze stałym natężeniem Iinf wyraża się następującą zależnością funkcyjną:

PL 217 417 B1 gdzie: Po1 jest ciśnieniem odniesienia płynu mózgowo-rdzeniowego w fazie narastającej, a E1 jest elastywnością wewnątrzczaszkową w fazie narastającej. Początkowe ciśnienie Pb wyznacza się w fazie przed rozpoczęciem infuzji, a natężenie infuzji Iinf dobiera się na podstawie wartości ciśnienia początkowego Pb. Ze względu na złożoną postać zależności funkcyjnej parametry kompensacyjne przestrzeni wewnątrzczaszkowej Rpmr1, Po1 i E1 wyznacza się jedynie metodą iteracyjną korzystając z gradientowych lub bezgradientowych metod poszukiwania ekstremum funkcji wielu zmiennych np. z algorytmu Levenberga-Marquardta, Lazariasa lub innych.

Punkt przegięcia tp krzywej chwilowych wartości ciśnienia wewnątrzczaszkowego dla części narastającej, opisany jest wzorem:

gdzie: tp jest czasem wystąpienia punktu przegięcia w przebiegu ciśnienia wewnątrzczaszkowego w fazie narastającej. Na podstawie chwilowej wartości ciśnienia P(t) płynu mózgowo-rdzeniowego w fazie opadającej po zakończeniu infuzji, które wyraża się następującym wzorem:

gdzie: Po2 jest ciśnieniem odniesienia płynu mózgowo-rdzeniowego w fazie opadającej, E2 jest elastywnością wewnątrzczaszkową w fazie opadającej, Rpmr2 jest rezystancją resorpcji płynu mózgowo-rdzeniowego w fazie opadającej, wyznacza się wartość ciśnienia odniesienia Po2 płynu mózgowo-rdzeniowego w fazie opadającej oraz iloraz E2/Rpmr2 elastywności wewnątrzczaszkowej E2 przez rezystancję resorpcji Rpmr2 płynu mózgowo-rdzeniowego w fazie opadającej.

Istota układu według wynalazku, polega na tym, że czujnik ciśnienia wewnątrzczaszkowego jest połączony przez urządzenie przetwarzające ciśnienie na sygnał analogowy, przetwornik analogowo-cyfrowy z układem rejestracji i obróbki sygnału cyfrowego, ponadto pompa infuzyjna jest połączona z układem rejestracji i obróbki sygnału cyfrowego.

Ze względu na złożoną postać zależności ciśnienia wewnątrzczaszkowego po zakończeniu infuzji w fazie opadającej ciśnienie odniesienia Po2 i iloraz E2/Rpmr2 elastywności wewnątrzczaszkowej E2 przez rezystancję resorpcji Rpmr2 płynu mózgowo-rdzeniowego wyznacza się jedynie metodą iteracyjną korzystając z gradientowych lub bezgradientowych metod poszukiwania ekstremum funkcji wielu zmiennych np. z algorytmu Levenberga-Marquardta, Lazariasa lub innych.

Zaletą układu według wynalazku jest możliwość automatycznej estymacji wartości parametrów Pb, Rpmr1, E1, Po1 oraz tp w trakcie infuzji oraz możliwość przerwania infuzji po minięciu punktu przegięcia tp przebiegu ciśnienia wewnątrzczaszkowego i ekstrapolacja wartości ciśnienia plateau Pe przed jego osiągnięciem, a tym samym skrócenie czasu infuzji. Jeśli podczas infuzji w kolejnych iteracjach uzyskuje się stabilne wartości Rpmr1 , E1, Po1 i tp, to wartości tych parametrów można, jak zaproponowano w pracy K. Cieślickiego, R. Czepki: „Optymalizacja dolędźwiowego testu infuzyjnego u chorych z wodogłowiem komunikującym. Podstawy teoretyczne w świetle obserwacji klinicznych”, Neurologia i Neurochirurgia Polska, nr 38, 2004, s. 189-195, przyjąć jako ostateczne dla fazy narastającej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu do pomiaru parametrów kompensacyjnych przestrzeni wewnątrzczaszkowej podczas wykonywania testu infuzyjnego.

P r z y k ł a d 1:

Układ do pomiaru parametrów kompensacyjnych przestrzeni wewnątrzczaszkowej podczas wykonywania testu infuzyjnego z dwoma nakłuciami do przestrzeni płynowej lędźwiowego odcinka kręgosłupa 1. Do jednej igły podłączona jest pompa infuzyjna 2, z której podawany jest ze znanym natę4

PL 217 417 B1 żeniem roztwór płynu o parametrach zbliżonych do płynu fizjologicznego. Do drugiej igły podłączony jest czujnik ciśnienia wewnątrzczaszkowego 3 do pomiaru ciśnienia P(t) płynu mózgowo-rdzeniowego. Sygnał elektryczny z tego czujnika ciśnienia wewnątrzczaszkowego 3 jest kierowany przez urządzenie przetwarzające ciśnienie na sygnał analogowy 4, przetwornik analogowo-cyfrowy 5 do układu rejestracji i obróbki sygnału cyfrowego 6. Ponadto z układem rejestracji i obróbki sygnału cyfrowego 6 połączona jest pompa infuzyjna 2. W układzie rejestracji i obróbki sygnału cyfrowego 6, na bieżąco wyznacza się początkowe ciśnienie Pb oraz metodą iteracyjną rezystancję resorpcji Rpmr1 płynu mózgowo-rdzeniowego, elastywność wewnątrzczaszkową E1, ciśnienie odniesienia Po1 płynu mózgowo-rdzeniowego oraz wyliczany jest punkt przegięcia tp krzywej ciśnienia. W trakcie rejestracji ciśnienia wewnątrzczaszkowego po przerwaniu infuzji wyznaczane jest metodą iteracyjną ciśnienie odniesienia Po2 płynu mózgowo-rdzeniowego oraz iloraz E2/Rpmr2 elastywności wewnątrzczaszkowej E2 przez rezystancję resorpcji Rpmr2 płynu mózgowo-rdzeniowego.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ do pomiaru parametrów kompensacyjnych przestrzeni wewnątrzczaszkowej podczas wykonywania testu infuzyjnego wyposażony w dwie igły umieszczone w przestrzeni płynowej lędźwiowego odcinka kręgosłupa, przy czym pierwsza igła jest połączona z czujnikiem ciśnienia wewnątrzczaszkowego, a druga z pompą infuzyjną, znamienny tym, że czujnik ciśnienia wewnątrzczaszkowego (3) jest połączony przez urządzenie przetwarzające ciśnienie na sygnał analogowy (4), przetwornik analogowo-cyfrowy (5) z układem rejestracji i obróbki sygnału cyfrowego (6), ponadto pompa infuzyjna (2) jest połączona z układem rejestracji i obróbki sygnału cyfrowego (6).