RU2804228C1 - Method for minimizing motion artifacts when examining tissue using optical coherence angiography and device for its implementation - Google Patents

Method for minimizing motion artifacts when examining tissue using optical coherence angiography and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2804228C1
RU2804228C1 RU2022130048A RU2022130048A RU2804228C1 RU 2804228 C1 RU2804228 C1 RU 2804228C1 RU 2022130048 A RU2022130048 A RU 2022130048A RU 2022130048 A RU2022130048 A RU 2022130048A RU 2804228 C1 RU2804228 C1 RU 2804228C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
study
oct
tissue
optical coherence
Prior art date
Application number
RU2022130048A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Георгиевич Рябков
Елена Борисовна Киселева
Михаил Александрович Сизов
Павел Андреевич Шилягин
Михаил Сергеевич Балеев
Григорий Валентинович Геликонов
Владимир Юрьевич Зайцев
Наталья Дорофеевна Гладкова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2804228C1 publication Critical patent/RU2804228C1/en

Links

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: device for obtaining intravital images of the microvascular bed in the near-surface layers of biological tissues, made in form of an ellipse-shaped platform with a pipe, the inner diameter of which corresponds to the outer diameter of the cylindrical sensor of an OCT (optical coherence tomography) device, with the ability to connect to a separately located aspirator via a vacuum tube. A method for minimizing motion artifacts when studying tissues using optical coherence angiography, in which, when performing optical coherence angiography (OCA), a device is installed on the cylindrical sensor of the OCT device to obtain intravital images of the microvascular bed in the near-surface layers of biological tissues, and a vacuum tube of the aspirator is attached; the pressure level when examining integumentary tissues is set at -125 mmHg, and for examining the abdominal organs at a value equal to the mean arterial pressure in mmHg at the time of the study minus 60 mmHg.
EFFECT: improvement of quality of the data obtained during OCA by reducing the number of artifacts on OCA images; the possibility of continuous movement of the sensor over the surface of the tissue without disrupting microcirculation.
3 cl, 9 dwg, 5 ex

Description

Группа изобретений относится к медицине, а именно к области диагностики в клинической и экспериментальной хирургии, и может быть использована для получения прижизненных изображений микрососудистого русла в приповерхностных слоях биологических тканей.The group of inventions relates to medicine, namely to the field of diagnostics in clinical and experimental surgery, and can be used to obtain intravital images of the microvascular bed in the surface layers of biological tissues.

Топическая диагностика состояния кровообращения в тканях - одна из универсальных и сложных задач хирургии. В частности интраоперационная верификация наличия кровотока в интрамуральных сосудах кишки необходима для объективного определения границ жизнеспособной и нежизнеспособной кишки, и, соответственно, для определения границ ее резекции. Верификация состояния микрососудов кожи необходима для определения жизнеспособности термически поврежденных или пересаженных участков. Изменения микроциркуляции слизистой оболочки полости рта необходимо отслеживать в процессе лучевой терапии опухолей головы и шеи для предотвращения развития тяжелых стадий мукозита. Показатели микроциркуляции также могут быть эффективными предикторами диагностики предраковых состояний полости рта. Оптическая когерентная ангиография (ОКА), основанная на анализе сигнала в методе оптической когерентной томографии (ОКТ), обладает необходимым техническим потенциалом для объективной диагностики интрамуральных микрососудов в указанных тканях до глубины 2 мм, достаточной для получения клинически значимой информации. Кроме того, использование ОКА в экспериментальных исследованиях острого ишемического, травматического, лучевого повреждений тканей может существенно углубить представления о патогенезе этих распространенных патологических состояний. Главная причина ограничений в использовании ОКА для диагностики микроциркуляторного русла в тканях in vivo - высокая чувствительность методики выделения информации о кровеносных сосудах к наличию движений исследуемых тканей во время сканирования. Важное условие повышения эффективности клинического и экспериментального использования ОКА состоит в возможности воспроизведения непрерывной картины сети кровеносных сосудов при поступательном смещении датчика: такая возможность позволила бы проводить диагностический поиск участков ткани с нарушенным кровообращением в случае, если первоначально датчик не был установлен в очаг поражения. Однако в настоящее время перемещение датчика предполагает пошаговое перемещение, а не скольжение поверхности датчика по ткани, что приводит к получению дискретных ОКА-картин и в итоге к значительному снижению качества диагностических данных.Topical diagnosis of the state of blood circulation in tissues is one of the universal and complex tasks of surgery. In particular, intraoperative verification of the presence of blood flow in the intramural vessels of the intestine is necessary to objectively determine the boundaries of viable and non-viable intestine, and, accordingly, to determine the boundaries of its resection. Verification of the state of skin microvessels is necessary to determine the viability of thermally damaged or transplanted areas. Changes in the microcirculation of the oral mucosa must be monitored during radiation therapy for head and neck tumors to prevent the development of severe stages of mucositis. Microcirculation indicators can also be effective predictors for the diagnosis of precancerous conditions of the oral cavity. Optical coherence angiography (OCA), based on signal analysis in the optical coherence tomography (OCT) method, has the necessary technical potential for objective diagnosis of intramural microvessels in these tissues to a depth of 2 mm, sufficient to obtain clinically relevant information. In addition, the use of OKA in experimental studies of acute ischemic, traumatic, and radiation tissue damage can significantly deepen the understanding of the pathogenesis of these common pathological conditions. The main reason for the limitations in the use of OCA for diagnosing the microvasculature in tissues in vivo is the high sensitivity of the technique for extracting information about blood vessels to the presence of movements of the tissues under study during scanning. An important condition for increasing the effectiveness of the clinical and experimental use of OKA is the ability to reproduce a continuous picture of the network of blood vessels during translational displacement of the sensor: such a possibility would allow for a diagnostic search for tissue areas with impaired blood circulation if the sensor was not initially installed in the lesion. However, currently, the movement of the sensor involves step-by-step movement, rather than sliding of the sensor surface over the tissue, which leads to discrete OKA patterns and, ultimately, to a significant decrease in the quality of diagnostic data.

Из работы [П.Д. Агрба, Е.А Бакшаева, Д.О. Эллинский, И.Л. Шливко, М.Ю. Кириллин. Роль механической компрессии при визуализации кожи человека методом кросс-поляризационной оптической когерентной томографии. СТМ. 2014. 6(1): 75-82] известен способ взаимной фиксации зонда и исследуемой ткани, заключающийся в обеспечении контролируемого прижатия ОКТ-зонда к поверхности ткани (тонкой коже человека). Сила прижатия контролируется с помощью динамометра, сопряженного с зондом.From the work of [P.D. Agrba, E.A Bakshaeva, D.O. Ellinsky, I.L. Shlivko, M.Yu. Kirillin. The role of mechanical compression in visualization of human skin using cross-polarization optical coherence tomography. STM. 2014. 6(1): 75-82] there is a known method of mutual fixation of the probe and the tissue under study, which consists in ensuring controlled pressing of the OCT probe to the surface of the tissue (thin human skin). The pressing force is controlled using a dynamometer coupled to a probe.

В описании зонда указано: «КП ОКТ-зонд, сопряженный с динамометром, измеряющим силу прижатия щупа к образцу, располагался перпендикулярно поверхности образца и прижимался к ней с силой 0,35±0,04 МПа. Сила компрессии выбиралась таким образом, чтобы обеспечить полное соприкосновение щупа с поверхностью кожи и вызвать незначительные дискомфортные ощущения. Такая компрессия является неинвазивным воздействием, все изменения обратимы, и их последствия исчезают в течение 20 мин после окончания эксперимента. Дальнейшее увеличение силы давления способно приводить к появлению гематомы, что уже может классифицироваться как инвазивное воздействие. В процессе измерения сила прижатия КП ОКТ-зонда к поверхности биоткани удерживалась на постоянном уровне в течение всего времени наблюдения».The probe description states: “The CP OCT probe, coupled with a dynamometer that measures the force of pressing the probe against the sample, was positioned perpendicular to the surface of the sample and pressed against it with a force of 0.35 ± 0.04 MPa. The compression force was chosen in such a way as to ensure complete contact of the probe with the surface of the skin and cause minor discomfort. Such compression is a non-invasive effect, all changes are reversible, and their consequences disappear within 20 minutes after the end of the experiment. A further increase in pressure can lead to the appearance of a hematoma, which can already be classified as an invasive effect. During the measurement process, the pressing force of the CP OCT probe to the surface of the biological tissue was kept at a constant level throughout the entire observation period.”

Способ может быть осуществлен только на открытых горизонтальных поверхностях, где достаточно пространства для установки динамометра; на наклонных и вертикальных поверхностях данный способ не работает. Позволяет получать только дискретные ОКА-изображения, что может привести к потере части важных диагностических данных из-за невозможности перемещения датчика без отрыва.The method can only be carried out on open horizontal surfaces where there is enough space to install a dynamometer; This method does not work on inclined and vertical surfaces. Allows you to obtain only discrete OKA images, which can lead to the loss of some important diagnostic data due to the inability to move the sensor without detachment.

Из патента US №4736749 (МПК А61В 5/00, 5/04, А61В 7/04, опубл. 12.04.1988 г.) известно устройство для вакуумной фиксации на теле человека, содержащее отдельно расположенный вакуумный насос, который посредством вакуумной трубки подключен к полому корпусу с центрально расположенной камерой и с кольцевой полостью, которая ограничена снизу поверхностью уплотняющегося приспособления, которое прижато к корпусу посредством разъемного соединителя с образованием одной камеры при возможности перекрытия ее снизу поверхностью тела человека.From US patent No. 4736749 (MPK A61B 5/00, 5/04, A61B 7/04, published on April 12, 1988), a device for vacuum fixation on the human body is known, containing a separately located vacuum pump, which is connected to a hollow body with a centrally located chamber and an annular cavity, which is limited from below by the surface of the sealing device, which is pressed to the body by means of a detachable connector to form one chamber with the possibility of covering it from below with the surface of the human body.

Недостатками данного устройства и способа его применения являются:The disadvantages of this device and the method of its use are:

1. Размер устройства значительно превышает размер датчика, поэтому фиксация ткани происходит только в области кольцевидной полости, расположенной вокруг и на расстоянии от зоны исследования датчиком, поэтому поверхность исследуемой ткани в зоне контакта остается подвижной относительно датчика, в результате локальных микроперемещений ткани появляются артефакты движения, снижающие качество ОКА-изображений.1. The size of the device significantly exceeds the size of the sensor, therefore tissue fixation occurs only in the area of the annular cavity located around and at a distance from the area of study by the sensor, therefore the surface of the tissue under study in the contact zone remains mobile relative to the sensor, as a result of local micro-movements of the tissue, motion artifacts appear, reducing the quality of OKA images.

2. Невозможность перемещения устройства по поверхности ткани с сохранением постоянного контакта поверхности датчика и ткани без риска разгерметизации вакуумной полости и взаимного смещения датчика и ткани.2. The impossibility of moving the device along the surface of the tissue while maintaining constant contact between the surface of the sensor and the tissue without the risk of depressurization of the vacuum cavity and mutual displacement of the sensor and tissue.

Задача предполагаемой группы изобретений - повышение точности диагностики ОКА за счет минимизации артефактов, появляющихся на ОКА-изображениях из-за непроизвольных смещений исследуемой ткани относительно датчика прибора или из-за произвольного перемещения датчика прибора по поверхности ткани во время диагностического поиска.The objective of the proposed group of inventions is to increase the accuracy of OKA diagnostics by minimizing artifacts that appear on OKA images due to involuntary displacements of the tissue under study relative to the device sensor or due to arbitrary movement of the device sensor along the tissue surface during a diagnostic search.

Технический результат заключается в повышении качества получаемых данных при проведении ОКА за счет сокращения количества артефактов на ОКА-изображениях; возможности безотрывного перемещения датчика по поверхности ткани без нарушения микроциркуляции.The technical result is to improve the quality of the data obtained during OKA by reducing the number of artifacts on OKA images; the possibility of continuous movement of the sensor over the surface of the tissue without disrupting microcirculation.

Технический результат достигается устройством, содержащим отдельно расположенный аспиратор, который посредством вакуумной трубки подключен к устройству, устройство выполнено в виде площадки эллипсообразной формы с патрубком, внутренний диаметр которого соответствует наружному диаметру цилиндрического датчика ОКТ-прибора, высота патрубка больше высоты датчика ОКТ-прибора не более чем на 4 мм, переход с площадки на патрубок с внутренней стороны сглажен, в дистальной части устройства в зоне, не перекрываемой датчиком ОКТ-прибора, выполнен отвод для присоединения вакуумной трубки аспиратора к патрубку.The technical result is achieved by a device containing a separately located aspirator, which is connected to the device by means of a vacuum tube, the device is made in the form of an ellipsoidal platform with a pipe, the internal diameter of which corresponds to the outer diameter of the cylindrical sensor of the OCT device, the height of the pipe is greater than the height of the sensor of the OCT device, no more than 4 mm, the transition from the platform to the nozzle from the inside is smoothed, in the distal part of the device in the area not covered by the sensor of the OCT device, there is an outlet for connecting the vacuum tube of the aspirator to the nozzle.

Технический результат достигается также тем, что при проведении ОКА, на датчик ОКА устанавливают предложенное устройство, присоединяют вакуумную трубку аспиратора для создания вакуума; устанавливают уровень давления при исследовании покровных тканей на уровне не менее -125 мм рт.ст., а для исследования органов брюшной полости - до не менее величины, равной среднему артериальному давлению в мм рт.ст., на момент проведения исследования минус 60 мм рт.ст.The technical result is also achieved by the fact that when performing OKA, the proposed device is installed on the OKA sensor, and a vacuum tube of the aspirator is attached to create a vacuum; set the pressure level when examining integumentary tissues at a level of at least -125 mmHg, and for examining the abdominal organs - to a value not less than the mean arterial pressure in mmHg, at the time of the study minus 60 mmHg .st.

Предпочтительно для исследования соседнего участка ткани проводят смещение датчика ОКТ-прибора вместе с устройством без его отрыва способом «скольжения» по исследуемой ткани вдоль условной большой оси площадки устройства.Preferably, to study an adjacent area of tissue, the OCT device sensor is shifted along with the device without tearing it off by “sliding” along the tissue being studied along the conventional major axis of the device area.

Группа изобретений поясняется фигурами, где на фиг. 1 - фото устройства на цилиндрическом датчике прибора ОКА с подсоединенной вакуумной трубкой к отводу; на фиг. 2 - фото использования устройства при проведении исследования по предложенному способу на шее добровольца, на фиг. 3 (а, б) - примеры проведения ОКА-исследования без использования предложенных устройства и способа; на фиг. 4 - этап получения ОКА-изображения на фиксированном с помощью разработанных устройства и способа участке (фото); на фиг. 5 (а, б) - ОКА-изображения, полученные с помощью разработанных устройства и способа фиксации датчика прибора; на фиг. 6 - гистологическая структура стенки кишки после получения ОКА-изображения разработанным способом (а) и интактной тонкой кишки, не подвергнутой диагностическим и каким-либо иным манипуляциям (б); на фиг. 7 - серия ОКА-изображений, полученных с помощью разработанных устройства и способа при длительном мониторировании участка кишки с контролируемым смещением зоны интереса без удаления устройства, где (а) - ОКА-изображение в начальной точке исследования, (б) - ОКА-изображение, смещенное на 1,8 мм вниз от начальной точки; (в) - ОКА-изображение, смещенное на 1,8 мм вниз через 10 мин от начала исследования; (г) - ОКА-изображение, фиксированное на предыдущей точке исследования в течение 20 мин; на фиг. 8 - исследование участка кожи тыльной поверхности кисти с помощью ручного прижима ОКТ -датчика (а), ОКА-изображения, получаемые с помощью ручного прижима ОКА-датчика (б, в), исследование участка кожи тыльной поверхности кисти с использованием разработанного устройства (г), ОКА-изображения, получаемые при использовании предложенного способа (д, е); на фиг. 9 - исследование участка кожи боковой поверхности шеи с использованием разработанного устройства (а), полученное ОКА-изображение (б), состояние кожи в месте исследования после завершения исследования (в); на фиг. 10 - исследование участка слизистой оболочки полости рта с помощью ручного прижима ОКТ-датчика (а), получаемые с помощью ручного прижима ОКТ-датчика ОКА-изображения (б, в), исследование участка слизистой оболочки полости рта с использованием разработанного устройства (г) и получаемые с использованием разработанного устройства ОКА-изображения (д, е).The group of inventions is illustrated by figures, where in FIG. 1 - photo of the device on the cylindrical sensor of the OKA device with a vacuum tube connected to the outlet; in fig. 2 - photo of using the device when conducting a study using the proposed method on the neck of a volunteer, in FIG. 3 (a, b) - examples of conducting an OKA study without using the proposed device and method; in fig. 4 - stage of obtaining an OKA image on an area fixed using the developed device and method (photo); in fig. 5 (a, b) - OKA images obtained using the developed device and method of fixing the device sensor; in fig. 6 - histological structure of the intestinal wall after obtaining the OKA image using the developed method (a) and the intact small intestine, not subjected to diagnostic or any other manipulations (b); in fig. 7 - a series of OKA images obtained using the developed device and method during long-term monitoring of a section of the intestine with controlled displacement of the area of interest without removing the device, where (a) - OKA image at the starting point of the study, (b) - OKA image, displaced 1.8 mm down from the starting point; (c) - OKA image shifted 1.8 mm downward 10 minutes from the start of the study; (d) - OKA image fixed at the previous research point for 20 minutes; in fig. 8 - study of the skin area of the dorsal surface of the hand using manual clamping of the OCT sensor (a), OKA images obtained using manual clamping of the OCA sensor (b, c), study of the skin of the dorsal surface of the hand using the developed device (d) , OKA images obtained using the proposed method (e, f); in fig. 9 - study of the skin area of the lateral surface of the neck using the developed device (a), the obtained OCA image (b), the condition of the skin at the study site after completion of the study (c); in fig. 10 - study of an area of the oral mucosa using a manual clamp of the OCT sensor (a), obtained using a manual clamp of an OCT sensor OKA images (b, c), study of a site of the oral mucosa using the developed device (d) and OKA images obtained using the developed device (e, f).

Устройство для минимизации артефактов движения при исследовании тканей с помощью оптической когерентной ангиографии (Фиг. 1, Фиг. 2) выполнено в виде площадки эллипсообразной формы (1) с патрубком (2), внутренний диаметр которого соответствует наружному диаметру цилиндрического датчика ОКТ-прибора (3), малый диаметр площадки близок к наружному диаметру патрубка. Высота патрубка больше высоты датчика ОКТ-прибора не более чем на 4 мм. Переход с площадки на патрубок с внутренней стороны сглажен. В дистальной части устройства в зоне, не перекрываемой датчиком ОКТ-прибора, выполнен отвод (4) для присоединения вакуумной трубки аспиратора к патрубку.The device for minimizing motion artifacts when studying tissue using optical coherence angiography (Fig. 1, Fig. 2) is made in the form of an ellipsoid-shaped platform (1) with a pipe (2), the inner diameter of which corresponds to the outer diameter of the cylindrical sensor of the OCT device (3 ), the small diameter of the platform is close to the outer diameter of the pipe. The height of the nozzle is no more than 4 mm greater than the height of the OCT device sensor. The transition from the platform to the pipe from the inside is smoothed. In the distal part of the device, in the area not covered by the sensor of the OCT device, there is an outlet (4) for connecting the vacuum tube of the aspirator to the branch pipe.

Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.

Выбирают для исследования участок ткани кожи, слизистой оболочки, сегмент кишки и т.д. Надевают предложенное устройство на датчик прибора ОКТ таким образом, чтобы между торцом датчика и дистальным краем патрубка оставалось от 1 до 4 мм, отвод не перекрывался датчиком прибора. Герметично подключают дистальный конец трубки аспиратора к отводу. Герметично подключают проксимальный конец трубки к операционному аспиратору. Устанавливают уровень отрицательного давления, создаваемого аспиратором при исследовании покровных тканей на уровне не менее -125 мм рт.ст., а для исследования органов брюшной полости - до не менее величины, равной среднему артериальному давлению в мм рт.ст., на момент проведения исследования минус 60 мм рт.ст. Включают операционный аспиратор и создают контакт площадки устройства с поверхностью ткани до получения эффекта «присасывания» участка ткани к поверхности датчика. Проводят исследование. После завершения исследования и записи ОКА-изображений давление внутри устройства компенсируют выключением аспиратора.An area of skin tissue, mucous membrane, segment of intestine, etc. is selected for examination. The proposed device is placed on the sensor of the OCT device in such a way that between the end of the sensor and the distal edge of the pipe there remains from 1 to 4 mm, the outlet is not blocked by the sensor of the device. The distal end of the aspirator tube is hermetically connected to the outlet. The proximal end of the tube is hermetically connected to the operating aspirator. The level of negative pressure created by the aspirator when examining integumentary tissues is set at a level of at least -125 mm Hg, and for examining the abdominal organs - to a value not less than the mean arterial pressure in mm Hg at the time of the study. minus 60 mm Hg. The operating aspirator is turned on and contact of the device platform with the tissue surface is created until the effect of “suction” of the tissue section to the sensor surface is obtained. Conducting research. After completing the study and recording OKA images, the pressure inside the device is compensated by turning off the aspirator.

При необходимости исследования соседнего участка ткани проводят смещение датчика ОКТ-прибора вместе с устройством, сохраняя контакт устройства и ткани. Движение осуществляют способом «скольжения» вдоль условной большой оси площадки устройства. Эллипсообразная форма площадки образует скругленные «выступы», которые обеспечивают минимальную деформацию ткани, находящейся вне устройства, при перемещении («скольжении»), а сглаженное соединение патрубка и площадки с внутренней стороны обеспечивает снижение уровня травматизации ткани.If it is necessary to study a neighboring area of tissue, the sensor of the OCT device is shifted along with the device, maintaining contact between the device and the tissue. The movement is carried out by “sliding” along the conventional major axis of the device platform. The ellipsoidal shape of the platform forms rounded “protrusions”, which ensure minimal deformation of the tissue located outside the device when moving (“sliding”), and the smooth connection of the nozzle and the platform from the inside ensures a reduction in the level of tissue trauma.

Приводим примеры использования группы изобретений.We give examples of the use of a group of inventions.

Пример 1.Example 1.

Устройство и способ использованы при выполнении ОКА-исследования кровообращения в стенке кишки минипига «Визенау» в эксперименте, поскольку параметры кишечника этой категории лабораторных животных наиболее близки к параметрам кишечника человека. Выписка из эксперимента №3. Под интубационным наркозом выполнили срединную лапаротомию, далее, отступив от дуоденоеюнального перехода 40 см, вывели в рану участок тонкой кишки. Смоделировали острую ишемию сегмента кишечника перевязкой тощекишечной артерии. Проводили ОКА-исследование без использования предложенных устройства и способа (Фиг. 3а, Фиг. 3б), регулируя необходимый контакт вручную. Затем проводили исследование с использованием предложенных способа и устройства. Устанавливали предложенное устройство на датчик прибора ОКТ. Между торцом датчика и дистальным краем патрубка оставалось 4 мм, отвод, выполненный на уровне 3 мм, не перекрывался датчиком прибора. Герметично подключили дистальный конец трубки аспиратора к отводу. Герметично подключили проксимальный конец трубки к операционному аспиратору. Среднее артериальное давление на момент проведения ОКТ-исследования 90 мм рт.ст. Безопасный уровень отрицательного давления в просвете устройства, поскольку исследование проводили на органе брюшной полости САД-60=90-60=30. Установили уровень отрицательного давления, создаваемого аспиратором при исследовании, -30 мм рт.ст. Включили операционный аспиратор Элема-Н ОХ-8/40 (АМ4М10) и создали контакт площадки устройства с поверхностью ткани до получения эффекта «присасывания» участка ткани к поверхности датчика (Фиг. 4). На протяжении 26 секунд, необходимых для получения ОКА-изображений, исследуемый участок оставался неподвижным относительно датчика ОКА-прибора, в результате чего качество ОКА-изображений существенно возросло в сравнении с традиционным (ручным) способом фиксации: исчезли артефакты движения - яркие горизонтальные полосы разной толщины и волнообразный характер рисунка (Фиг. 5а, Фиг. 5б). В месте проведенного исследования не обнаружено визуальных изменений, полная анатомическая сохранность исследованного участка подтверждена гистологически (Фиг. 6а) и соответствует норме (Фиг. 6б).The device and method were used to perform an OKA study of blood circulation in the intestinal wall of the minipig “Wiesenau” in an experiment, since the intestinal parameters of this category of laboratory animals are closest to the parameters of the human intestine. Extract from experiment No. 3. Under intubation anesthesia, a median laparotomy was performed, then, retreating 40 cm from the duodenojejunal junction, a section of the small intestine was brought into the wound. Acute ischemia of an intestinal segment was modeled by ligation of the jejunal artery. An OKA study was carried out without using the proposed device and method (Fig. 3a, Fig. 3b), adjusting the required contact manually. Then a study was carried out using the proposed method and device. The proposed device was installed on the sensor of the OCT device. There was 4 mm between the end of the sensor and the distal edge of the pipe; the outlet, made at the level of 3 mm, was not blocked by the device sensor. The distal end of the aspirator tube was hermetically connected to the outlet. The proximal end of the tube was hermetically connected to the operating aspirator. The mean arterial pressure at the time of the OCT study was 90 mmHg. Safe level of negative pressure in the lumen of the device, since the study was carried out on the abdominal organ SAD-60=90-60=30. The level of negative pressure created by the aspirator during the study was set to -30 mmHg. The Elema-N OX-8/40 (AM4M10) operating aspirator was turned on and contact of the device platform with the tissue surface was created until the effect of “suction” of the tissue section to the sensor surface was obtained (Fig. 4). For 26 seconds required to obtain OKA images, the area under study remained motionless relative to the sensor of the OKA device, as a result of which the quality of OKA images increased significantly in comparison with the traditional (manual) method of fixation: motion artifacts - bright horizontal stripes of different thicknesses - disappeared and the wavy nature of the pattern (Fig. 5a, Fig. 5b). No visual changes were found at the site of the study; complete anatomical preservation of the examined area was confirmed histologically (Fig. 6a) and corresponds to normal (Fig. 6b).

Пример 2.Example 2.

Выписка из эксперимента №4. С помощью предложенного способа и устройства в течение 30 минут проведено ОКА-мониторирование участка кишки. Среднее артериальное давление (САД) на момент проведения исследования - 120 мм рт.ст. Установили уровень безопасного отрицательного давления, создаваемого аспиратором при исследовании, -60 мм рт.ст. (САД-60=120-60=60). Получено ОКА-изображение в начальной точке исследования (фиг. 7а). Затем сохраняя контакт устройства и ткани кишки, переместив вдоль условной большой оси площадки устройства на 1,8 мм вниз от начальной точки, получено следующее ОКА-изображение (фиг. 7б). Затем, сохраняя контакт устройства и ткани кишки, переместив вдоль условной большой оси площадки устройства на 1,8 мм вниз, через 10 минут от начала исследования получено следующее изображение (фиг. 7в). В течение 20 минут исследование проводилось в конечной точке (фиг. 7г). Во всех случаях получены безартефактные ОКА-изображения. Движения рук исследователя, удерживающего датчик прибора, и физиологические движения исследуемых тканей не приводили к смещению тканей относительно рабочей поверхности датчика и не влияли на качество ОКА-изображений.Extract from experiment No. 4. Using the proposed method and device, OKA monitoring of a section of the intestine was carried out for 30 minutes. Mean arterial pressure (MAP) at the time of the study was 120 mm Hg. The level of safe negative pressure created by the aspirator during the study was established at -60 mmHg. (SAD-60=120-60=60). An OCA image was obtained at the starting point of the study (Fig. 7a). Then, maintaining contact between the device and the intestinal tissue, moving along the conditional major axis of the device platform 1.8 mm down from the starting point, the following OKA image was obtained (Fig. 7b). Then, maintaining contact between the device and the intestinal tissue, moving the device platform 1.8 mm down along the conventional major axis of the device, the following image was obtained 10 minutes from the start of the study (Fig. 7c). Within 20 minutes the study was carried out at the end point (Fig. 7d). In all cases, artifact-free OKA images were obtained. The movements of the researcher's hands holding the device's sensor and the physiological movements of the tissues under study did not lead to tissue displacement relative to the working surface of the sensor and did not affect the quality of OCA images.

Пример 3. Выполнено ОКА-исследование кровообращения у здорового добровольца на тыльной стороне кисти без (Фиг. 8 а-в) и с использованием предложенных устройства и способа (Фиг. 8 г-е). При использовании предложенного способа уровень отрицательного давления установлен 125 мм рт.ст. На протяжении 26 секунд, необходимых для получения ОКА-изображений, исследуемый участок оставался неподвижным относительно датчика прибора, в результате чего качество ОКА-изображений существенно возросло в сравнении с традиционным (ручным) способом фиксации датчика.Example 3. An OKA study of blood circulation in a healthy volunteer was performed on the back of the hand without (Fig. 8 a-c) and using the proposed device and method (Fig. 8 d-f). When using the proposed method, the negative pressure level is set to 125 mmHg. During the 26 seconds required to obtain OKA images, the area under study remained motionless relative to the device’s sensor, as a result of which the quality of OKA images significantly increased in comparison with the traditional (manual) method of fixing the sensor.

Пример 4.Example 4.

Выполнено ОКА-исследование кровообращения с использованием предложенной группы изобретений у здорового добровольца на боковой поверхности шеи (фиг. 9а). Исследование проводилось в положении сидя. При использовании предложенного способа уровень отрицательного давления установлен 125 мм рт.ст. На протяжении 26 секунд, необходимых для получения ОКА-изображений, исследуемый участок оставался неподвижным относительно датчика прибора, в результате ОКА-изображения получены без артефактов (Фиг. 9б). После завершения исследования и записи ОКА-изображений давление внутри устройства компенсировали выключением аспиратора. В месте проведенного исследования не обнаружено визуализируемых патологических изменений (кровоизлияний, отека, ишемии и т.д.) (Фиг. 9в).An OKA study of blood circulation was performed using the proposed group of inventions in a healthy volunteer on the lateral surface of the neck (Fig. 9a). The study was carried out in a sitting position. When using the proposed method, the negative pressure level is set to 125 mm Hg. During the 26 seconds required to obtain OKA images, the area under study remained motionless relative to the device sensor; as a result, OKA images were obtained without artifacts (Fig. 9b). After completing the study and recording OKA images, the pressure inside the device was compensated by turning off the aspirator. No visualized pathological changes (hemorrhages, edema, ischemia, etc.) were found at the site of the study (Fig. 9c).

Пример 5.Example 5.

Выполнено ОКА-исследование кровообращения у здорового добровольца в слизистой оболочке ротовой полости без (Фиг. 10 а-в) и с использованием предложенных устройства и способа (Фиг. 10 г-е). При использовании предложенного способа уровень отрицательного давления установлен - 120 мм рт.ст. Отвод в используемом устройстве выполнен на уровне 2 мм. На протяжении 26 секунд, необходимых для получения ОКА-изображений, исследуемый участок оставался неподвижным относительно датчика прибора, в результате чего качество ОКА-изображений существенно возросло в сравнении с традиционным (ручным) способом фиксации датчика.An OKA study of blood circulation in a healthy volunteer was performed in the oral mucosa without (Fig. 10 a-c) and using the proposed device and method (Fig. 10 d-f). When using the proposed method, the level of negative pressure is set to 120 mmHg. The outlet in the device used is made at a level of 2 mm. During the 26 seconds required to obtain OKA images, the area under study remained motionless relative to the device’s sensor, as a result of which the quality of OKA images significantly increased in comparison with the traditional (manual) method of fixing the sensor.

Таким образом, разработанный способ и устройство повышают качество получаемых данных при проведении ОКА за счет сокращения количества артефактов на ОКА-изображениях и обеспечивают возможность безотрывного перемещения датчика по поверхности ткани с сохранением качества получаемой информации. За счет создания фиксируемой разности давлений между внутренним объемом присоединяемого устройства и внешней средой происходит взаимная фиксация зонда ОКА-прибора и исследуемой ткани, что позволяет обеспечить контролируемый и постоянный во времени прижим поверхности исследуемой ткани к торцу зонда. Использование предложенных устройства и способа позволило полностью нивелировать на время исследования движения тканей относительно датчика (дыхательные, пульсовые, мышечные сокращения) и движения датчика относительно тканей (движения рук исследователя, удерживающего датчик прибора). За счет дефицита давления внутри устройства, создаваемого аспиратором, исследуемые ткани контролируемо по усилию и времени фиксировались к рабочей поверхности ОКТ-датчика, после получения ОКА-изображения дефицит давления компенсировался, устройство отсоединялось от исследуемых тканей без макро- и микроскопических признаков повреждения последних.Thus, the developed method and device improve the quality of the data obtained during OKA by reducing the number of artifacts on OKA images and provide the ability to continuously move the sensor along the tissue surface while maintaining the quality of the information obtained. By creating a fixed pressure difference between the internal volume of the attached device and the external environment, mutual fixation of the probe of the OKA device and the tissue under study occurs, which allows for controlled and constant pressure over time of the surface of the tissue under study to the end of the probe. The use of the proposed device and method made it possible to completely neutralize tissue movements relative to the sensor (respiratory, pulse, muscle contractions) and sensor movements relative to tissues (movements of the researcher’s hands holding the device’s sensor) for the duration of the study. Due to the pressure deficit inside the device created by the aspirator, the tissues under study were fixed in a controllable force and time manner to the working surface of the OCT sensor; after obtaining the OKA image, the pressure deficit was compensated, the device was disconnected from the tissues under study without macro- and microscopic signs of damage to the latter.

Claims (3)

1. Устройство для получения прижизненных изображений микрососудистого русла в приповерхностных слоях биологических тканей, выполненное с возможностью подключения к отдельно расположенному аспиратору посредством вакуумной трубки, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде площадки эллипсообразной формы с патрубком, внутренний диаметр которого соответствует наружному диаметру цилиндрического датчика прибора ОКТ (оптической когерентной томографии), высота патрубка больше высоты датчика ОКТ-прибора не более чем на 4 мм, переход с площадки на патрубок с внутренней стороны сглажен, в дистальной части устройства в зоне, не перекрываемой датчиком ОКТ-прибора, выполнен отвод для присоединения вакуумной трубки аспиратора к патрубку.1. A device for obtaining intravital images of the microvascular bed in the near-surface layers of biological tissues, designed to be connected to a separately located aspirator via a vacuum tube, characterized in that the device is made in the form of an ellipsoidal platform with a pipe, the inner diameter of which corresponds to the outer diameter of the cylindrical sensor of the device OCT (optical coherence tomography), the height of the nozzle is no more than 4 mm greater than the height of the OCT device sensor, the transition from the platform to the nozzle from the inside is smoothed, in the distal part of the device in the area not covered by the OCT device sensor, there is an outlet for connection aspirator vacuum tube to the nozzle. 2. Способ минимизации артефактов движения при исследовании тканей с помощью оптической когерентной ангиографии, отличающийся тем, что при проведении оптической когерентной ангиографии (ОКА), на цилиндрический датчик прибора ОКТ устанавливают устройство по п. 1, присоединяют вакуумную трубку аспиратора; устанавливают уровень давления при исследовании покровных тканей на уровне -125 мм рт.ст. и более, а для исследования органов брюшной полости - до величины, равной среднему артериальному давлению в мм рт.ст., на момент проведения исследования минус 60 мм рт.ст.2. A method for minimizing motion artifacts when studying tissue using optical coherence angiography, characterized in that when performing optical coherence angiography (OCA), a device according to claim 1 is installed on the cylindrical sensor of the OCT device, a vacuum tube of the aspirator is attached; set the pressure level when examining integumentary tissues at a level of -125 mm Hg. or more, and for the study of abdominal organs - to a value equal to the mean arterial pressure in mmHg, at the time of the study minus 60 mmHg. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для исследования соседнего участка ткани проводят смещение датчика ОКТ-прибора с установленным устройством по п.1, без его отрыва способом «скольжения» по исследуемой ткани вдоль условной большой оси площадки устройства.3. The method according to claim 2, characterized in that in order to study an adjacent area of tissue, the sensor of the OCT device with the installed device according to claim 1 is shifted, without tearing it off, by “sliding” along the tissue under study along the conditional major axis of the device area.
RU2022130048A 2022-11-18 Method for minimizing motion artifacts when examining tissue using optical coherence angiography and device for its implementation RU2804228C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2804228C1 true RU2804228C1 (en) 2023-09-26

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3640270A (en) * 1969-08-02 1972-02-08 Niess Elektromed Ingeborg Electric contactor with venturi-suction means for organic tissue
US4844098A (en) * 1985-07-26 1989-07-04 Mitchen Joel R Non-invasive collection means and method
US6558314B1 (en) * 2000-02-11 2003-05-06 Iotek, Inc. Devices and method for manipulation of organ tissue
CN102292061A (en) * 2009-02-18 2011-12-21 张泰淳 Massage apparatus, and massage cup with a dual structure for the massage apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3640270A (en) * 1969-08-02 1972-02-08 Niess Elektromed Ingeborg Electric contactor with venturi-suction means for organic tissue
US4844098A (en) * 1985-07-26 1989-07-04 Mitchen Joel R Non-invasive collection means and method
US6558314B1 (en) * 2000-02-11 2003-05-06 Iotek, Inc. Devices and method for manipulation of organ tissue
CN102292061A (en) * 2009-02-18 2011-12-21 张泰淳 Massage apparatus, and massage cup with a dual structure for the massage apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11889982B2 (en) Electrophysiology mapping and visualization system
US20190125166A1 (en) Tissue visualization and manipulation system
US10278588B2 (en) Electrophysiology mapping and visualization system
KR100741999B1 (en) An immobilizable in vivo monitoring system and its method
CN108463156A (en) Optical guidance formula surgery device
US20120209114A1 (en) Device for holding an imaging probe and use of such device
RU2804228C1 (en) Method for minimizing motion artifacts when examining tissue using optical coherence angiography and device for its implementation
CN113288014A (en) Capsule endoscope system
Taniguchi et al. Changes in esophageal wall layers during motility: measurements with a new miniature ultrasound suction device
JP2019122607A (en) Luminal organ internal pressure measurement system
Sladakovic et al. Evaluation of gastroscopy and biopsy of the proventriculus and ventriculus in pigeons (Columba livia)
RU2305486C1 (en) Intraoperative method for diagnosing nerve injuries cases
Swain et al. New measurement methods and a randomized comparison of force transmission using flexible endoscopes and instruments before and after the application of Shapelock™ technology
RU2269933C1 (en) Ultrasonic method for setting differential diagnosis of small and large intestine condition in the cases of inflammatory nonspecific diseases
RU2332168C1 (en) Method of bladder cancer invasion stage
CN111166281A (en) Near-infrared fluorescence imaging detection system for ovaries assisted by colposcope
RU2275862C2 (en) Probe for carrying out ultrasonic duodenum examination
RU2167595C2 (en) Method for diagnosing pancreatic cysts
RU158259U1 (en) DEVICE FOR FORMING A PUNCTIONAL COMPRESSION ANASTOMOSIS BETWEEN THE HOLLOW BODIES
Ryabkov et al. Local atraumatic fixation of the intestinal wall in the real-time artefact-free structural and angiographic transserous OCT imaging
RU2204328C2 (en) Method for carrying out ultrasonic examination of large intestine wall
RU2462190C1 (en) Method of clinical sorting of injured children in accordance with severity of injuries of organs of abdominal cavity and retroperitoneal space
KR101094793B1 (en) Method for measuring the pressure difference of fluid in the stenotic tube between pre-stenosis and post-stenosis
CN216148002U (en) Capsule endoscope system
RU2337625C1 (en) Method of triplex scannings of inferior mesenteric artery