RU2645927C1 - Method of diagnostics and correction of cerebral hyperthermia syndrome - Google Patents
Method of diagnostics and correction of cerebral hyperthermia syndrome Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645927C1 RU2645927C1 RU2017106608A RU2017106608A RU2645927C1 RU 2645927 C1 RU2645927 C1 RU 2645927C1 RU 2017106608 A RU2017106608 A RU 2017106608A RU 2017106608 A RU2017106608 A RU 2017106608A RU 2645927 C1 RU2645927 C1 RU 2645927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brain
- temperature
- cerebral
- areas
- points
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 title claims abstract description 42
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 title claims abstract description 29
- 238000012937 correction Methods 0.000 title description 8
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims abstract description 78
- 210000004761 scalp Anatomy 0.000 claims abstract description 17
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 11
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 230000003902 lesion Effects 0.000 claims description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 abstract description 16
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 abstract description 10
- 201000010099 disease Diseases 0.000 abstract description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007170 pathology Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 9
- 208000029028 brain injury Diseases 0.000 description 8
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 8
- 208000032382 Ischaemic stroke Diseases 0.000 description 7
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 6
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 6
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 6
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 6
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 5
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 5
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 5
- 230000006931 brain damage Effects 0.000 description 5
- 231100000874 brain damage Toxicity 0.000 description 5
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 5
- 230000009529 traumatic brain injury Effects 0.000 description 5
- 206010019196 Head injury Diseases 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 4
- 206010051290 Central nervous system lesion Diseases 0.000 description 3
- 208000019695 Migraine disease Diseases 0.000 description 3
- 208000007271 Substance Withdrawal Syndrome Diseases 0.000 description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 3
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 206010008118 cerebral infarction Diseases 0.000 description 3
- 208000026106 cerebrovascular disease Diseases 0.000 description 3
- 210000004720 cerebrum Anatomy 0.000 description 3
- 230000002920 convulsive effect Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 3
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 description 3
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 208000007333 Brain Concussion Diseases 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 2
- 206010010254 Concussion Diseases 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 230000003925 brain function Effects 0.000 description 2
- 210000004004 carotid artery internal Anatomy 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 2
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 2
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 2
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 2
- 210000001259 mesencephalon Anatomy 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 2
- 206010027599 migraine Diseases 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000007971 neurological deficit Effects 0.000 description 2
- 210000000103 occipital bone Anatomy 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 2
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000037152 sensory function Effects 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 210000003582 temporal bone Anatomy 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 2
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 201000006474 Brain Ischemia Diseases 0.000 description 1
- 208000036632 Brain mass Diseases 0.000 description 1
- 208000018152 Cerebral disease Diseases 0.000 description 1
- 206010008111 Cerebral haemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 206010008120 Cerebral ischaemia Diseases 0.000 description 1
- 206010008190 Cerebrovascular accident Diseases 0.000 description 1
- 208000034656 Contusions Diseases 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 208000012902 Nervous system disease Diseases 0.000 description 1
- 208000007920 Neurogenic Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 208000025966 Neurological disease Diseases 0.000 description 1
- 206010060860 Neurological symptom Diseases 0.000 description 1
- 208000031074 Reinjury Diseases 0.000 description 1
- 206010048010 Withdrawal syndrome Diseases 0.000 description 1
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 1
- 210000000709 aorta Anatomy 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 1
- 210000001627 cerebral artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000003788 cerebral perfusion Effects 0.000 description 1
- 210000001175 cerebrospinal fluid Anatomy 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 1
- 230000007585 cortical function Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010454 developmental mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012631 diagnostic technique Methods 0.000 description 1
- 238000003748 differential diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009429 distress Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 210000001951 dura mater Anatomy 0.000 description 1
- 206010015037 epilepsy Diseases 0.000 description 1
- 210000003238 esophagus Anatomy 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 208000000122 hyperventilation Diseases 0.000 description 1
- 230000000870 hyperventilation Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000007917 intracranial administration Methods 0.000 description 1
- 210000004731 jugular vein Anatomy 0.000 description 1
- 210000001595 mastoid Anatomy 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000002418 meninge Anatomy 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000037323 metabolic rate Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007659 motor function Effects 0.000 description 1
- 230000003533 narcotic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001989 nasopharynx Anatomy 0.000 description 1
- 230000004112 neuroprotection Effects 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 210000003455 parietal bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 210000000664 rectum Anatomy 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000002739 subcortical effect Effects 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 230000028016 temperature homeostasis Effects 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 230000002537 thrombolytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011269 treatment regimen Methods 0.000 description 1
- 210000003932 urinary bladder Anatomy 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
- 230000008320 venous blood flow Effects 0.000 description 1
- 230000004382 visual function Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к медицине, в частности к неотложной медицинской помощи, травматологии, реаниматологии, наркологии и спортивной медицине, а именно к диагностике синдрома церебральной гипертермии, развивающегося при сосудистых и травматических поражениях головного мозга, при общей гипертермии и лихорадке, аффективных и судорожных состояниях, при помощи регистрации собственного электромагнитного излучения мозга с последующей коррекцией очаговой и общей гипертермии мозга при помощи краниоцеребрального охлаждения.The invention relates to medicine, in particular to emergency care, traumatology, resuscitation, narcology and sports medicine, in particular to the diagnosis of cerebral hyperthermia syndrome, which develops with vascular and traumatic brain lesions, with general hyperthermia and fever, affective and convulsive conditions, help registering your own electromagnetic radiation of the brain with subsequent correction of focal and general hyperthermia of the brain using craniocerebral cooling.
Уровень техникиState of the art
Организм теплокровных животных и человека в норме термогетерогенен и повышение церебральной температуры при поражениях головного мозга разной степени тяжести не всегда соответствует изменениям температуры тела. Анатомические, функциональные и метаболические особенности создают особые условия поддержания церебрального теплового баланса, отличные от регуляции температуры теплового «центра» тела.The organism of warm-blooded animals and humans is normally thermo-heterogeneous and an increase in cerebral temperature during brain damage of varying severity does not always correspond to changes in body temperature. Anatomical, functional and metabolic features create special conditions for maintaining cerebral heat balance, different from regulating the temperature of the thermal "center" of the body.
Высокая метаболическая активность головного мозга в норме обеспечивает высвобождение 20% всей теплоты организма в покое, при массе мозга, не превышающей 2% от массы тела. В качестве основного пути удаления избытка теплоты рассматривают конвекционный путь - с током притекающей к мозгу по внутренним сонным артериям крови, которая оказывается холоднее на 0,2-0,3°С, чем кровь в аорте. Притекающая к мозгу кровь охлаждается в системе артериовенозного теплообменника (яремные вены/внутренняя сонная артерия). При этом кровь, оттекающая от головного мозга, оказывается теплее артериальной на 0,2-0,3°С.The high metabolic activity of the brain normally ensures the release of 20% of all body heat at rest, with a brain mass not exceeding 2% of body weight. As the main way to remove excess heat, consider the convection path - with a current flowing to the brain through the internal carotid arteries of the blood, which turns out to be 0.2-0.3 ° C colder than the blood in the aorta. Blood flowing to the brain is cooled in the arteriovenous heat exchanger system (jugular veins / internal carotid artery). In this case, the blood flowing from the brain is warmer than arterial by 0.2-0.3 ° C.
Кроме того, большое значение придают венозному току крови от кожи волосистой части головы, которая охлаждается во внешней среде и через эмиссарные вены черепа напрямую попадает в венозные синусы твердой мозговой оболочки к поверхности мозга, включая пиальные сосуды. Этот конвекционный путь отведения избытка теплоты обеспечивает более низкую температуру коры мозга по сравнению с подкорковыми структурами. В качестве дополнительных путей отведения избытка теплоты рассматривают теплопроведение во внешнюю среду через кости черепа и мягкие ткани кожи головы, а также орбитальный канал.In addition, they attach great importance to the venous blood flow from the skin of the scalp, which is cooled in the external environment and directly enters the venous sinuses of the dura mater to the surface of the brain, including the pial vessels, through the emissory veins of the skull. This convection pathway for the removal of excess heat provides a lower temperature of the cerebral cortex compared with subcortical structures. As additional ways of removing excess heat, consider heat conduction to the external environment through the bones of the skull and soft tissue of the scalp, as well as the orbital channel.
Указанные пути отведения избытка теплоты в норме в покое способны обеспечить термогомеостаз мозга, предупреждая его перегрев, а собственная теплопродукция и центральные конвекционные притоки тепла - переохлаждение. Однако при повышении температуры тела (лихорадка, физические нагрузки) теплота накапливается в мозге. Конвекционное охлаждение мозга артериальной кровью, притекающей по каротидной системе, теряет свое значение при лихорадочных состояниях. Ишемия и снижение церебральной перфузии при падении концентрации углекислого газа в плазме крови (гипервентиляции), повышении внутричерепного давления, снижении сердечного выброса и системного артериального давления также ограничивает возможности этого типа удаления избытка теплоты. Церебральная теплоотдача очень уязвима, что связано с особенностями анатомии мозга (эффективное соотношение площади поверхности мозга к его массе и положение в костном футляре) и собственной высокой теплопродуктивностью (М. Cabanac and Н. Brinnel, European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 1985, vol. 54, no. 2, p. 172-176).The indicated ways to remove excess heat normally at rest are able to provide thermo-homeostasis of the brain, preventing its overheating, and its own heat production and central convection heat inflows - supercooling. However, with increasing body temperature (fever, physical activity), heat accumulates in the brain. Convection cooling of the brain with arterial blood flowing through the carotid system loses its significance in febrile states. Ischemia and a decrease in cerebral perfusion with a decrease in the concentration of carbon dioxide in the blood plasma (hyperventilation), an increase in intracranial pressure, a decrease in cardiac output and systemic blood pressure also limit the possibilities of this type of removal of excess heat. Cerebral heat transfer is very vulnerable, due to the characteristics of the brain anatomy (effective ratio of the surface area of the brain to its mass and position in the bone case) and its own high heat production (M. Cabanac and N. Brinnel, European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 1985, vol. 54, no. 2, p. 172-176).
Следует отметить, что церебральная гипертермия является не просто следствием церебральных расстройств, а важным механизмом нарушения деятельности нейронов, формируя дополнительное повреждение нервных клеток даже в отсутствие первичного повреждения мозга, например при лихорадке и общем перегревании.It should be noted that cerebral hyperthermia is not just a consequence of cerebral disorders, but an important mechanism for disturbing the activity of neurons, forming additional damage to nerve cells even in the absence of primary brain damage, for example, with fever and general overheating.
Имеются данные, что при ишемическом инсульте и развитии нейрогенного воспаления формируются очаги с предельно высоким теплообразованием - до 41°С и выше, практически всегда превышающие базальную температуру (Karaszwski В., et al. Brain, 2009, v. 132, p. 955-964). Существенно, что в первые часы после фокальной ишемии и травмы мозга нарастает температурная гетерогенность мозга с формированием зон высокой и низкой температуры: «полутень» - 39°С, ядро инсульта - 34°С (Busto R., et al. J. Cereb Blood Flow Metab., 1987, 7(6), p. 729-38).There is evidence that with ischemic stroke and the development of neurogenic inflammation foci form with extremely high heat generation - up to 41 ° C and higher, almost always exceeding the basal temperature (Karaszwski B., et al. Brain, 2009, v. 132, p. 955- 964). It is significant that in the first hours after focal ischemia and brain injury, temperature heterogeneity of the brain increases with the formation of high and low temperature zones: “penumbra” - 39 ° C, stroke core - 34 ° C (Busto R., et al. J. Cereb Blood Flow Metab., 1987, 7 (6), p. 729-38).
В настоящее время церебральный термомониторинг рассматривают как необходимую диагностическую методику для прогноза тяжести течения и исходов острого периода ишемического инсульта, что необходимо для определения стратегии терапии (Mrozek, et al., Anesthesiology Research and Practice, 2012, Volume 2012, Article ID 989487, 13 pages).Cerebral thermomonitoring is currently being considered as a necessary diagnostic technique for predicting the severity and outcomes of an acute period of ischemic stroke, which is necessary to determine a treatment strategy (Mrozek, et al., Anesthesiology Research and Practice, 2012, Volume 2012, Article ID 989487, 13 pages )
Учитывая, что повышение температуры мозга сопровождает различные по происхождению, механизмам развития и тяжести течения патологические процессы, церебральную гипертермию целесообразно рассматривать как синдром, объединяющий одним признаком различные заболевания.Considering that an increase in brain temperature accompanies pathological processes of various origins, developmental mechanisms, and severity, it is advisable to consider cerebral hyperthermia as a syndrome that combines various diseases with one symptom.
В частности, помимо уже достаточно убедительно доказанного феномена церебральной гипертермии, развивающегося при нейротравме и острых нарушениях мозгового кровообращения, локальная гипертермия развивается при судорожных состояниях (эпилепсия) и мигрени, при дистрессе и аффективных состояниях. Прием наркотических средств и алкоголя, формируя фазу возбуждения, также приводит к повышению температуры мозга (Шевелев О.А. и др. Синдром церебральной гипертермии при поражениях головного мозга, Вестник интенсивной терапии, 2015, №2, с. 14-16).In particular, in addition to the already sufficiently convincingly proven phenomenon of cerebral hyperthermia, which develops with neurotrauma and acute cerebrovascular accidents, local hyperthermia develops in convulsive conditions (epilepsy) and migraine, with distress and affective conditions. The use of narcotic drugs and alcohol, forming the phase of excitement, also leads to an increase in brain temperature (Shevelev O.A. et al. Cerebral hyperthermia syndrome in brain lesions, Bulletin of Intensive Care, 2015, No. 2, pp. 14-16).
Весьма часто пациенты пытаются скрыть симптомы заболевания после травмы мозга (антиагравационное поведение), например спортсмены, желая продолжить участие в соревнованиях, а также при аффекте - в связи с неадекватной оценкой собственного состояния. Кроме того, церебральная гипертермия может протекать без подъема базальной температуры и, в связи с этим, может быть не замечена, недооценена, а коррекция ее - не включена в стратегию терапии.Quite often, patients try to hide the symptoms of the disease after a brain injury (anti-engraving behavior), for example, athletes, wanting to continue participating in competitions, as well as with affect, in connection with an inadequate assessment of their own condition. In addition, cerebral hyperthermia can occur without raising the basal temperature and, therefore, may not be noticed, underestimated, and its correction is not included in the therapy strategy.
Известная патогенетическая роль церебральной гипертермии может быть фатальной для пациентов, находящихся в крайне тяжелых состояниях, и существенно утяжелить течение менее опасных заболеваний.The well-known pathogenetic role of cerebral hyperthermia can be fatal for patients in extremely serious conditions, and significantly aggravate the course of less dangerous diseases.
Нарушения теплового баланса организма обнаруживают путем регистрации температуры в различных областях теплового центра (прямая кишка, пищевод, мочевой пузырь, артериальная и венозная кровь, рот-носоглотка, тимпаническая температура), однако, достоверно оценить температуру мозга на основании этих косвенных данных не представляется возможным.Violations of the body’s heat balance are detected by recording temperature in various areas of the heat center (rectum, esophagus, bladder, arterial and venous blood, nasopharynx, tympanic temperature); however, it is not possible to reliably estimate brain temperature based on these indirect data.
Достаточно широко для оценки температуры мозга используется регистрация температуры в слуховом проходе (тимпаническая температура), однако, она не позволяет судить о наличии фокальных температурных аномалий.The recording of temperature in the auditory meatus (tympanic temperature) is widely used to estimate brain temperature, however, it does not allow one to judge the presence of focal temperature anomalies.
Измерение температуры имплантируемыми термодатчиками, например, с помощью диагностической системы SophisaPressio ограниченно применимо только у нейрохирургических больных и позволяет измерить температуру мозга в области регистрации, но не позволяет оценить степень нарушений церебральной терморегуляции в целом.Temperature measurement with implantable temperature sensors, for example, using the SophisaPressio diagnostic system is limitedly applicable only to neurosurgical patients and allows you to measure brain temperature in the registration area, but does not allow to assess the degree of cerebral thermoregulation disorders in general.
В последнее десятилетие получила распространение магнитно-резонансная термометрия (протонная ЯМР-спектроскопия), основанная на измерении смещений резонансной частоты протонов 1Н воды в измеряемой среде объемом около 2 см3 (М.В. Гуляев и др. Магнитно-резонансная термометрия головного мозга методом локальной ЯМР спектроскопии, Журнал Радиоэлектроники, 2013, N10, С. 1-10). Однако данная методика не позволяет проводить температурный мониторинг головного мозга, является дорогостоящей и методически сложной.In the last decade, magnetic resonance thermometry (proton NMR spectroscopy) has become widespread, based on measuring the displacements of the resonant frequency of 1 N protons of water in a measured medium with a volume of about 2 cm 3 (M.V. Gulyaev et al. Magnetic resonance thermometry of the brain by the method local NMR spectroscopy, Journal of Radioelectronics, 2013, N10, S. 1-10). However, this technique does not allow for temperature monitoring of the brain, is expensive and methodically complex.
Наиболее близким аналогом для выявления температурных аномалий головного мозга является способ СВЧ-термометрии, описанный С.Н. Колесовым (С.Н. Колесов, и др. Тепловидение и радиотермометрия при черепно-мозговой травме. Клиническое руководство по черепно-мозговой травме. 1998, том I, глава 14). Суть способа состоит в том, что с помощью специальных устройств регистрируют собственное электромагнитное излучение (ЭМИ) тканей в СВЧ-диапазоне (λ=0,8-30 см, частота 1-10 ГГц), что позволет неинвазивно зарегистрировать радиояркостную температуру тканей на глубине до 7 см от поверхности кожи. Мощность ЭМИ пропорциональна интенсивности метаболизма и поэтому расчетным путем можно определить температуру тканей на разной глубине (Веснин С.Г., Седанкин М.К. Микроволновая радиотермометрия головного мозга. Машиностроитель, 2015, №11, стр. 44-51).The closest analogue for detecting temperature anomalies of the brain is the method of microwave thermometry described by S.N. Kolesov (S.N. Kolesov, et al. Thermal imaging and radiothermetry in case of traumatic brain injury. Clinical guide to traumatic brain injury. 1998, Volume I, Chapter 14). The essence of the method is that using special devices register their own electromagnetic radiation (EMR) of tissues in the microwave range (λ = 0.8-30 cm, frequency 1-10 GHz), which will allow non-invasive registration of the radio brightness temperature of tissues at a depth of 7 cm from the skin surface. The power of EMP is proportional to the metabolic rate and therefore, by calculation it is possible to determine the temperature of tissues at different depths (Vesnin S.G., Sedankin M.K. Microwave radiothermometry of the brain. Mashinostroitel, 2015, No. 11, p. 44-51).
Антенну регистрирующего устройства располагают контактно на поверхности кожи головы и проводят измерения в разных областях (точках) в проекции отделов поврежденного головного мозга и в соседних областях. Было показано, что у 90% больных с легкой черепно-мозговой травмой (ЧМТ) определяются существенные особенности в термотопографии.The antenna of the recording device is placed contact on the surface of the scalp and measurements are made in different areas (points) in the projection of the parts of the damaged brain and in neighboring areas. It was shown that in 90% of patients with mild traumatic brain injury (TBI), significant features in thermotopography are determined.
К недостаткам данного способа можно отнести то, что локализация областей измерения температуры мозга не определена в соответствии с анатомо-топографическими или другими ориентирами и, кроме того, допустимые значения термоасимметрии не были стандартизированы. Описанный способ предназначался только для дифференциальной диагностики сотрясения и ушиба мозга легкой степени. При этом не учитывались патогенетическая роль перегревания нейронов и специфика повышения церебральной температуры при других патологических состояниях, которые также могут приводить к синдрому церебральной гипертермии. Существенно также, что в данном способе не была предусмотрена коррекция нарушений температурного баланса мозга, в частности селективная церебральная гипотермия. Краниоцеребральное охлаждение способно понизить температуру коры больших полушарий при достаточной экспозиции холодового воздействия и интенсивности отведения теплоты от волосистой поверхности кожи головы (Шевелев О.А. и др. Краниоцеребральная гипотермия - методика защиты мозга в неотложных состояниях, Новости анестезиологии и реаниматологии, 2009, №1, С. 15-19).The disadvantages of this method include the fact that the localization of the areas of measuring the temperature of the brain is not defined in accordance with the anatomical and topographic or other guidelines and, in addition, the permissible values of thermal asymmetry were not standardized. The described method was intended only for the differential diagnosis of concussion and bruising of the brain of a mild degree. In this case, the pathogenetic role of neuron overheating and the specifics of increasing cerebral temperature in other pathological conditions, which can also lead to cerebral hyperthermia syndrome, were not taken into account. It is also significant that in this method was not provided for the correction of violations of the temperature balance of the brain, in particular selective cerebral hypothermia. Craniocerebral cooling can lower the temperature of the cerebral cortex with sufficient exposure to cold exposure and the intensity of heat removal from the scalp (Shevelev O.A. et al. Craniocerebral hypothermia - a technique for protecting the brain in emergency conditions, News of Anesthesiology and Resuscitation, 2009, No. 1 , S. 15-19).
Таким образом, существует потребность в новых, улучшенных способах неинвазивного определения и коррекции синдрома церебральной гипертермии для различных патологических состояний мозга. Это может позволить снизить смертность, уменьшить число осложнений, обеспечить сокращение сроков реабилитации и улучшить фармако-экономические показатели лечения больных.Thus, there is a need for new, improved methods for the non-invasive determination and correction of cerebral hyperthermia syndrome for various pathological conditions of the brain. This can reduce mortality, reduce the number of complications, ensure a shorter rehabilitation period and improve the pharmaco-economic indicators of treatment of patients.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Задачей настоящего изобретения является объективная оценка состояния головного мозга субъектов и диагностика синдрома церебральной гипертермии посредством неинвазивного измерения температуры с помощью собственного электромагнитного излучения (ЭМИ).The objective of the present invention is an objective assessment of the state of the brain of subjects and the diagnosis of cerebral hyperthermia syndrome by non-invasive temperature measurement using its own electromagnetic radiation (EMR).
Решение указанной задачи заключается в том, что у субъекта, находящегося в состоянии покоя, (а) производят регистрацию собственного ЭМИ глубоких тканей головного мозга в диапазоне длин радиоволн 2-4 ГГц, на поверхности кожи головы в нескольких точках, находящихся в проекциях функциональных областей головного мозга; (б) рассчитывают значения температур в этих областях мозга при помощи значений ЭМИ, (в) рассчитывают разницу между температурами, определенными в этих областях мозга (термоасимметрию), а также среднее значение температуры по всем измеренным точкам (в границах одного или обоих полушарий мозга). Для прогнозирования синдрома церебральной гипертермии необходимо одновременно (1) наличие повышения среднего значения температуры более 37°С по всем измеренным точкам по крайней мере в одном полушарии, а также (2) обнаружение по крайней мере двух случаев термоасимметрии от 1,5 до 2°С или по крайней мере одного случая термоасимметрии более 2°С.The solution to this problem lies in the fact that the subject, at rest, (a) record their own EMP of deep brain tissue in the range of radio wavelengths of 2-4 GHz, on the surface of the scalp at several points located in the projections of the functional areas of the brain brain (b) calculate the temperature values in these areas of the brain using EMR values, (c) calculate the difference between the temperatures determined in these areas of the brain (thermal asymmetry), as well as the average temperature value for all measured points (within the boundaries of one or both hemispheres of the brain) . To predict cerebral hyperthermia syndrome, it is necessary at the same time (1) the presence of an increase in the average temperature value of more than 37 ° C for all measured points in at least one hemisphere, as well as (2) the detection of at least two cases of thermal asymmetry from 1.5 to 2 ° C or at least one case of thermal asymmetry of more than 2 ° C.
В некоторых вариантах изобретения способ диагностики синдрома церебральной гипертермии включает в себя модификацию способа, описанного в предыдущем параграфе, где при определении точек проекций функциональных областей головного мозга используется локализационная карта Клейста. В предпочтительных вариантах изобретения для регистрации температуры используются по крайней мере 18 точек на поверхности кожи головы субъекта симметрично в 9 точках проекций левого и 9 точках правого полушария.In some embodiments of the invention, a method for diagnosing cerebral hyperthermia syndrome includes a modification of the method described in the previous paragraph, where a localization map of Kleist is used to determine the projection points of the functional areas of the brain. In preferred embodiments of the invention, at least 18 points on the surface of the subject’s scalp are symmetrically used at 9 points of projections of the left and 9 points of the right hemisphere to record the temperature.
В некоторых вариантах изобретения способ диагностики синдрома церебральной гипертермии также включает в себя построение карты распределения температуры головного мозга для локализации вероятного очага поражения.In some embodiments of the invention, a method for diagnosing cerebral hyperthermia syndrome also includes constructing a map of the temperature distribution of the brain to localize a likely lesion.
В других вариантах изобретения после прогнозирования синдрома церебральной гипертермии проводят ее коррекцию при помощи краниоцеребрального охлаждения. В предпочтительных вариантах изобретения достаточность процедуры краниоцеребрального охлаждения определяется по 1) уменьшению термоасимметрии при измерении температуры на поверхности кожи головы субъекта в вышеуказанных точках до 1,5°С или меньше, и 2) снижении усредненной температуры в вышеуказанных точках для обоих полушарий по меньше мере до 36°С.In other embodiments of the invention, after predicting cerebral hyperthermia syndrome, correction is performed using craniocerebral cooling. In preferred embodiments of the invention, the sufficiency of the craniocerebral cooling procedure is determined by 1) a decrease in thermal asymmetry when measuring the temperature on the surface of the scalp of the subject at the above points to 1.5 ° C or less, and 2) the average temperature at the above points for both hemispheres is reduced to at least 36 ° C.
В разных вариантах изобретения вышеописанный способ диагностики синдрома церебральной гипертермии может быть использован для диагностики тяжелой черепно-мозговой травмы различного генеза, при ишемическом поражении головного мозга, кровоизлиянии в мозг, при спортивных черепно-мозговых травмах, некоторых неврологических заболеваниях (сосудистые мигрени, судорожные состояния), а также при аффекте, абстинентном синдроме, гипертермии, лихорадке.In various embodiments of the invention, the above method for the diagnosis of cerebral hyperthermia syndrome can be used to diagnose severe traumatic brain injury of various origins, with ischemic brain damage, cerebral hemorrhage, with sports head injuries, some neurological diseases (vascular migraines, convulsive conditions) , as well as with affect, withdrawal symptoms, hyperthermia, fever.
При осуществлении изобретения достигаются следующие технические результаты:When carrying out the invention, the following technical results are achieved:
- разработан улучшенный способ оценки состояния головного мозга у субъектов посредством неинвазивного измерения температуры при помощи регистрации собственного электромагнитного излучения;- an improved method has been developed for assessing the state of the brain in subjects through non-invasive temperature measurement by recording their own electromagnetic radiation;
- установлены диагностические критерии синдрома церебральной гипертермии, который может возникнуть при поражениях мозга различного генеза, а также установлены параметры коррекции этого синдрома при помощи краниоцеребрального охлаждения.- the diagnostic criteria for cerebral hyperthermia syndrome, which can occur with brain damage of various origins, are established, and the correction parameters for this syndrome using craniocerebral cooling are established.
Краткое описание рисунковBrief Description of Drawings
Рис. 1. Локализация стандартных точек (областей) локализации антенны при регистрации ЭМИ глубоких тканей головного мозга (согласно карте Клейста).Fig. 1. Localization of standard points (areas) of localization of the antenna when registering EMR of deep brain tissue (according to the Kleist map).
Рис. 2. Пример температурных карт мозга спортсмена в покое (А), после получения черепно-мозговой травмы легкой степени (Б) и после проведения 60 минутного краниоцеребрального охлаждения (В). В левой части каждой термограммы показано левое полушарие целиком (9 точек), в правой части каждой термограммы показано правое полушарие целиком (9 точек).Fig. 2. An example of temperature maps of an athlete’s brain at rest (A), after a mild traumatic brain injury (B) and after 60 minutes of craniocerebral cooling (C). The entire left hemisphere is shown on the left side of each thermogram (9 points), the entire right hemisphere is shown on the right side of each thermogram (9 points).
Рис. 3. Пример температурных карт мозга головного мозга здорового индивидуума в покое (A, Δt<1,5°С) и больного ишемическим инсультом (Б, Δt>3°С). В левой части каждой термограммы показано левое полушарие целиком (9 точек), в правой части каждой термограммы показано правое полушарие целиком (9 точек).Fig. 3. An example of temperature maps of the brain of a brain of a healthy individual at rest (A, Δt <1.5 ° C) and a patient with ischemic stroke (B, Δt> 3 ° C). The entire left hemisphere is shown on the left side of each thermogram (9 points), the entire right hemisphere is shown on the right side of each thermogram (9 points).
Подробное раскрытие изобретенияDetailed Disclosure of Invention
В описании данного изобретения термины «включает», «включающий» и «включает в себя» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».In the description of the present invention, the terms “includes,” “including,” and “includes” are interpreted as meaning “includes, but is not limited to.” These terms are not intended to be construed as “consists of only”.
Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.Unless defined separately, technical and scientific terms in this application have standard meanings generally accepted in the scientific and technical literature.
Описание предпочтительного способа диагностики и коррекции синдрома церебральной гипертермииDescription of the preferred method for the diagnosis and correction of cerebral hyperthermia syndrome
Суть предлагаемого способа состоит в том, что у пациентов с различными заболеваниями, для которых характерно повышение температуры мозга (нарушения мозгового кровообращения, травма мозга разной степени тяжести, аффективные состояния, мигрень, гипертермия, лихорадка, абстинентный синдром и пр.) с помощью антенны, размещаемой на поверхности кожи головы, регистрируют собственное ЭМИ глубоких тканей в СВЧ-диапазоне и расчетным путем определяют значения локальной температуры в области (точке) измерения. Антенну-аппликатор (диаметром около 3 см) предпочтительно размещают в девяти стандартных областях (точках) по каждому полушарию (всего 18 областей измерения) в соответствии с анатомическими ориентирами и локализацией центральных функций, детекцию ЭМИ можно осуществлять стандартным СВЧ-регистратором РТМ-01-РЭС или любым другим устройством, позволяющим регистрировать ЭМИ тканей в диапазоне от 2 до 6 ГГц. При перемещении антенны и проведении измерений в 9 точках по каждому полушарию удается получить данные практически по всей поверхности мозга. Мощность ЭМИ пропорциональна уровню обменных процессов в глубоких тканях, что позволяет расчетным путем с учетом теплопроводности между антенной и головным мозгом (кожа, подкожные ткани, плоские кости черепа, мозговые оболочки, ликвор), температурой кожи головы и кровотоком определить радиояркостную температуру головного мозга на глубине 4-6 см от поверхности кожи. В этих условиях с наибольшей достоверностью можно судить о температуре коры больших полушарий, что хорошо воспроизводится при анализе ЭМИ в диапазоне 2-6 ГГц. Регистрируемая таким образом температура является усредненной в достаточно большом объеме ткани.The essence of the proposed method is that in patients with various diseases, which are characterized by an increase in brain temperature (cerebrovascular accident, brain injury of varying severity, affective conditions, migraine, hyperthermia, fever, withdrawal syndrome, etc.) using an antenna, placed on the surface of the scalp, the proper EMR of deep tissues is recorded in the microwave range and the local temperature in the measurement region (point) is calculated. The antenna applicator (with a diameter of about 3 cm) is preferably placed in nine standard areas (points) for each hemisphere (a total of 18 measurement areas) in accordance with the anatomical landmarks and the localization of central functions, EMR detection can be carried out using the standard microwave recorder RTM-01-RES or any other device that allows you to register the electromagnetic radiation of tissues in the range from 2 to 6 GHz. When moving the antenna and taking measurements at 9 points for each hemisphere, it is possible to obtain data on almost the entire surface of the brain. The power of EMP is proportional to the level of metabolic processes in deep tissues, which allows a calculation taking into account the thermal brightness of the brain at a depth taking into account the thermal conductivity between the antenna and the brain (skin, subcutaneous tissues, flat bones of the skull, meninges, cerebrospinal fluid), the temperature of the scalp and blood flow 4-6 cm from the skin surface. Under these conditions, with the greatest reliability, one can judge the temperature of the cerebral cortex, which is well reproduced in the analysis of electromagnetic radiation in the range of 2-6 GHz. The temperature recorded in this way is averaged over a sufficiently large volume of tissue.
Отличительной особенностью предлагаемого способа диагностики синдрома церебральной гипертермии является стандартизация областей (точек) измерения. В частности, выбор областей регистрации температуры мозга может быть ориентирован на карту локализации функций мозга Клейста (Рис. 1), имеющих внешние ориентиры проекций на поверхности черепа (Лурия А.Р. Высшие корковые функции человека и их нарушения при локальных поражениях мозга. М.: Изд-во Московского Университета, 1962). Использование стандартизированных областей измерения повышает объективность исследования температуры мозга и позволяет объективизировать связи областей нарушенных функций, характер клинической картины заболевания и появление областей температурных аномалий.A distinctive feature of the proposed method for the diagnosis of cerebral hyperthermia syndrome is the standardization of areas (points) of measurement. In particular, the choice of areas for recording the temperature of the brain can be oriented to a map of the localization of Kleist’s brain functions (Fig. 1), which have external orientations of projections on the surface of the skull (Luria AR, Higher cortical functions of a person and their disorders in local brain lesions. M. : Publishing House of Moscow University, 1962). The use of standardized measurement areas increases the objectivity of the study of brain temperature and allows you to objectify the relationship of areas of impaired functions, the nature of the clinical picture of the disease and the appearance of areas of temperature anomalies.
Нижеследующие примеры приведены в целях раскрытия характеристик настоящего изобретения и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения.The following examples are provided in order to disclose the characteristics of the present invention and should not be construed as in any way limiting the scope of the invention.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления способа диагностики измерения проводят слева и справа в симметричных областях в следующей последовательности. Вначале антенну устанавливают на границе волосистой поверхности кожи в области лба на расстоянии примерно 3 см от срединной линии справа (приведенные здесь и далее размеры соответствуют взрослому человеку) и по завершению процесса регистрации температуры - слева симметрично (соответственно первая/десятая области регистрации - моторные области). Далее антенну смещают в теменную область на расстоянии примерно 3 см от сагиттального шва и проводят измерения температуры справа и слева (вторая/одиннадцатая области регистрации - моторные области коры). Следующие области регистрации располагаются также в теменной области на уровне затылочно-теменного сочленения и также расстоянии 3 см от сагиттального шва справа и слева (третья/двенадцатая области регистрации - сенсорная кора). Далее антенну устанавливают на границе волосистой части головы в лобно-теменном сочленении справа и слева (четвертая/тринадцатая области регистрации - ментальные функции). Последовательно антенну смещают в центр теменной кости слева, затем справа (пятая/четырнадцатая области регистрации - сенсорные функции), далее в центр соответственно левой и правой частей затылочной кости на расстоянии 3 см от центральной линии (шестая/пятнадцатая области регистрации - ментальные функции). Седьмая/шестнадцатая и восьмая/семнадцатая области регистрации располагаются на височной кости справа и слева спереди и сзади ушной раковины соответственно (двигательные и сенсорные функции). Для регистрации температуры в девятой/восемнадцатой областях антенну устанавливают на височную кость справа и слева над мастоидальным отростком ближе к средней линии затылочной кости (зрительные функции). Порядок проведения измерений позволяет представить максимально полную и симметричную картину распределения температуры в правом и левом полушариях, а также облегчает соблюдение симметричности положения областей измерений.In one of the preferred embodiments of the diagnostic method, the measurements are carried out on the left and right in symmetrical areas in the following sequence. First, the antenna is installed on the border of the scalp in the forehead at a distance of about 3 cm from the midline on the right (the dimensions given hereinafter correspond to an adult) and, upon completion of the temperature registration process, it is symmetrical on the left (the first / tenth recording area is the motor area) . Next, the antenna is displaced into the parietal region at a distance of about 3 cm from the sagittal suture and temperature is measured on the right and left (the second / eleventh recording area is the motor region of the cortex). The following recording areas are also located in the parietal region at the level of the occipital-parietal joint and also a distance of 3 cm from the sagittal suture to the right and left (the third / twelfth registration area is the sensory cortex). Next, the antenna is installed on the border of the scalp in the fronto-parietal joint on the right and left (the fourth / thirteenth of the recording area - mental functions). Consistently, the antenna is shifted to the center of the parietal bone on the left, then on the right (fifth / fourteenth areas of registration - sensory functions), then to the center of the left and right parts of the occipital bone, respectively, 3 cm from the center line (sixth / fifteenth areas of registration - mental functions). The seventh / sixteenth and eighth / seventeenth registration areas are located on the temporal bone to the right and left front and rear of the auricle, respectively (motor and sensory functions). To record the temperature in the ninth / eighteenth regions, the antenna is mounted on the temporal bone on the right and left above the mastoid process closer to the midline of the occipital bone (visual function). The measurement procedure allows us to present the most complete and symmetrical picture of the temperature distribution in the right and left hemispheres, and also facilitates the observance of the symmetry of the position of the measurement areas.
Наиболее информативно использовать регистрацию в диапазоне 2,5-4 ГГц, что дает значения температуры коры. При повышении регистрируемых частот увеличивается глубина локации (структуры мозга под корой), измерение затрагивает другие области мозга (более глубокие), но при этом теряется корреляция измеряемой температуры с функциональным состоянием областей коры по карте Клейста, поскольку именно температура коры отражает активность этих областей.The most informative use of registration in the range of 2.5-4 GHz, which gives values of the temperature of the crust. With an increase in the recorded frequencies, the depth of the location (brain structures under the cortex) increases, the measurement affects other areas of the brain (deeper), but the correlation of the measured temperature with the functional state of the cortical areas on the Kleist map is lost, since it is the cortical temperature that reflects the activity of these areas.
По факту регистрации температуры в некоторых предпочтительных вариантах изобретения во всех указанных областях строят температурную карту мозга (см. пример - Рис. 2), на которой можно выявить области температурной асимметрии. Далее вычисляют среднюю температуру по всем 9 или 18 областям измерений в одном или обоих полушариях, соответственно, а также определяют максимальную разницу температур (Δt) между относительно «холодными» и «разогретыми» областями, располагающимися в одном или разных полушариях. При обнаружении по крайней мере двух случаев термоасимметрии Δt от 1,5°С до 2°С или по крайней мере одного случая термоасимметрии Δt более 2°С, а также повышении средней температуры выше 37°С по всем измеренным точкам по крайней мере в одном полушарии ставят диагноз синдром церебральной гипертермии.Upon registering the temperature, in some preferred embodiments of the invention, a temperature map of the brain is constructed in all these areas (see example - Fig. 2), on which the areas of temperature asymmetry can be identified. Next, calculate the average temperature for all 9 or 18 measurement areas in one or both hemispheres, respectively, and also determine the maximum temperature difference (Δt) between the relatively "cold" and "heated" regions located in one or different hemispheres. If at least two cases of thermal asymmetry Δt are detected from 1.5 ° C to 2 ° C or at least one case of thermal asymmetry Δt is more than 2 ° C, as well as an average temperature rises above 37 ° C for all measured points in at least one hemispheres are diagnosed with cerebral hyperthermia syndrome.
Точность измерений температуры мозга с помощью СВЧ-радиотермометра была оценена в условиях эксперимента на животных и у нейрохирургических пациентов при сравнении данных температуры, зарегистрированных индукционными имплантированными на глубину 4-6 см в паренхиму мозга термодатчиками (SophisaPressio) и СВЧ-регистратором РТМ-01-РЭС. Расхождения результатов при более чем 1000 сопоставлений составили в пределах ±0,23-0,51°С и были статистически не достоверны. Наличие указанных небольших расхождений при регистрации температуры инвазивным методом и при использовании СВЧ-терморегистрации не влияет на оценку точности измерения температуры на основании анализа мощности ЭМИ глубоких тканей. При использовании имплантируемого индукционного термодатчика SophisaPressio измерение температуры осуществляется в объеме ткани не более 0,01 см3 (диаметр кончика индукционного термодатчика не более 0,1 см) и только в области имплантации, то есть в паренхиме мозга без учета температуры коры мозга, что и обеспечивает определенные расхождения в показателях. Определяемая точность СВЧ-терморегистрации достигает 0,5°С, что оказывается достаточным для выявления областей с термоасимметрией в головном мозге.The accuracy of measuring brain temperature using a microwave radiothermometer was evaluated under experimental conditions in animals and neurosurgical patients by comparing temperature data recorded by induction implanted to a depth of 4-6 cm in the brain parenchyma with thermal sensors (SophisaPressio) and a microwave recorder RTM-01-RES . The discrepancies in the results for more than 1000 comparisons were within ± 0.23-0.51 ° C and were not statistically significant. The presence of the indicated small discrepancies during the temperature recording by the invasive method and when using microwave thermal registration does not affect the assessment of the accuracy of temperature measurement based on the analysis of the power of the electromagnetic radiation of deep tissues. When using the SophisaPressio implantable induction temperature sensor, temperature is measured in a tissue volume of not more than 0.01 cm 3 (the diameter of the tip of an induction temperature sensor is not more than 0.1 cm) and only in the area of implantation, that is, in the brain parenchyma without taking into account the temperature of the cerebral cortex, which provides certain discrepancies in indicators. The determined accuracy of microwave thermal registration reaches 0.5 ° C, which is sufficient to identify areas with thermal asymmetry in the brain.
Необходимо подчеркнуть, что во многих случаях значения термоасимметрии Δt могут изменяться с течением времени, а также понижаться или повышаться в разных областях измерений, не всегда связанных с локализацией травмы. Например, значения термоасимметрии могут варьироваться в пределах 1°С в зависимости от подвижности или активности субъекта. Поэтому, для получения более точных значений термоасимметрии Δt предпочтительно проводить измерения у субъектов, находящихся в состоянии покоя. В рамках изобретения состояние покоя наступает после 20 минут релаксации у здоровых людей или пациентов.It must be emphasized that in many cases the values of thermal asymmetry Δt can change over time, as well as decrease or increase in different areas of measurements, not always associated with the localization of the injury. For example, thermal asymmetry values can vary within 1 ° C depending on the mobility or activity of the subject. Therefore, in order to obtain more accurate values of the thermal asymmetry Δt, it is preferable to measure in subjects at rest. In the framework of the invention, the state of rest occurs after 20 minutes of relaxation in healthy people or patients.
Для того чтобы сделать объективное заключение о наличии синдрома церебральной гипертермии, необходимо как можно более полно отслеживать значения термоасимметрии, а также общее повышение температуры головного мозга. Для этого автором был предложен новый подход, основанный на одновременном измерении значений температуры в точках проекций функциональных областей мозга, охватывающих всю поверхность черепа субъекта, а также одновременного подсчета как повышения средней температуры, так и определения максимальных значений термоасимметрии Δt. Это позволяет проводить наиболее объективный анализ картины температурных аномалий, локализовать температурный очаг и предположить возможную связь с областями нарушенных функций мозга. Для объективной диагностики важны оба измеряемых параметра. Наличие значительной термоасимметрии Δt указывает на определенные патологические процессы в мозге субъекта; в то же время этот параметр может динамически меняться в достаточно широких пределах с течением времени и не всегда отражает степень происходящих изменений. Напротив, повышение средней температуры мозга более устойчиво к флуктуациям в процессе измерений и позволяет более уверенно констатировать патологическое состояние; вместе с этим, сам по себе этот параметр не способен дать объективную картину и локализацию возможного травматического поражения. Таким образом, оба измеряемых параметра дополняют друг друга и повышают надежность диагностики синдрома церебральной гипертермии, а также позволяют локализовать область патологии и предсказать возможные последствия травмы исходя из затрагиваемых функциональных областей мозга.In order to make an objective conclusion about the presence of cerebral hyperthermia syndrome, it is necessary to track thermo-asymmetry as much as possible, as well as the general increase in brain temperature. For this, the author proposed a new approach based on the simultaneous measurement of temperature values at the projection points of the functional areas of the brain covering the entire surface of the subject’s skull, as well as the simultaneous calculation of both an increase in the average temperature and determination of the maximum values of thermal asymmetry Δt. This allows us to carry out the most objective analysis of the pattern of temperature anomalies, localize the temperature focus and suggest a possible connection with the areas of impaired brain functions. For an objective diagnosis, both measured parameters are important. The presence of significant thermal asymmetry Δt indicates certain pathological processes in the brain of the subject; at the same time, this parameter can dynamically change over a wide range over time and does not always reflect the degree of changes that occur. On the contrary, an increase in the average temperature of the brain is more resistant to fluctuations in the measurement process and allows you to more confidently state a pathological condition; at the same time, this parameter alone is not capable of giving an objective picture and localization of a possible traumatic lesion. Thus, both measured parameters complement each other and increase the reliability of diagnosis of cerebral hyperthermia syndrome, and also allow you to localize the pathology area and predict the possible consequences of injury based on the affected functional areas of the brain.
По факту установления синдрома церебральной гипертермии в предпочтительном варианте изобретения принимают решение о необходимости его коррекции методом краниоцеребрального охлаждения (краниоцеребральной гипотермии - КЦГ).Upon the establishment of cerebral hyperthermia syndrome in a preferred embodiment of the invention, a decision is made on the need to correct it by the method of craniocerebral cooling (craniocerebral hypothermia - SCH).
Цель процедуры КЦГ - уменьшение Δt областей мозга ниже 2°С и снижение усредненной температуры обоих полушарий ниже 36°С. Для достижения этих результатов на голову пациенту надевают специальный шлем. Температуру кожи головы понижают за счет циркуляции в каналах шлема хладоносителя при температуре минус 5°С при объемной скорости циркуляции 1 л/мин. Температуру кожи головы понижают равномерно по всей поверхности волосистой части кожи головы до плюс 5-10°С и поддерживают в указанном диапазоне температур на протяжении всей процедуры. Длительность процедуры КЦГ у пациентов с синдромом церебральной гипертермии, находящихся в ясном сознании, например при легкой ЧМТ, устанавливают в пределах 90-120 минут. При купировании церебральной гипертермии у пациентов, находящихся в состоянии средней тяжести, например абстинентного синдрома (по шкале CIVA-Ar), длительность процедуры может составит до 240 минут. Во всех случаях в процессе проведения и/или после КЦГ проводят измерения церебральной температуры и в случае не достижения целевых показателей температуры мозга процедуру возобновляют. У пациентов с тяжелыми поражениями головного мозга (инсульты, тяжелая нейротравма) и угнетением сознания длительность процедуры составляет 16-24 часа. По завершении КЦГ также проводят контрольную термометрию мозга и в случае, если целевая температура не достигнута, принимают решение о возобновлении краниоцеребрального охлаждения.The goal of the SCG procedure is to decrease Δt of brain regions below 2 ° C and lower the average temperature of both hemispheres below 36 ° C. To achieve these results, a special helmet is put on the patient’s head. The temperature of the scalp is reduced due to the circulation in the channels of the coolant helmet at a temperature of minus 5 ° C at a volumetric circulation rate of 1 l / min. The temperature of the scalp is reduced evenly over the entire surface of the scalp to plus 5-10 ° C and maintained in the indicated temperature range throughout the procedure. The duration of the SCG procedure in patients with cerebral hyperthermia syndrome, who are in clear consciousness, for example, with mild head injury, is set within 90-120 minutes. When stopping cerebral hyperthermia in patients in a state of moderate severity, such as withdrawal symptoms (according to the CIVA-Ar scale), the duration of the procedure can be up to 240 minutes. In all cases, cerebral temperature measurements are taken during and / or after SCG, and if the target temperature is not reached, the procedure is resumed. In patients with severe brain damage (strokes, severe neurotrauma) and depression of consciousness, the duration of the procedure is 16-24 hours. At the end of the SCG, control brain thermometry is also performed and, if the target temperature is not reached, a decision is made to resume craniocerebral cooling.
Примеры использования способа диагностики синдрома церебральной гипертермииExamples of using the method for the diagnosis of cerebral hyperthermia syndrome
Пример 1. Использование способа при спортивной ЧМТ.Example 1. The use of the method in sports TBI.
Спортсмен С., 23 года, стаж занятия боксом 4 года, первый разряд. Проведено термокартирование (построение термограммы) головного мозга по стандартной методике. Средняя температура полушарий головного мозга до тренировки 36,4°С, максимальная Δt=1,7°С (Рис. 2А). Измерения температуры мозга производили на частоте 3,6 ГГц. Провел три раунда спарринга по три минуты. Пропущено 7 ударов в голову. После спарринга жалоб не предъявлял, неврологической симптоматики сотрясения головного мозга выявлено не было, средняя температура полушарий составила 37,4°С. Выявлен очаг гипертермии с максимальным подъемом температуры в височной области до 38,4°С и при Δt=2,4°С (относительно холодная теменная область с температурой 36,0°С) (Рис. 2Б). Поставлен диагноз: легкая спортивная ЧМТ, синдром церебральной гипертермии. В целях ранней профилактики осложнений спортивной ЧМТ и предупреждения развития кумулятивного эффекта при получении повторных травм принято решение о проведении 120-минутного сеанса КЦГ, после которого средняя температура коры мозга составила 35,9°С, области термоасимметрии не выявлялись, максимальная Δt составила 1,6°С (Рис. 2В).Athlete S., 23 years old, boxing experience 4 years, first category. Thermal mapping (building a thermogram) of the brain was carried out according to a standard technique. The average temperature of the cerebral hemispheres before training is 36.4 ° С, the maximum Δt = 1.7 ° С (Fig. 2A). Measurements of brain temperature were performed at a frequency of 3.6 GHz. Spent three rounds of sparring for three minutes. Missed 7 headshots. After sparring, no complaints were made, neurological symptoms of concussion were not detected, the average temperature of the hemispheres was 37.4 ° C. A focus of hyperthermia was detected with a maximum temperature rise in the temporal region up to 38.4 ° С and at Δt = 2.4 ° С (relatively cold parietal region with a temperature of 36.0 ° С) (Fig. 2B). Diagnosed with mild sports head injury, cerebral hyperthermia syndrome. In order to early prevent complications of a sports head injury and prevent the development of a cumulative effect when receiving repeated injuries, it was decided to conduct a 120-minute SCG session, after which the average temperature of the cerebral cortex was 35.9 ° C, no thermal asymmetry was detected, the maximum Δt was 1.6 ° C (Fig. 2B).
Пример 2. Использование способа при острой фокальной ишемии головного мозга.Example 2. The use of the method in acute focal cerebral ischemia.
Больной Б., 76 лет, инфаркт головного мозга в бассейне среднемозговой артерии подтвержденный КТ, степень нарушения сознания по шкале комы Глазго 12 баллов (глубокое оглушение), неврологический дефицит по NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) 16 баллов, 18 часов от начала заболевания (тромболитическая терапия не показана). Проведено термокартирование головного мозга по стандартной методике. Средняя температура полушарий головного мозга 37,6°С (измерения температуры мозга производили на частоте 3,6 ГГц). Выявлен очаг гипертермии в височной области с максимальным подъемом температуры до 39,6°С, Δt=3,4°С (затылочная область - 36,2°С). Поставлен диагноз: острый инфаркт головного мозга по ишемическому типу в бассейне среднемозговой артерии, синдром церебральной гипертермии. В целях коррекции церебральной гипертермии и достижения нейропротекции принято решение о проведении 16-часового сеанса КЦГ. По завершении КЦГ средняя температура полушарий головного мозга составила 32,4°С, в области очага гипертермии - 32,8°С, максимальная Δt=1,9°С. Повысился уровень сознания по шкале комы Глазго до 13 баллов (умеренное оглушение), неврологический дефицит по NIHSS уменьшился до 12 баллов.Patient B., 76 years old, cerebral infarction in the basin of the midbrain artery confirmed by CT, degree of impaired consciousness on the Glasgow coma scale 12 points (deep stunning), neurological deficit according to NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) 16 points, 18 hours from the start diseases (thrombolytic therapy is not indicated). Thermal mapping of the brain was carried out according to a standard technique. The average temperature of the cerebral hemispheres was 37.6 ° С (the brain temperature was measured at a frequency of 3.6 GHz). A focus of hyperthermia was detected in the temporal region with a maximum temperature rise of 39.6 ° С, Δt = 3.4 ° С (occipital region - 36.2 ° С). The diagnosis was made: acute cerebral infarction of the ischemic type in the basin of the midbrain artery, cerebral hyperthermia syndrome. In order to correct cerebral hyperthermia and achieve neuroprotection, a decision was made to conduct a 16-hour SCG session. At the end of the SCG, the average temperature of the cerebral hemispheres was 32.4 ° С, in the area of the focus of hyperthermia - 32.8 ° С, the maximum Δt = 1.9 ° С. The Glasgow coma scale increased consciousness to 13 points (moderate stunning), the neurological deficit according to NIHSS decreased to 12 points.
Пример 3. Тестирование способа на здоровых добровольцах и пациентов с зарегистрированным ишемическим инсультом.Example 3. Testing of the method on healthy volunteers and patients with registered ischemic stroke.
В результате тестирования 121 здоровых добровольцев средняя температура правого полушария составила 36,74±0,37°С, правого полушария - 36,64±0,32°С. В всех случаях значения термоасимметрии у здоровых добровольцев, находящихся в состоянии покоя (20 минут релаксации перед измерением), не превышали 1,5°С. В результате тестирования 112 пациентов с зарегистрированным ишемическим инсультом средняя температура правого полушария составила 38,0±0,45°С, правого полушария - 37,94±0,28°С.As a result of testing 121 healthy volunteers, the average temperature of the right hemisphere was 36.74 ± 0.37 ° С, and the right hemisphere was 36.64 ± 0.32 ° С. In all cases, the values of thermal asymmetry in healthy volunteers at rest (20 minutes of relaxation before measurement) did not exceed 1.5 ° C. As a result of testing of 112 patients with registered ischemic stroke, the average temperature of the right hemisphere was 38.0 ± 0.45 ° С, the right hemisphere - 37.94 ± 0.28 ° С.
Для иллюстрации выраженности развития термоасимметрии у здоровых лиц и больных ишемическим инсультом (первые сутки заболевания) на Рис. 3 приведены термограммы головного мозга здорового индивидуума (A, Δt<1,5°С) и больного ишемическим инсультом (Б, Δt>3°С).To illustrate the severity of the development of thermal asymmetry in healthy individuals and patients with ischemic stroke (the first day of the disease) in Fig. Figure 3 shows the thermograms of the brain of a healthy individual (A, Δt <1.5 ° C) and a patient with ischemic stroke (B, Δt> 3 ° C).
Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.Although the invention has been described with reference to the disclosed embodiments, it should be apparent to those skilled in the art that the specific experiments described in detail are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the scope of the invention in any way. It should be understood that various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106608A RU2645927C1 (en) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | Method of diagnostics and correction of cerebral hyperthermia syndrome |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106608A RU2645927C1 (en) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | Method of diagnostics and correction of cerebral hyperthermia syndrome |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2645927C1 true RU2645927C1 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=61568437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017106608A RU2645927C1 (en) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | Method of diagnostics and correction of cerebral hyperthermia syndrome |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2645927C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698217C1 (en) * | 2018-11-13 | 2019-08-23 | Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр) | Method for increasing the consciousness level of patients with long-term consciousness disorders by craniocerebral hypothermia |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1731176A1 (en) * | 1989-03-27 | 1992-05-07 | Нижегородский медицинский институт им.С.М.Кирова | Method for diagnosing vertebrobasilar syndrome |
| RU2405420C1 (en) * | 2009-11-26 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Биопродукт" | Method for evaluation of brain metabolism level |
| CN102232832A (en) * | 2010-04-23 | 2011-11-09 | 西门子公司 | SAR estimation in nuclear magnetic resonance examination using microwave thermometry |
-
2017
- 2017-06-15 RU RU2017106608A patent/RU2645927C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1731176A1 (en) * | 1989-03-27 | 1992-05-07 | Нижегородский медицинский институт им.С.М.Кирова | Method for diagnosing vertebrobasilar syndrome |
| RU2405420C1 (en) * | 2009-11-26 | 2010-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Биопродукт" | Method for evaluation of brain metabolism level |
| CN102232832A (en) * | 2010-04-23 | 2011-11-09 | 西门子公司 | SAR estimation in nuclear magnetic resonance examination using microwave thermometry |
Non-Patent Citations (6)
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698217C1 (en) * | 2018-11-13 | 2019-08-23 | Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение "Федеральный Научно-Клинический Центр Реаниматологии И Реабилитологии" (Фнкц Рр) | Method for increasing the consciousness level of patients with long-term consciousness disorders by craniocerebral hypothermia |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shevelev et al. | Using medical microwave radiometry for brain temperature measurements | |
| Cheshire Jr | Thermoregulatory disorders and illness related to heat and cold stress | |
| Vakharia et al. | Getting the best outcomes from epilepsy surgery | |
| Nybo et al. | Inadequate heat release from the human brain during prolonged exercise with hyperthermia | |
| Mcilvoy | Comparison of brain temperature to core temperature: a review of the literature | |
| Gorbach et al. | Intraoperative infrared imaging of brain tumors | |
| ES2336137T3 (en) | BRAIN PERFUSION MONITOR. | |
| Ko | Multimodality monitoring in the neurointensive care unit: a special perspective for patients with stroke | |
| EP2797501B1 (en) | Magnetic resonance thermography: high resolution imaging for thermal abnormalities | |
| Wartzek et al. | Temperature measurement | |
| WO2016181387A1 (en) | Neuroprotection apparatus | |
| Asil et al. | Monitoring of increased intracranial pressure resulting from cerebral edema with transcranial Doppler sonography in patients with middle cerebral artery infarction | |
| Gard et al. | Selective head–neck cooling after concussion shortens return-to-play in ice hockey players | |
| RU2645927C1 (en) | Method of diagnostics and correction of cerebral hyperthermia syndrome | |
| Walsh et al. | Dynamic thermal mapping of localized therapeutic hypothermia in the brain | |
| Oh et al. | Temperature difference between brain and axilla according to body temperature in the patient with brain injury | |
| Mindermann et al. | Interhemispheric pressure gradients in severe head trauma in humans | |
| Iwata et al. | Superficial brain is cooler in small piglets: neonatal hypothermia implications | |
| Mariak | Intracranial temperature recordings in human subjects. The contribution of the neurosurgeon to thermal physiology | |
| Elmer et al. | Temperature control after cardiac arrest | |
| Fallis | Monitoring bladder temperatures in the OR | |
| Iwata et al. | Brain temperature in newborn piglets under selective head cooling with minimal systemic hypothermia | |
| Mariak et al. | The temperature within the circle of Willis versus tympanic temperature in resting normothermic humans | |
| RU2698217C1 (en) | Method for increasing the consciousness level of patients with long-term consciousness disorders by craniocerebral hypothermia | |
| Sun et al. | A clinical research on real-time monitoring of cerebral edema after basal ganglia hemorrhage based on near-field coupling phase shift technology |