WO2021006768A1 - Способ и устройство для оценки микроцирку ляторных нарушений в коже - Google Patents

Способ и устройство для оценки микроцирку ляторных нарушений в коже Download PDF

Info

Publication number
WO2021006768A1
WO2021006768A1 PCT/RU2020/000337 RU2020000337W WO2021006768A1 WO 2021006768 A1 WO2021006768 A1 WO 2021006768A1 RU 2020000337 W RU2020000337 W RU 2020000337W WO 2021006768 A1 WO2021006768 A1 WO 2021006768A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
test
perfusion
tonometer
seconds
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000337
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2021006768A9 (ru
Inventor
Дмитрий Алексеевич РОГАТКИН
Дмитрий Александрович КУЛИКОВ
Денис Григорьевич ЛАПИТАН
Алексей Андреевич ГЛАЗКОВ
Original Assignee
Акционерное общество "Елатомский приборный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Елатомский приборный завод" filed Critical Акционерное общество "Елатомский приборный завод"
Publication of WO2021006768A1 publication Critical patent/WO2021006768A1/ru
Publication of WO2021006768A9 publication Critical patent/WO2021006768A9/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06—Measuring blood flow

Definitions

  • the group of inventions relates to medicine, namely to endocrinology, and is intended to detect microcirculatory disorders in the skin of the extremities in patients with disorders of carbohydrate metabolism.
  • hemodynamic disorders including microcirculation of blood in small vessels of the extremities (microhemodynamics)
  • microhemodynamics are often a consequence of disorders of carbohydrate metabolism and lead to severe complications, in particular, in diabetes mellitus, up to amputation of the extremities and death. Therefore, cheap, non-invasive, screening methods for detecting microcirculatory disorders, applicable in any endocrinological clinic, polyclinic or even at home, as well as devices that implement them, are very important for medicine.
  • the disadvantages of this method are the long research time (30-45 minutes), a very small area of examination of the microvascular bed (about a dozen capillaries, no more); the actual values of the SBP and DBP pressures in the subject are not taken into account, the indicators characterizing the stiffness (elasticity) of small venules and arterioles are not taken into account (only capillaries are examined), there is no assessment of vascular resistance, there is no possibility of taking measurements at the same temperature of the skin surface in the physiological region normal (it is known that temperature strongly affects the cutaneous blood flow). All this makes the method not very accurate. Also, due to its long duration, it is difficult to implement in routine clinical practice.
  • Also known is a method for detecting microcirculatory disorders in the skin in patients with disorders of carbohydrate metabolism US Pat. RF DO2547800, publ. 10.04.2015.
  • the assessment of microcirculation is carried out by the method of laser Doppler flowmetry (LDF) using combined functional tests - postural-thermal on the leg and postural-thermal on the arm.
  • LDF laser Doppler flowmetry
  • the sensor is heated to 42 ⁇ 1 ° C and the position of the subject's body is changed.
  • a mathematical calculation of the obtained microcirculation indicators is carried out. The method allows detecting microcirculatory disorders in patients with disorders of carbohydrate metabolism.
  • the disadvantage of this method is the duration of the study - without taking into account the time of adaptation to the temperature conditions of the room, the time for conducting the tests is 26 minutes, which makes this method unpromising for wide clinical use. Also, in this method, the measurement of microcirculation is carried out on the dorsum of the hand 4 cm distal to the wrist joint, and this area is characterized by a large individual variability in the thickness of the stratum corneum, which can reduce the measurement accuracy.
  • the cited method for assessing microcirculatory disorders in patients with carbohydrate metabolism disorders using this VBF perfusion parameter includes assessing the level of cutaneous microcirculation of blood in the limb, namely in the hand, by conducting a baseline test and a test with a thermal functional test followed by a mathematical calculation of changes in the perfusion parameter based on the data received.
  • a physiologically constant temperature of the skin surface is maintained at 32-32.4 ° C due to an additional heating element, and during the thermal functional test, heating is carried out quickly to 41, 8-42, 2 ° C with a heating rate of 2 ° C per second, the temperature of the heating element at 41.8-42.2 ° C is kept constant until the end of the sample, the perfusion recording is stopped 120 seconds after heating is turned on, and then the slope of the linear regression function of the perfusion index multiplied by 10 is calculated for 120 seconds of heating and the obtained value of the slope parameter is substituted into the formula for calculating the final diagnostic indicator - the probability of the patient having microcirculatory disorders.
  • microcirculatory disorders are diagnosed only in terms of the likelihood of their presence, without dividing by severity, as in the example with angiopathies (mild, moderate, severe, etc.), the endothelial function of the vessels is not evaluated, the parameters of elasticity (stiffness ) of the walls of blood vessels, vascular resistance, and the actual values of the SBP and DBP pressures in the subject are not taken into account, which also strongly affect both central and peripheral hemodynamics.
  • SBP and DBP are known and standardized, for example, a non-invasive oscillometric method for measuring SBP and DBP, which is implemented today everywhere in automatic and semi-automatic blood pressure monitors (Parashin V. B., Simonenko M. N. Technical and metrological aspects of measuring blood pressure by the oscillometric method . // Medical technology, N * l, 2010. - p.22-26).
  • SBP and DBP are assessed by the magnitude of the air pressure pulsations in the cuff worn on the patient's shoulder during pumping and / or depressurization in the pressure range up to 300 mm Hg (specific pressure values depend on the specific design of the tonometer and the selected pumping / relief method pressure).
  • a device for non-invasive pressure measurement using an inflatable cuff with a remote optical pulse oximetry sensor for calibration (patent I "US9687161 B2, 2017).
  • diagnostic methods are known based on the analysis of the photoplethysmogram signal, in particular, on the analysis of the pulse waveform and the speed of propagation of the pulse wave from the center to the periphery, i.e. to the limb (Tony J. Akl, Mark A. Wilson, M. Nance Ericson, and Gerard L. Cote, Quantifying tissue mechanical properties using photoplethysmography // Biomed. Optics Express, Vol. 5, No. 7, 2014. - p. 2362-2375; Usanov D.A., Skripal A.V., Vagarin A.Yu., Rytik A.P.
  • the contour analysis of the PPG signal is most often carried out and different indices of the pulse waveform are calculated, characterizing the stiffness of the vessel walls, for example, the stiffness index31, which is equal to the ratio of the pulse height of the pulse signal on the PPG-gram from the finger to the delay time interval between the systolic and diastolic (reflected) impulses (SC Millasseaua, JM Rittera, K. Takazawaband P. J. Chowienczyka, Contour analysis of the photoplethysmographic pulse measure dat the finger // Journal of Hypertension, Vol. 24, No 8, 2006, pp. 1449- 1456).
  • these methods and diagnostic indicators in combination to solve the problem of detecting microcirculatory disorders in the skin in patients with disorders of carbohydrate metabolism is not known from open sources.
  • the closest to the proposed group of inventions are a method for detecting microcirculatory disorders in the skin in patients with disorders of carbohydrate metabolism and a device for its implementation (Napitan D.G., Development of a hardware-software complex for functional diagnostics of the blood microcirculation system, Abstract of the thesis, 05.11. 17, Devices, systems and medical products. - M.: St.
  • the method includes registering on the limb, namely on the arm, the level of cutaneous microcirculation of blood using an optical method for assessing perfusion by performing a basic test and tests with a functional occlusion test and a functional thermal test with rapid heating of the skin to a temperature of up to
  • the essence of the LFR method is to illuminate tissue with incoherent optical radiation, register with a photodetector (silicon photodiode) an optical signal backscattered from the microvascular bed, containing, with this method of illumination, a constant signal component as in the LDF method, which creates a constant component of the photodetector photocurrent io, and a component of low-frequency signal fluctuations in the frequency range [wi, W2] about 0.1-20 Hz, which are generated by changes in blood volume due to rhythmic processes in the microcirculation system, and the calculation of the perfusion parameter by formula (1) from the spectral power density P (w) of these low-frequency fluctuations.
  • the perfusion parameters of the LDF and LFS methods can be made equivalent from a medical and physical point of view
  • the method for detecting microcirculatory disorders in the skin in patients with carbohydrate metabolism disorders consists in performing a basic test and a functional thermal test on the arm while fixing an optical sensor that implements the LFS method on the wrist arms.
  • Basic test i.e. the measurement of the initial, baseline perfusion parameter Ve F _base is carried out for 120 seconds with averaging VBF_base over these 120 seconds.
  • the skin is rapidly heated to 41.5 ° C-41.8 ° C at a heating rate of 1.5 ° C per second using a heating plate built into the optical sensor, and the perfusion index is recorded for another 5 minutes.
  • the average value of the blood perfusion parameter at the 2nd minute of heating Vs F _2 min (120 seconds after the start of heating, averaged over measurements in the range of 120 + 10 seconds) is used further to calculate the rate of increase in perfusion during heating according to the formula:
  • V BF _base is the average value of the perfusion parameter in the baseline test.
  • V perf ⁇ 0.4
  • microcirculatory disorders associated with impaired nervous regulation of vascular tone in the microvasculature are diagnosed.
  • the prototype also shows an example of performing a separate functional occlusion test on the arm using the cuff of a conventional tonometer and an example of registering a perfusion parameter by the NFS method during a functional occlusion test.
  • a baseline test is performed over a period of 60 seconds and a baseline, mean baseline perfusion parameter is measured prior to occlusion over those 60 seconds.
  • the pressure in the range of 220-300 mmHg is then quickly manually inflated into the cuff to block arterial blood flow in the arm, and this pressure is maintained in the cuff for 120 seconds, after which it is quickly released.
  • the perfusion parameter is recorded continuously both during occlusion and for another 2-3 minutes after pressure release to determine the magnitude of postocclusive reactive hyperemia from the increase in the perfusion index after pressure release and its subsequent comparison with the initial, baseline perfusion level.
  • the criteria detection of microcirculatory disorders by this test in the prototype is not described.
  • the disadvantages of the prototype method are: assessment of microcirculatory disorders without taking into account the rigidity of the walls of blood vessels, vascular resistance; the lack of taking into account the current values of the SBP and DBP pressures in the subject during measurements, the lack of an assessment of the stage of the severity of microhemodynamic disorders, which reduces the diagnostic value of the method and reduces the information content of the diagnosis and its accuracy, as well as a long measurement time when performing two successive functional tests with a separate baseline test for each of the samples.
  • the device proposed for implementing the prototype method contains a radiation and heating control unit, a communication interface with a control computer, a data digitization unit from photodetectors and temperature sensors, a microprocessor, the first and second outputs of which are made with the possibility of connecting to the input of the radiation and heating control unit, and an input of the communication interface with the control computer, a block for digitizing data from photodetectors and temperature sensors, the output of which is configured to be connected to the input of the microprocessor; as well as a control computer and an optical sensor connected to the communication interface, which includes at least three optical emitters emitting narrowband optical radiation in the region of any of the isobestic points of hemoglobin in the spectral wavelength range of 520-600 nm, located radially at the same distance from each other around the photodetector, a photodetector and a heating element containing a heating plate, heaters and a temperature sensor, while the emitters and a photodetector are located in the through holes of the heating plate, the
  • the device is an electronic microprocessor control unit with an optical sensor connected to it (designated as "optical head” in the original source) and a control computer with a control program.
  • the optical sensor consists of a radiation source for illumination of the biological tissue under investigation and a photodetector - a silicon photodiode - for recording radiation backscattered from the biological tissue under investigation.
  • the radiation source is made for research purposes in the form of six LEDs, three of which emit narrow-band radiation in the green range of the spectrum in the wavelength range of 560-580 nm, and the other three emit narrow-band radiation in the near-infrared range of the spectrum in the wavelength range 800-820 nm.
  • LEDs are located radially around the photodetector at a distance of 4 mm from its center to ensure uniform illumination of the biological tissue volume.
  • the LED outputs are installed on the same level with the working surface of the photodetector to exclude the passage of light directly, bypassing the diagnosed tissue.
  • both the LEDs and the photodetector are installed in the optical sensor in the holes of the titanium heating plate, which, due to the built-in heating elements and the temperature sensor located on it, allows heating the tested skin area and controlling the heating temperature. Such a plate evenly distributes heat from the heaters over the diagnosed area of the skin.
  • a proportional-integral-differentiating (PID) controller is used, implemented in software in the control computer program with a temperature sensor - a thermistor mounted on the plate.
  • PID proportional-integral-differentiating
  • the emitters of the optical sensor operate in a pulsed mode, which additionally allows you to organize registration and subtraction of the background while the emitters are extinguished.
  • the device works as follows.
  • the microprocessor control unit generates rectangular control pulses with an operating frequency of 320 Hz.
  • radiation sources are switched on in turn for the duration of this pulse (781.25 ⁇ s) and illuminate the tested biological tissue (skin) with their optical radiation, which is scattered and absorbed in the tissue, and the backscattered component of radiation comes out of the tissue back to the surface skin and are registered with a photodetector.
  • the signal goes to a direct current amplifier, in which it is amplified, and then, amplified, it goes to the main information input of the analog-to-digital converter (ADC).
  • ADC analog-to-digital converter
  • the digitized N signal values during the control pulse action correspond to the total useful signal with an admixture of the background illumination signal, and the digitized N signal values during the absence of the control pulse, when the emitters are turned off, correspond to the background illumination signal.
  • the total signal and the background illumination signal are averaged over N measured values.
  • the illumination is compensated and the useful signal is extracted by subtracting the background illumination signal from the total signal at the time of the next pulse arrival.
  • the useful signal is extracted by subtracting the background illumination signal from the total signal at the time of the next pulse arrival.
  • the prototype device has the following disadvantages:
  • the device uses only one remote optical sensor to register the perfusion parameter, which limits diagnostic capabilities and does not allow simultaneous measurements on the arm and leg, although it is known for patients with carbohydrate metabolism disorders that microcirculatory disorders can primarily manifest themselves on the legs.
  • the technical result of the proposed group of inventions is to eliminate the shortcomings of the prototype of the method and device, increase the information content of the examination and the reliability of the detection of microcirculatory disorders in the skin of the extremities in patients with carbohydrate metabolism disorders due to additional accounting for the set of indicators of SBP, DBP, vascular tone and elasticity, while reducing the measurement time and, accordingly, the labor costs of the medical staff for registration and processing of aggregate diagnostic data, as well as the issuance of a final diagnostic conclusion.
  • a method for assessing microcirculatory disorders in the skin in patients with carbohydrate metabolism disorders including recording on the limb, namely on the arm, the level of cutaneous microcirculation of blood using an optical method for assessing perfusion by conducting a basic test and tests with a functional occlusion test and a functional thermal test with rapid heating skin to temperatures up to 41, 5 ° C-41, 8 ° C for 5-6 seconds using an optical sensor for a finger with a radiation wavelength in the region of any of the isobestic points of hemoglobin in the spectral range of 520-600 nm and equipped with a heating element for heating the working surface of the sensor and the skin under it; and the implementation of a mathematical calculation of physiological indicators of microcirculation on the basis of the data obtained with the formation of the final diagnostic conclusion, characterized in that the patient's initial data are pre-recorded: height (H, cm), weight (W, kg), sex, on the basis of which the body mass index (BMI) is calculated, the coefficients Kimt and Kpol
  • the basic test is carried out for 80 seconds with a surface temperature of the optical sensors for raising the foot of 32 ° ⁇ -33 ° ⁇ and for a finger 34 ° ⁇ -35 ° ⁇ , during the baseline test, 10 seconds after the start of measurements, within 30 seconds, the parameters of the base level of perfusion on the hand, averaged over 30 seconds, are recorded and determined using the optical method for assessing perfusion - BUPr and base the first level of perfusion on the leg - BUPn with the
  • the level at which Ati and A g are calculated is determined as 0.15 of the maximum amplitude A1 of the systolic pulse on the photoplethysmogram, after that automatic measurement of systolic and diastolic blood pressure levels of SBP and DBP is carried out with the calculation of pulse blood pressure PAP, in which, using an optical sensor on the arm at the time of measurement of SBP and DBP at the stage of pressure relief according to the difference in time of pulses of the pulse wave of blood in the shoulder from the tonometer cuff and in the finger from the optical sensor, the average index of the pulse wave velocity of the ISPV is calculated by the formula:
  • L is the distance between the middle of the shoulder and the finger pad of the patient's hand, on which the optical sensor of the device is installed
  • DT is the difference in time of the appearance of the systolic pulse of the pulse wave in the finger, recorded by the optical sensor, and the pressure pulse in the subject's shoulder, recorded by the pressure sensor of the tonometer; further, without removing the sensors and the cuff, without changing the surface temperature of the sensors, stop the study for 5 minutes to restore blood flow in the arm, after which a test with functional tests is carried out, which includes the simultaneous conduct of two tests - an occlusive test using the cuff of a tonometer on the arm and a thermal test using a sensor on the leg; in case of an occlusion test, arterial occlusion on the shoulder is carried out by pumping the pressure in the tonometer cuff to the SBP + DR value at a rate of 10 to 15 mm Hg per second, the pressure increment for occlusion (DR, mm Hg) is calculated
  • the maximum value of SBP + DR is no more than 300 mm. rt. Art.
  • the occlusion is maintained at this pressure for 120 seconds, after which the pressure is released at a rate of 50 to 100 mm Hg per second, and 10 seconds after the start of the pressure release, the average post-occlusive blood perfusion level in the finger is recorded by an optical method for assessing the perfusion on the hand hands PUPr in the next 10 seconds reactive hyperemia; heating for the thermal test on the leg is performed from an initial temperature of 32 ° C-33 ° C, then the set temperature is maintained for 2 min and the average thermal level of blood perfusion on the leg TUPn is recorded by the optical method for assessing perfusion for the period from 110 to 120 seconds of the thermal test with the moment of the start of heating, the physiological coefficients of the basic vascular tone for the arm ki and the leg kg are calculated according to the formulas
  • the physiological indicators F ⁇ are calculated, reflecting the standardized deviations of the estimated indicator in the examined patient from the control group, namely:
  • DC 1.5 * F + 0.5 * F + 2 * F - F ⁇ - F
  • a device for implementing this method comprising a radiation and heating control unit, a communication interface with a control computer, a data digitization unit from photodetectors and temperature sensors, a microprocessor, the first and second outputs of which are configured to be connected to the input of the radiation and heating control unit and the communication interface input with a control computer, a unit for digitizing data from photodetectors and temperature sensors, the output of which is configured to be connected to the input of the microprocessor; as well as a control computer and an optical sensor connected to the communication interface, which includes at least three optical emitters emitting narrowband optical radiation in the region of any of the isobestic points of hemoglobin in the spectral wavelength range of 520-600 nm, located radially at the same distance from each other around the photodetector, the photodetector and a heating element containing a heating plate, heaters and temperature sensor, while the emitters and the photodetector are located in the through holes of the heating plate, the emitters and the heating plate are made with
  • FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of one of the optical sensors.
  • FIG. 3 shows the attachment of optical sensors to the toe and instep.
  • the method is carried out as follows.
  • the initial data about the patient are recorded: height (N cm), weight (W kg), gender, on the basis of which the body mass index is calculated (BMI), Kimt coefficients and Kpol coefficient and pressure increment for occlusion (DR, mm Hg) according to the formulas:
  • the patient is placed in the supine position.
  • the cuff of an automated tonometer built into the proposed device and controlled from it is attached to the patient's shoulder in the usual way.
  • an optical sensor for the finger is attached to the patient's index or middle finger. Using a centimeter, measure the distance L between the middle of the shoulder and the finger pad of the subject's hand, on which the device sensor is installed.
  • an optical sensor for raising the foot is fixed with an adhesive plaster or any other similar method. Measurements are carried out in two stages: a baseline test and functional occlusion and heat tests with a break after the baseline test of 5 minutes to restore blood flow in the arm.
  • the first is the basic test according to the time sequence (Fig. 1).
  • IPPW average pulse waveform index
  • the level at which Ati and At2 are calculated is defined as 0.15 times the systolic amplitude Ai.
  • An illustration of the calculation of these parameters of the pulse waveform is given in Phi. 2.
  • the tonometer turns on the standard mode of automatic pressure measurement by the oscillometric method, during which SBP and DBP are recorded in the standard way.
  • PWS average pulse wave velocity index
  • L is the distance between the middle of the shoulder and the tip of the subject's index / middle finger
  • DT is the difference in the time of the appearance of the systolic pulse of the pulse wave in the finger recorded by the optical sensor and the subject's shoulder recorded by the tonometer cuff.
  • the basic test stage is considered completed.
  • the proposed method contains a pause in measurements lasting 5 minutes to restore blood flow in the arm after measurements, the optical sensors are not removed, the set skin temperature is not changed, and after the end of the pause, functional thermal and occlusive tests are performed.
  • the occlusion test in the proposed method is performed on the upper limb (arm) at an occlusion pressure in the cuff above the systolic blood pressure value, but not more than 300 mm Hg, choosing a specific value within this range based on the previously measured SBP level and adding to it the parameter DR calculated by the formula (6).
  • Injection of pressure into the cuff is carried out with an occlusion test faster than when measuring blood pressure, at a speed of 10 to 15 mm. rt. Art. per second to exclude prolonged venous occlusion (the period when the air pressure in the cuff is above DBP, but below SBP).
  • the occlusion is held for 120 seconds, after which the pressure is rapidly released at a rate of 50 to 100 mm Hg per second, and 10 seconds after the start of the pressure release, the average post-occlusive blood perfusion level in the finger is recorded by an optical method for assessing perfusion (PUPr) for the next 10 seconds of reactive hyperemia (10 seconds after the beginning of the release of pressure in the cuff, when postocclusive reactive hyperemia develops).
  • PUPr perfusion
  • a thermal test is performed on the lower limb (on the leg) simultaneously with the occlusive test on the upper limb by heating the skin under the optical sensor on the leg by heating the heating plate of the optical sensor from the initial temperature t2 to temperatures of 41.5 ° C-41.8 ° C at a speed of 1.5 ° C per second. Further, the heating temperature of the heating plate of the optical sensor is maintained at this level of 41.5 ° C -
  • All optical measurements in the proposed method are carried out by illuminating the skin surface under optical sensors with low-intensity and narrow-band optical radiation and recording the backscattered radiation released from the skin and modulated in power (amplitude) due to the absorption of light by blood, backscattered radiation, followed by calculations of the blood perfusion parameter VBF according to (1) similarly, for example, as it is done in the prototype method, through the spectral power density P (w) of low-frequency fluctuations of the registered optical signal in the frequency range 0-20 Hz, caused by changes in blood volume due to rhythmic processes in the microcirculation system, and the constant component of the photocurrent 1 Ltd, and for the PPG method - with the subsequent calculation of the pulse waveform index (IPPW).
  • the spectral range of radiation sources for illuminating the skin is selected for this method in the region of maximum absorption of visible light by blood hemoglobin (range 520-
  • a mathematical calculation of physiological coefficients (ki), physiological indicators (F ⁇ ) and diagnostic criterion (DC) is carried out.
  • Indices i of physiological coefficients ki and physiological parameters FC correspond to various physiological factors: 1 - basic vascular tone in the arm, 2 - basic vascular tone in the leg, 3 - elasticity of the vascular wall, 4 - endothelial function, 5 - neurogenic regulation.
  • Physiological coefficients of the basic vascular tone for the arm ki and the leg kg are calculated by the formulas:
  • the physiological indicators ( ⁇ ⁇ ) are calculated, reflecting the standardized deviation of the estimated indicator in the examined patient from the control group, namely:
  • j is the serial number of the subject from the control group.
  • the DC diagnostic criterion is calculated according to the formula:
  • DC 1.5 * ⁇ 3 + 0.5 * ⁇ 4 + 2 * ⁇ 5 - ⁇ ⁇ - ⁇ 2 (16)
  • DO -1 the severity of microcirculatory disorders in a subject with carbohydrate metabolism disorders: with DO -1, they conclude that there are no microcirculatory disorders, with a value of DC ⁇ -1 and> -2, a conclusion is made about weak microcirculatory disorders, with a DC value ⁇ -2 and> -3, conclude about moderate microcirculatory disorders, with a value of DC ⁇ -3 and> -4, conclude about severe microcirculatory disorders, with values of DC ⁇ -4 conclude about very severe microcirculatory disorders.
  • the device which implements the proposed method, consists of an automatic blood pressure tonometer 1 with a conventional shoulder cuff 2 attached to it, which measures blood pressure by a known oscillometric method, but is controlled by an external microprocessor 3.0 of the microprocessor controller 3 of the proposed device, connected to the tonometer through the interface for controlling the tonometer 3.1 built into the microprocessor controller and the interface for receiving data from the tonometer 3.2 into the microprocessor 3.0 on the magnitude of SBP, DBP and amplitude pulsations of pressure in the tonometer cuff during pumping and depressurization, an optical sensor for a finger 4 and an optical sensor for raising a foot 5 , also connected to the microprocessor 3.0 of the microprocessor controller 3 through the built-in control unit for emitters and heaters 3.4 of optical sensors, as well as through the built-in data digitization unit 3.5 from photodetectors 4.2 and 5.2 and from temperature sensors 4.4 and 5.4 optical sensors 4 and 5, respectively.
  • the microprocessor controller 3 also contains an interface for communication with the control computer 3.3, connected to an external control computer 6, which, in turn, contains a control program with which it is possible to process the obtained parameters and control the operation devices.
  • the optical sensor for the finger 4 and the optical sensor for raising the foot 5 contain radiation sources 4.1 and 5.1, respectively, photodetectors 4.2 and 5.2, respectively, as well as heating elements including heating plates with heaters 4.3 and 5.3 and temperature sensors 4.4 and 4.5 located on the heating plates. the surfaces of the heating plates.
  • radiation sources 4.1 and 5.1 are located radially around photodetectors 4.2 and 5.2, for example, silicon photodiodes with signal amplifiers, to ensure uniform illumination of the tested skin under the optical sensor, and and the radiation sources 4.1 and 5.1 and the photodetectors 4.2 and 5.2 are located in the through holes (cavities) of the heating plate as shown in FIG. 4, so that it is possible to illuminate the patient's skin under the optical sensor, which is installed during operation on the surface of the limb skin in contact with the plane of the heating plate.
  • photodetectors 4.2 and 5.2 for example, silicon photodiodes with signal amplifiers
  • the spectral region of the radiation sources is selected according to the proposed method in the region of maximum absorption of visible light by blood hemoglobin (range 520-600 nm) at any of the isobestic points of hemoglobin, for example, 569 nm [Rogatkin
  • the heating plates of both optical sensors are made of materials with high thermal conductivity that allow contact with the patient's skin, for example, in the form of metal plates made of titanium or stainless steel, to ensure their rapid and maximum uniform heating from the electric heaters installed on them. Plate heaters
  • heaters 4.5 and 5.5 are made with the ability to control their heating according to the commands of the microprocessor 3.0 by supplying them through the control unit for heaters 3.4 of a pulse-width (PWM) power supply - a pulse power supply with a controlled duty cycle, and feedback on controlling the surface temperature of the heating plates and maintaining it in the ranges set in the method is provided with the help of temperature sensors 4.4 and 5.4 and the organization in the program of the microprocessor 3.0 of a proportional-integral-differentiating algorithm for temperature control (PID controller algorithm) known from the prior art.
  • PID controller algorithm proportional-integral-differentiating algorithm for temperature control
  • the device operates as follows.
  • the doctor-operator of the device enters into the control program the initial data about the patient: height (N cm), weight (W kg), on the basis of which the body mass index (BMI), Kimt coefficients and Kpol coefficient and the pressure increment for occlusion are calculated in the control program (DR, mm Hg) according to the formulas
  • the cuff 2 of the tonometer 1 is attached in the usual way to the patient's shoulder.
  • the optical sensor 4 is attached to the index or middle finger of the hand with an adhesive plaster or in any other similar way (Fig. B).
  • Optical sensor 5 is attached with adhesive tape or any other similar method on the instep of the foot in the first interdigital space as shown in FIG. 6.
  • the optical sensor 4 can be attached to a finger due to its “clothespin” design, similar to the known pulse oximeter sensors.
  • the command to start measurements is sent along with the value of the pressure increment for occlusion (DR, mm Hg).
  • the microprocessor 3.0 of the microprocessor controller 3 forms a sequence diagram of the operation of the units and blocks of the device as shown in FIG. 5 and a general sequence diagram (sequence) of the baseline test and functional tests according to the proposed method (Fig. 1).
  • the microprocessor controller 3 generates a cycle with a duration of T cycle of operation of nodes And units of the device C T cycle ⁇ 6.25 ms to ensure the resolution of the signal from the photodetectors in frequency in the frequency range up to 80 Hz according to the Kotelnikov theorem, within which the PWM control signals for the heaters of the optical sensors are continuously generated , emitters 4.1 and 5.1 are switched on simultaneously at the beginning of the cycle and when the emitters are on, sequential polling N times of signals from photodetectors 4.2 and 5.2 with the formation of the average for N interrogations of the signal from each photodetector when the emitters are on, then the emitters 4.1 and 5.1 are turned off and performed with the emitters off sequential polling N times of signals from photodetectors 4.2 and 5.2 with the formation of the average for N interrogations of the signal from each photodetector when the emitters are turned off, also when the emitters are turned off, the microprocessor 3.0 issues at the moments of time due
  • an array of registered signals is formed from> 160 points per second by subtracting the average recorded signal with the emitters turned off from the average registered signal with the emitters turned on;
  • the parameter of tissue blood perfusion as a function of time is calculated by the optical method for assessing perfusion, in the same way as in the prototype;
  • the pulse waveform is isolated and the pulse waveform index (PPW) in the skin of the finger is determined averaged over a time interval of 30 seconds according to the formula ( 7) method;
  • the average for the time interval T1-T2 is calculated the base level of perfusion in the skin of the finger of the hand (BUPr), the average for the time interval T 1 -T 2 the base level of perfusion in the skin of the instep of the foot (BUPn), the average postocclusal level of blood perfusion in the finger (PUPr), the average thermal level of blood perfusion in the leg (TUPn), and all calculations are carried out according to the formulas (8) - (15) the method and a diagnostic conclusion is issued on the presence and severity of microcirculatory disorders in the skin in patients with disorders of carbohydrate metabolism.
  • This design of the optical sensors and the device as a whole, as well as the proposed cyclogram and the principle of operation of the device, for the first time allow one device to simultaneously implement optical methods of photoplethysmography (PPG) and the optical method for assessing perfusion, including during simultaneous functional tests with heating and occlusion on the leg and the patient's hand in automatic mode.
  • PPG photoplethysmography
  • a blood pressure tonometer which measures pressure by an oscillometric method with a shoulder cuff, and recording the time delay between the pressure pulse in the cuff of the tonometer on the shoulder and the corresponding pulse on the photoplethysmogram from the optical sensor on the finger, during the pressure measurement procedure, it is possible to determine the speed of propagation of the pulse wave along hands, and, accordingly, assess the elasticity of the vascular wall, which cannot be done separately by any of the methods used. This increases the information content of the examination and the reliability of detecting microcirculatory disorders in the skin of the extremities in patients with disorders of carbohydrate metabolism.
  • Example 1 Patient A., age 27 years old, male, passed the study of microcirculation according to the above method on the proposed device.
  • the patient's height is 178 cm
  • body weight is 75 kg
  • the distance L between the middle of the shoulder and the pad of the finger was 55 cm.
  • the calculated indicators were: BMI - 23.7 kg / m2, Kpol - 1, Kimt - 5.2, DR - 71 mm Hg.
  • the finger probe was placed on the patient's right index finger, and the foot lift probe was installed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
  • the initial temperature of the sensor on the foot was set at 32.0 ° C, on the finger - 34.0 ° C.
  • T4-T7 The sensor on the foot warmed up to 41.8 ° C in 6.5 seconds (T4-T7) and 120 seconds after the heating was turned on (T4-T8), the TUPn parameter was estimated - 16.69.
  • T4-T8 the TUPn parameter was estimated - 16.69.
  • an occlusion test was performed. In ⁇ 16 seconds (T4-T5) at a speed of ⁇ 12 mmHg. the pressure in the cuff of the device was inflated to 194 mm Hg. (SAD + DR). The pressure was held at this level for 120 seconds (T5-T6), after which the pressure in the cuff was released and within 20 seconds (Tb-T) the parameter PUPr was estimated at 11.24.
  • physiological coefficients kl-k5 physiological indicators F1-F5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
  • Example 2 Patient B., 62 years old, female, was examined in the above described way on the proposed device.
  • the patient's height is 162 cm
  • body weight is 50 kg
  • the distance L between the middle of the shoulder and the pad of the finger was 49 cm.
  • the calculated indicators were: BMI - 19.1 kg / m2, Kpol - 0, Kimt - 0.6, DR - 51 mm Hg.
  • the finger probe was placed on the patient's right middle finger, the foot lift probe was installed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
  • the initial temperature of the sensor on the foot was set at 33.0 ° C, on the finger - 34.9 ° C.
  • the following is a description of taking measurements on a patient.
  • the points on the cyclogram (Fig. 1) corresponding to the described test period are shown in the form (Tx-Tu).
  • the sensors warmed up to the set temperature for 10 seconds (T0-T1), after which, within 30 seconds (T1-T2), the indicators BUPr - 20.11, BUPn - 2.24, IFPV - 0.941. Then, within 40 seconds ( ⁇ 2- ⁇ ), the parameters of SBP were measured - 115 mm Hg, DBP - 68 mm Hg, ISPV - 10.359, and the PAP parameter was calculated - 47 mm Hg. This was followed by a pause to restore blood flow lasting 5 minutes (TZ-T4). Further functional tests were carried out.
  • T4-T7 The sensor on the foot warmed up to 41.5 ° C in 5.7 seconds (T4-T7) and 120 seconds after the heating was turned on (T4-T8), the TUPn parameter was estimated - 9.18.
  • an occlusion test was performed. In ⁇ 12 seconds (T4-T5) at a speed of ⁇ 14 mm Hg the pressure in the cuff of the device was inflated to 166 mm Hg. (SAD + DR). The pressure was held at this level for 120 seconds (T5-T6), after which the pressure in the cuff was released and within 20 seconds (T6-T) the parameter PUPr was estimated at 30.28.
  • physiological coefficients kl-k5 physiological indicators F1-F5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
  • the patient had episodes of increased blood pressure, early disorders of carbohydrate metabolism, while there was no retinopathy and nephropathy.
  • Additional examination with thermal and occlusal tests on the apparatus software complex for functional diagnostics of the blood microcirculation system confirmed the presence of microcirculatory disorders in the patient.
  • Example 3 Patient B., with a long history of type 2 diabetes mellitus, age 72 years, height 170, body weight 83 kg, distance L between the middle of the shoulder and the pad of the finger was 54 cm, was examined using the described method on the proposed device.
  • the calculated indicators were: BMI - 28.7 kg / m2, Kpol - 1, Kimt - 10.2, DR - 82 mm Hg.
  • the finger probe was placed on the patient's right index finger, and the foot lift probe was installed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
  • the initial temperature of the sensor on the foot was set at 32.8 ° C, on the finger - 34.1 ° C.
  • the sensors warmed up to the set temperature for 10 seconds (T0-T1), after which, within 30 seconds (T1-T2), the indicators BUPr - 27.1, BUPn - 2.85, IFPV - 1.277. Then, within 40 seconds (T2-TZ), the parameters of SBP were measured - 134 mm Hg, DBP - 72 mm Hg, ISPV - 5.517, and the parameter PAP was calculated - 62 mm Hg. This was followed by a pause to restore blood flow lasting 5 minutes (TZ-T4). Further functional tests were carried out.
  • T4-T7 The sensor on the foot warmed up to 41.8 ° C in 5.9 seconds (T4-T7) and 120 seconds after the heating was turned on (T4-T8), the TUPn parameter was estimated as 3.39.
  • an occlusion test was performed. In ⁇ 14.4 seconds (T4-T5) at a speed of ⁇ 15mm Hg. the pressure in the cuff of the device was inflated to 216 mm Hg. (SAD + DR). The pressure was held at this level for 120 seconds (T5-T6), after whereupon the pressure in the cuff was released and within 20 seconds (T6 - T) the parameter PUPr was estimated - 27.81.
  • physiological coefficients kl-k5 physiological indicators F1-F5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
  • Example 4 Patient G., 42 years old, female, was examined in the above described way on the proposed device.
  • the patient's height was 174 cm
  • body weight was 62 kg
  • the distance L between the middle of the shoulder and the pad of the finger was 50 cm.
  • the calculated indicators were: BMI - 20.5 kg / m2, Kpol - 0, Kimt - 2, DR - 54 mm Hg.
  • the finger probe was placed on the patient's right middle finger, the foot lift probe was installed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
  • the initial temperature of the sensor on the foot was set at 32.3 ° C, on the finger - 35.0 ° C.
  • the following is a description of taking measurements on a patient.
  • the points on the cyclogram (Fig. 1) corresponding to the described test period are shown in the form (Tx-Tu).
  • the sensors warmed up to the set temperature for 10 seconds (T0-T1), after which, within 30 seconds (T1-T2), the indicators BUPr - 41.99, BUPn - 3.53, IFPV - 1.179. Then, within 40 seconds (T2-TZ), the parameters of SBP - 111 mm Hg, DBP - 73 mm Hg, ISPV - 4.281 were measured, and the PAP parameter was calculated - 38 mm Hg. This was followed by a pause to restore blood flow lasting 5 minutes (TZ-T4). Further functional tests were carried out.
  • T4-T7 The sensor on the foot warmed up to 41.5 ° C in 6.3 seconds (T4-T7) and 120 seconds after the heating was turned on (T4-T8), the TUPn parameter was estimated - 4.92.An occlusion test was carried out in parallel.
  • T4-T5 ⁇ 16.5 seconds
  • SAD + DR The pressure was held at this level for 120 seconds (T5-T6), after which the pressure in the cuff was released and within 20 seconds (T6-T) the parameter PUPr was estimated at 62.7.
  • physiological coefficients kl-k5 physiological indicators F1-F5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
  • the patient had no retinopathy and nephropathy, episodes of increased blood pressure were noted.
  • the patient smokes, which could also affect the results of the study.
  • Additional examination with heat and occlusal tests for the hardware-software complex for functional diagnostics of the blood microcirculation system revealed a decrease in microcirculation parameters.
  • Example 5 Patient D., 53 years old, female, suffering from type 2 diabetes mellitus, was examined in the above described way on the proposed device.
  • the patient's height was 165 cm
  • body weight was 107 kg
  • the distance L between the middle of the shoulder and the pad of the finger was 48 cm.
  • the calculated indicators were: BMI - 39.3 kg / m2, Kpol - 0, Kimt - 20.8, DR - 96 mm Hg.
  • the finger probe was placed on the patient's right middle finger, the foot lift probe was installed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
  • the initial temperature of the sensor on the foot was set at 32.4 ° C, on the finger - 34.3 ° C.
  • physiological coefficients kl-k5 physiological indicators F1-F5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
  • the patient had grade 2 obesity, a high level of glycated hemoglobin, diabetic nephropathy, but there was no diabetic retinopathy, which is consistent with the results of the examination by the proposed method.
  • the design features of the proposed device allow simultaneous thermal and occlusion tests, determination of blood perfusion by an optical method for assessing perfusion simultaneously with photoplethysmography, which makes it possible to evaluate in one diagnostic procedure simultaneously the basic tone of the vessels on the arm and leg of the patient, elasticity vascular walls, endothelial function and neurogenic regulation of the microvasculature.
  • a technical and economic improvement should be considered a reduction in terms and simplification of the study, due to a non-invasive comprehensive assessment carried out using the proposed device, since registration of microcirculation indicators in this case does not require the patient to participate in painful, lengthy and complex procedures, which in itself can be a distorting factor for the current state of microcirculation and reduce the objectivity of the recorded indicators.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к медицине, а именно к эндокринологии, и может быть использована для выявления микроциркуляторных нарушений в коже конечностей у больных с нарушениями углеводного обмена. Для этого методом лазерной допплеровской флоуметрии или методом некогерентной флуктуационной спектроскопии оценивают показатели перфузии. При этом одновременно проводят тесты с функциональной окклюзионной, а также с тепловой пробами, и оценивают параметры пульсовой волны. На основании полученных данных рассчитывают диагностический критерий, который является показателем микроциркуляторных нарушений. Также предложено устройство для выявления микроциркуляторных нарушений в коже у указанной группы пациентов.

Description

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ МИКРОЦИРКУ ЛЯТОРНЫХ
НАРУШЕНИЙ В КОЖЕ
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Группа изобретений относится к медицине, а именно к эндокринологии, и предназначено для выявления микроциркуляторных нарушений в коже конечностей у больных с нарушениями углеводного обмена.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Нарушения циркуляции крови в конечностях (нарушения гемодинамики) , включая микроциркуляцию крови в мелких сосудах конечностей (микрогемодинамику) , часто являются следствием нарушений углеводного обмена и приводят к тяжелым осложнениям, в частности, при сахарном диабете, вплоть до ампутации конечностей и летального исхода. Поэтому дешевые, неинвазивные, скриннинговые способы выявления микроциркуляторных нарушений, применимые в любой эндокринологической клинике, поликлинике или даже в домашних условиях, а также приборы, их реализующие, очень важны для медицины. Очень важно при скрининге одновременно оценивать сосудистое сопротивление, тонус микрососудов, их жесткость (эластичность), реакцию микроциркуляторного русла на функциональные провокационные пробы, такие, например, как тепловую и окклюзионную, объективизирующие эндотелиальную функцию сосудов и нейрогенную компоненту регуляции сосудистого тонуса (Крупаткин А. И. и др., Функциональная диагностика микроциркуляторно-тканевых систем: Руководство для врачей. - М. : Либроком, 2013. с.252-304; Roustit М. , Cracowski J.L., Non-invasive assessment of skin microvascular function in humans: an insight into methods // Microcirculation, V. 19(1), 2012, pp. 47-64), а также действующее систолическое и диастолическое артериальные
1
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) давления (САД и ДАД соответственно) , которые, как известно, сильно влияют как на центральную, так и на всю периферическую гемодинамику. Только в совокупности все эти физиологические параметры достоверно характеризуют состояние системы микроциркуляции крови (Гайтон А. К., Холл Дж.Э. Медицинская физиология. / Пер. с англ. Под ред. В. И. Кобрина. - М. : Логосфера. 2008. 1296 с.).
Известны в общем случае оптические неинвазивные способы выявления микроциркуляторных нарушений в конечностях у человека и устройства для их осуществления.
Так, из уровня техники известен способ оценки микроангиопатии при помощи капилляроскопии ногтевого валика в покое и после функциональных проб (патент РФ 11*2559640, опубл. 10.08.2015). Метод заключается в проведении капилляроскопии в покое с последующей оценкой структурных изменений состояния капилляров, дополнительно проводят капилляроскопию и оксигемометрию с четырьмя функциональными пробами с воздействием физических факторов на исследуемую конечность - окклюзия манжетой, проба с холодовым воздействием, проба с тепловым воздействием, проба с поднятием конечности вверх, и после каждой из проб определяют показатель оксигенации Sa02 и время восстановления показателей капилляроскопии t до исходных значений. Полученные данные позволяют диагностировать стадию микроангиопатии. Недостатками данного способа является большое время проведение исследования (30-45 минут) , очень маленькая область обследования микрососудистого русла (примерно с десяток капилляров, не более) ; не учитываются действующие значения давлений САД и ДАД у обследуемого, не учитываются показатели, характеризующих жесткость (эластичность) мелких венул и артериол (обследуются только капилляры) , отсутствует оценка сосудистого сопротивления, отсутствует возможность проведения измерений при одной и той же температуре поверхности кожи в районе физиологической нормы (известно, что температура сильно влияет на кожный кровоток) . Все это делает способ не очень точным. Также из- за большой длительности он трудно реализуем в обычной клинической практике.
Также известен способ выявления микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена (пат. РФ ДО2547800, опубл. 10.04.2015 г.). В данном способе оценку микроциркуляции проводят методом лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) с использованием комбинированных функциональных проб - постурально-тепловой на ноге и постурально-тепловой на руке. В ходе исследования производят нагрев датчика до 42±1°С и изменение положения тела обследуемого. Далее производится математический обсчет полученных показателей микроциркуляции. Способ позволяет выявить микроциркуляторные нарушения у пациентов с нарушениями углеводного обмена. Недостатком данного способа является длительность проведения исследования - без учета времени адаптации к температурным условиям помещения время проведения проб составляет 26 минут, что делает данный способ малоперспективным для широкого клинического применения. Также в указанном способе измерение микроциркуляции проводят на тыльной поверхности кисти руки на 4 см дистальнее лучезапястного сустава, а данная область отличается большой индивидуальной вариабельностью толщины рогового слоя кожи, что может снизить точность измерения.
Известен способ оценки микроциркуляторных нарушений у больных с нарушениями углеводного обмена (патент РФ 2677590, опубл. 17.01.2019) с использованием метода и прибора ЛДФ.
Приборы ЛДФ (патенты US4596254 А, опубл. 24.06.1986, US
4476875 А, опубл. 16.10.1984 и др.) в общем случае хорошо известны сегодня в данной области медицинской диагностики.
Они используют эффект Доплера сдвига частот излучения на движущихся форменных элементах крови и метод оптического зондирования тканей когерентным низкоинтенсивным лазерным излучением с целью вычисления по спектральной плотности мощности переменной составляющей фототока Р (w) квадратичного фотоприемника, регистрирующего биения в диапазоне частот [ wi,W2] вышедшего из тканей обратно рассеянного излучения от неподвижных структур ткани и от движущихся компонент крови, и постоянной составляющей фототока io этого фотоприемника параметра перфузии тканей кровью VBF ПО формуле :
Figure imgf000005_0001
где ^-частота биений, ко- размерный коэффициент пропорциональности. Цитируемый способ оценки микроциркуляторных нарушений у больных с нарушениями углеводного обмена по этому параметру перфузии VBF включает в себя оценку уровня кожной микроциркуляции крови в конечности, а именно в руке, путем проведения базового теста и теста с тепловой функциональной пробой с последующим осуществлением математического расчета изменений параметра перфузии на основе полученных данных. При этом в базовом тесте поддерживается физиологически постоянная температура поверхности кожи в 32-32, 4 °С за счет дополнительного нагревательного элемента, а во время тепловой функциональной пробы нагрев осуществляют быстро до 41, 8-42, 2 °С со скоростью нагрева 2°С в секунду, температуру нагревательного элемента 41,8-42,2°С поддерживают постоянной до конца пробы, останавливают регистрацию перфузии через 120 секунд после включения нагрева, после чего рассчитывают наклон функции линейной регрессии показателя перфузии, умноженного на 10, за 120 секунд проведения нагрева и полученное значение параметра наклона подставляют в формулу вычисления конечного диагностического показателя - вероятности наличия у пациента микроциркуляторных нарушений. Такой способ уменьшает время обследования и повышает точность определения микроциркуляторных нарушений, связанных с нейрогенной компонентой регуляции микрогемодинамики (реакцией на тепловую пробу) . Однако в данном способе микроциркуляторные нарушения диагностируются только в терминах вероятности их наличия, без деления на степени тяжести, как в примере с ангиопатиями (легкая, средняя, тяжелая и т.п.), не оценивается эндотелиальная функция сосудов, не оцениваются параметры эластичности (жесткости) стенок сосудов, сосудистого сопротивления, а также не учитываются действующие значения давлений САД и ДАД у обследуемого, которые также сильно влияют как на центральную, так и на периферическую гемодинамику.
Между тем, в общем случае известны неинвазивные способы определения систолического и диастолического давления (САД, ДАД) , оптические неинвазивные способы оценки сосудистого сопротивления и жесткости стенок сосудов, основанные, например, на методах фотоплетизмографии (ФПГ) , и приборы их реализующие - фотоплетизмографы (Мошкевич В. С. Фотоплетизмография: Аппаратура и методы исследования. - М. : Медицина, 1970. с.14-40; Allen J. Photoplethysmographyanditsapplicationinclinicalphysiological measurement. // Physiol. Meas. 2007. V. 28(3). R1-R39.).
Для определения САД и ДАД известен и стандартизован, например, неинвазивный осциллометрический способ измерения САД и ДАД, реализуемый сегодня повсеместно в автоматических и полуавтоматических тонометрах артериального давления (Парашин В. Б., Симоненко М. Н . Технико-метрологические аспекты измерения артериального давления осциллометрическим методом. // Медицинская техника, N*l, 2010. - с.22-26). В этом способе оцениваются САД и ДАД по величине пульсаций давления воздуха в манжете, одетой на плечо пациента, при накачке и/или сбросе давления в диапазоне давлений до 300 мм рт ст (конкретные значения давлений зависят от конкретной конструкции тонометра и выбранного метода накачки/сброса давления) . Также известно устройство для неинвазивного измерения давления при помощи надувной манжеты с выносным оптическим пульсоксиметрическим датчиком для калибровки (патент Я» US9687161 В2, 2017) .
Для определения сосудистого сопротивления и жесткости стенок сосудов известны способы диагностики, основанные на анализе сигнала фотоплетизмограммы, в частности, на анализе формы пульсовой волны и скорости распространения пульсовой волны от центра к периферии, т.е. к конечности (Tony J. Akl, Mark A. Wilson, М. Nance Ericson, and Gerard L. Cote, Quantifying tissue mechanical properties using photoplethysmography // Biomed. Optics Express, Vol. 5, No. 7, 2014. - p. 2362-2375; Усанов Д.А. , Скрипаль А. В., Вагарин А.Ю., Рытик А.П. Методы и аппаратура для диагностики состояния сердечно-сосудистой системы по характеристикам пульсовой волны. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2009. - 96 с.). В качестве одной из точек регистрации пульсовой волны для оценки ее скорости часто используют голову (лоб, мочка уха) или грудь, а в качестве второй - запястье руки, или кончик пальца руки (патент N* US2010/0081892 А1, 2010) . При этом иногда в качестве сигнала первой точки используют данные электрокардиографии (ЭКГ) . При анализе формы пульсовой волны чаще всего проводят контурный анализ ФПГ-сигнала и вычисляют разные индексы формы пульсовой волны, характеризующие жесткость стенок сосудов, например, индекс жесткости31, равный отношению высоты импульса сигнала пульса на ФПГ-грамме с пальца руки к интервалу времени задержки между систолическим и диастолическим (отраженным) импульсами (S.C. Millasseaua, J.M. Rittera, К. TakazawabandP . J. Chowienczyka, Contour analysis of the photoplethysmographic pulse measure dat the finger // Journal of Hypertension, Vol. 24, No 8, 2006, pp. 1449-1456) . Однако применение в совокупности этих методов и диагностических показателей для решения проблемы выявления микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена из открытых источников не известно.
Использование при определении скорости распространения пульсовой волны оптического датчика на голове снижает точность диагностики, т.к. пульсовая волна не распространяется от головы к конечности. Использование сигнала ЭКГ усложняет и удорожает аппаратное оснащение диагностики, т.к. требуется использование электрокардиографа, а использование при вычислениях индекса формы пульсовой волны интервала времени задержки между систолическим и диастолическим (отраженным) импульсами делает невозможным вычисление этого индекса для пациентов, у которых нет явно выраженного пика отраженной волны (примеры таких ФПГ-грамм приведены в том же первоисточнике) . Все это не позволяет напрямую использовать эти известные способы и устройства для выявления микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена, выявлять стадии нарушений и т.п.
Наиболее близкими к предлагаемой группе изобретений являются способ выявления микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена и устройство для его осуществления (Напитан Д.Г., Разработка аппаратно- программного комплекса для функциональной диагностики системы микроциркуляции крови, Автореф. дисс., 05.11.17, Приборы, системы и изделия медицинского назначения. - М. : Санкт-
Петербург, 2019, 19 с./ D.G. Lapitan, and О. A. Raznitsyn, А
Method and a Device Prototype for Noninvasive Measurements of
Blood Perfusion in a Tissue. // Instruments and Experimental
Techniques, 2018, Vol. 61, No. 5, pp. 745-750 (with supplementary materials), патент РФ N*2636880) . Способ включает в себя регистрацию на конечности, а именно на руке, уровня кожной микроциркуляции крови с помощью оптического метода оценки перфузии путем проведения базового теста и тестов с функциональной окклюзионной пробой и функциональной тепловой пробой с быстрым нагревом кожи до температуры до
41, 5°С-41, 8°С в течение 5-6 секунд с использованием оптического датчика для пальца руки с длиной волны излучения источников в районе любой из изобестических точек гемоглобина в спектральном диапазоне 520-600 нм и оснащенного нагревательным элементом для нагрева рабочей поверхности датчика и кожи под ним; и осуществление математического расчета физиологических показателей микроциркуляции на основании полученных данных и формирование конечного диагностического заключения. Этот способ основан на родственном ЛДФ, новом оптическом неинвазивном методе оценки показателя перфузии тканей кровью - некогерентной флуктуационной спектроскопии (НФС) , которая позволяет получать параметр перфузии тканей кровью VBF несколько отличным от метода ЛДФ путем (Рогаткин Д.А. Физические основы современных оптических методов исследования микрогемодинамики in vivo. Лекция. // Медицинская физика, N!4, 2017. - с.75-93). Суть метода НФС заключается в освещении ткани некогерентным оптическим излучением, регистрации фотоприемником (кремниевым фотодиодом) обратно рассеянного из микрососудистого русла оптического сигнала, содержащего при таком способе освещения постоянную компоненту сигнала как в методе ЛДФ, создающую постоянную компоненту фототока фотоприемника io, и компоненту низкочастотных флуктуаций сигнала в диапазоне частот [ wi, W2] примерно 0.1-20 Гц, которые порождаются изменениями объема крови за счет ритмических процессов в системе микроциркуляции, и вычислении по формуле (1) параметра перфузии по спектральной плотности мощности P(w) этих низкочастотных флуктуаций. При этом, как было доказано в первоисточнике, выбором коэффициента ко при калибровке параметры перфузии методов ЛДФ и НФС можно сделать эквивалентными с медико-физической точки зрения.
Способ выявления микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена, предложенный в прототипе, заключается в выполнении базового теста и функциональной тепловой пробы на руке при закреплении оптического датчика, реализующего метод НФС, на запястье руки. Базовый тест, т.еe. измерение исходного, базового параметра перфузии VeF_base осуществляют в течение 120 секунд с усреднением VBF_base за эти 120 секунд. Затем производится быстрый нагрев кожи до 41,5°С-41,8°С со скоростью нагрева 1,5°С в секунду с помощью встроенной в оптический датчик нагревательной пластины, и еще в течение 5 минут проводится запись показателя перфузии. Среднее значение параметра перфузии крови на 2-й минуте нагревa VsF_2min (через 120 секунд после начала нагрева, усредненное по измерениям в диапазоне 120+10 секунд) используется далее для расчета скорости увеличения перфузии при нагреве по формуле :
Figure imgf000010_0001
где VBF_base - среднее значение параметра перфузии в базовом тесте. При значении Vperf < 0,4 диагностируются микроциркуляторные нарушения, связанные с нарушением нервной регуляции тонуса сосудов микроциркуляторного русла . В прототипе приведен также пример выполнения отдельной функциональной окклюзионной пробы на руке с помощью манжеты обычного тонометра и пример регистрации параметра перфузии методом НФС при проведении функциональной окклюзионной пробы. Сначала, как и в случае тепловой пробы, при отсутствии давления в манжете проводится базовый тест в течение времени 60 секунд и проводится измерение исходного, среднего базового параметра перфузии до начала окклюзии за эти 60 секунд. Затем в манжету быстро вручную накачивается давление в диапазоне 220-300 мм рт ст для блокирования артериального кровотока в руке, и это давление поддерживается в манжете в течение 120 секунд, после чего быстро сбрасывается. Параметр перфузии регистрируют непрерывно и при окклюзии, и в течение еще 2-3 минут после сброса давления для определения величины постокклюзионной реактивной гиперемии по приросту показателя перфузии после сброса давления и последующего его сравнения с исходным, базовым уровнем перфузии. Однако, критерии выявления по этому тесту микроциркуляторных нарушений в прототипе не описаны. Недостатками способа-прототипа, также, как и ряда упомянутых выше аналогов, являются: оценка микроциркуляторных нарушений без учета жесткости стенок сосудов, сосудистого сопротивления; отсутствие учета действующих значений давлений САД и ДАД у обследуемого во время измерений, отсутствие оценки стадии тяжести нарушений микрогемодинамики, что снижает диагностическую ценность метода и уменьшает информативность диагностики и ее точность, а также большое время проведения измерений при выполнении последовательно двух функциональных проб с отдельным базовым тестом для каждой из проб.
Устройство, предлагаемое для осуществления способа- прототипа, содержит блок управления излучением и нагреванием, интерфейс связи с управляющим компьютером, блок оцифровки данных с фотоприемников и температурных датчиков, микропроцессор, первый и второй выходы которого выполнены с возможностью соединения с входом блока управления излучением и нагреванием и входом интерфейса связи с управляющим компьютером, блок оцифровки данных с фотоприемников и температурных датчиков, выход которого выполнен с возможностью соединения с входом микропроцессора; а также соединенный с интерфейсом связи управляющий компьютер и оптический датчик, включающий в себя не менее трех оптических излучателей, излучающих узкополосное оптическое излучение в районе любой из изобестических точек гемоглобина в спектральном диапазоне длин волн 520-600 нм, расположенных радиально на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг фотоприемника, фотоприемник и нагревательный элемент, содержащий нагревательную пластину, нагреватели и температурный датчик, при этом излучатели и фотоприемник расположены в сквозных отверстиях нагревательной пластины, излучатели и нагревательная пластина выполнены с возможностью соединения с блоком управления излучением и нагреванием, а выходы фотоприемника и температурного датчика выполнены с возможностью соединения с первым и вторым входами блока оцифровки данных с фотоприемника и температурного датчика .
Устройство представляет собой электронный микропроцессорный блок управления с подключенному к нему оптическому датчику (обозначен как «оптическая головка» в первоисточнике) и управляющему компьютеру с управляющей программой. Оптический датчик состоит из источника излучения для освещения исследуемой биологической ткани и фотоприемника - кремниевого фотодиода - для регистрации обратно рассеянного от исследуемой биологической ткани излучения . При этом источник излучения выполнен в исследовательских целях в виде шести светодиодов, три из которых излучают узкополосное излучение в зеленом диапазоне спектра в интервале длин волн 560-580 нм, а другие три излучают узкополосное излучение в ближнем инфракрасном диапазоне спектра в интервале длин волн 800-820 нм. В оптическом датчике светодиоды расположены радиально вокруг фотоприемника на расстоянии 4 мм от его центра для обеспечения равномерной засветки объема биоткани. Выходы светодиодов установлены на одном уровне с рабочей поверхностью фотоприемника для исключения прохождения света напрямую, минуя диагностируемую ткань. Кроме того, и светодиоды, и фотоприемник установлены в оптическом датчике в отверстиях титановой нагревательной пластины, которая за счет встроенных нагревательных элементов и размещенного на ней датчика температуры позволяет нагревать тестируемую область кожи и контролировать температуру нагрева. Такая пластина равномерно распределяет тепло от нагревателей по диагностируемому участку кожи. Для контроля температуры пластины используется пропорционально-интегрально- дифференцирующий (ПИД) регулятор, реализованный программно в программе управляющего компьютера с датчиком температуры - терморезистором, установленным на пластине . При этом излучатели оптического датчика работают в импульсном режиме, что дополнительно позволяет организовать регистрацию и вычитание фона, пока излучатели погашены.
Устройство работает следующим образом. Микропроцессорный блок управления формирует прямоугольные импульсы управления с рабочей частотой 320 Гц. Источники излучения в момент прихода импульса от блока управления включаются по очереди на время действия этого импульса (781.25 мкс) и освещают тестируемую биоткань (кожу) своим оптическим излучением, которое рассеивается и поглощается в ткани, а обратно рассеянная компонента излучения выходит из ткани назад на поверхность кожи и регистрируются фотоприемником. С выхода фотоприемника сигнал поступает на усилитель постоянного тока, в котором он усиливается, и далее, усиленный, он поступает на основной информационный вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) . Работа АЦП синхронизируется с приходящими на его синхронизирующий вход импульсами от блока управления так, что за время включения группы светодиодов, а также во время их отключения АЦП успевает несколько (N) раз, но не менее N=5 раз, оцифровать сигнал. Оцифрованные N значений сигнала за время действия управляющего импульса соответствуют суммарному полезному сигналу с примесью сигнала фоновой засветки, а оцифрованные N значений сигнала за время отсутствия управляющего импульса, когда излучатели выключены, соответствуют сигналу фоновой засветки. В блоке усреднения оцифрованного сигнала происходит усреднение суммарного сигнала и сигнала фоновой засветки по N измеренным значениям.
Далее в разностном блоке происходит компенсация засветки и выделение полезного сигнала путем вычитания сигнала фоновой засветки из суммарного сигнала в момент прихода следующего импульса. Таким образом, с выхода разностного блока на вход управляющего компьютера и в его программу для обработки поступает уже полезный оптический сигнал, очищенный от фоновой засветки. В управляющей программе компьютера, выполненной в программной среде LabView, полезный сигнал проходит дальнейшую цифровую обработку с последующим вычислением параметра перфузии VBF.
Однако, устройство-прототип обладает следующими недостатками :
не предусмотрено использование встроенного управляемого тонометра для определения САД* ДАД и создания окклюзии; используется для этого внешний ручной тонометр;
не предусмотрено одновременное и автоматическое выполнение функциональных окклюзионной и тепловой проб, что увеличивает общее время обследования при выполнении двух проб последовательно одна за другой;
нет каналов регистрации параметров скорости распространения пульсовой волны и индекса формы пульсовой волны, позволяющих оценивать жесткость (эластичность) стенки сосудов;
- устройство использует только один выносной оптический датчик для регистрации параметра перфузии, что ограничивает диагностические возможности и не позволяет проводить измерения одновременно на руке и ноге, хотя для пациентов с нарушением углеводного обмена известно, что микроциркуляторные нарушения могут в первую очередь проявляться на ногах.
По поводу последнего недостатка устройства можно дополнительно сказать, что добавление второго датчика для ноги возможно, для такого устройства с технической точки зрения не сложно, и технически в устройстве есть возможность организовать в управляющей программе компьютера дополнительную обработку сигнала с датчика на ноге . Однако эта возможность не была реализована в прототипе, т.к. на момент его создания у его авторов отсутствовала ключевая идея как осуществить интегральный способ диагностики с учетом данных с двух датчиков без простого дублирования информации и не используя при этом простое последовательное суммирование известных способов, увеличивающее общее время обследования, в то время как стандартное отведенное время на обследование пациента в клинике составляет 10-15 минут.
Таким образом, существует потребность в способе выявления микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена и устройстве для его осуществления, лишенных вышеуказанных недостатков.
Техническим результатом предлагаемой группы изобретений является устранение недостатков прототипа способа и устройства, повышение информативности обследования и достоверности выявлениями микроциркуляторных нарушений в коже конечностей у пациентов с нарушениями углеводного обмена за счет дополнительного учета совокупности показателей САД, ДАД, тонуса и эластичности сосудов, при уменьшении времени проведения измерений и, соответственно, трудозатрат медперсонала на регистрацию и на обработку совокупных диагностических данных, а также выдачу конечного диагностического заключения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее описано следующее .
Способ оценки микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена, включающий регистрацию на конечности, а именно на руке, уровня кожной микроциркуляции крови с помощью оптического метода оценки перфузии путем проведения базового теста и тестов с функциональной окклюзионной пробой и функциональной тепловой пробой с быстрым нагревом кожи до температуры до 41, 5°С-41, 8°С в течение 5-6 секунд с использованием оптического датчика для пальца руки с длиной волны излучения в районе любой из изобестических точек гемоглобина в спектральном диапазоне 520-600 нм и оснащенного нагревательным элементом для нагрева рабочей поверхности датчика и кожи под ним; и осуществление математического расчета физиологических показателей микроциркуляции на основании полученных данных с формированием конечного диагностического заключения, отличающийся тем, что предварительно записывают исходные данные пациента: рост (Н, см), вес (W, кг), пол, на основании которых вычисляют индекс массы тела (ИМТ) , коэффициенты Кимт и Кпол:
0 , если ИМТ < 18,5
Кимт =
Figure imgf000016_0001
(ИМТ - 18,5), если ИМТ > 18,5 ;
„ ( 1 если пол— мужской
Кпол = 1 А „ ;
(О если пол не мужской
измеряют расстояние L, см между серединой плеча и подушечкой пальца руки пациента, на котором устанавливают оптический датчик, перед началом базового теста на плечо исследуемой руки помимо оптического датчика закрепляют манжету тонометра, дополнительно в качестве тестируемой конечности исследуют ногу пациента с помощью второго аналогичного оптического датчика, который закрепляют на подъеме стопы в первом межпальцевом промежутке, при этом с помощью оптических датчиков одновременно регистрируют показатели перфузии с помощью оптического метода оценки перфузии и показатели пульсовой волны методом фотоплетизмографии, базовый тест проводят в течение 80 секунд с температурой поверхности оптических датчиков для подъема стопы 32°С-33°С и для пальца руки 34°С-35°С, в процессе базового теста спустя 10 секунд после начала измерений в течение 30 секунд регистрируют и определяют с помощью оптического метода оценки перфузии средние за 30 секунд параметры базового уровня перфузии на руке - БУПр и базового уровня перфузии на ноге - БУПн соответствующими оптическими датчиками, а с помощью метода фотоплетизмографии на руке индекс формы пульсовой волны - ИФПВ, как отношение интервала времени спада волны At2 к интервалу времени подъема Ati:
Figure imgf000016_0002
при этом уровень, на котором вычисляют Ati и А г, определяют как 0,15 от максимальной амплитуды А1 систолического импульса на фотоплетизмограмме, после этого осуществляют автоматизированное измерение уровней систолического и диастолического артериального давления САД и ДАД с вычислением пульсового артериального давления ПАД, при котором с помощью оптического датчика на руке в момент измерения САД и ДАД на этапе сброса давления по разнице во времени импульсов пульсовой волны крови в плече с манжеты тонометра и в пальце с оптического датчика вычисляют средний индекс скорости пульсовой волны ИСПВ по формуле:
Figure imgf000017_0001
где L - расстояние между серединой плеча и подушечкой пальца руки пациента, на котором установлен оптический датчик прибора, DT- разница во времени появления систолического импульса пульсовой волны в пальце, регистрируемой оптическим датчиком, и импульса давления в плече испытуемого, регистрируемого датчиком давления тонометра; далее, не снимая датчики и манжету, не меняя температуру поверхности датчиков останавливают исследование на 5 минут для восстановления кровотока в руке, после чего проводят тест с функциональными пробами, включающий в себя одновременное проведение двух проб - окклюзионной с помощью манжеты тонометра на руке и тепловой с помощью датчика на ноге; при окклюзионной пробе артериальную окклюзию на плече осуществляют, нагнетая давление в манжете тонометра до значения САД+DR со скоростью от 10 до 15 мм рт ст в секунду, приращение давления для окклюзии (DR, мм рт ст) рассчитывают по формуле:
DR = 50 + 10*Кпол + 2,2*Кимт;
при этом максимальное значение САД+DR составляет не более, чем 300 мм. рт. ст., окклюзию поддерживают при этом давлении в течение 120 секунд, после чего сбрасывают давление со скоростью от 50 до 100 мм рт ст в секунду и через 10 секунд после начала сброса давления регистрируют оптическим методом оценки перфузии на руке средний постокклюзионный уровень перфузии крови в пальце руки ПУПр за следующие 10 секунд реактивной гиперемии; нагрев для тепловой пробы на ноге выполняют с начальной температуры 32°С-33°С, далее заданную температуру поддерживают в течение 2 мин и регистрируют оптическим методом оценки перфузии средний тепловой уровень перфузии крови на ноге ТУПн за период с 110 по 120 секунду тепловой пробы с момента начала нагрева, производят расчет физиологических коэффициентов базового тонуса сосудов для руки ki и ноги кг по формулам
Figure imgf000018_0001
- коэффициента эластичности стенки сосудов кз по формуле
, _ ИФПВ
3 ~ испв '
- коэффициента эндотелиальной функции сосудов к-з:
Figure imgf000018_0002
- коэффициента нейрогенной регуляции тонуса сосудов ks:
, ТУПн
5 ~ БУПн'
после чего рассчитывают физиологические показатели Fί, отображающие стандартизованные отклонения оцениваемого показателя у обследуемого пациента от контрольной группы, а именно :
Figure imgf000018_0003
при этом, коэффициенты ли и Oi для них определяются в группе контроля условно здоровых испытуемых количеством п следующим образом:
Figure imgf000018_0004
где j - это порядковый номер испытуемого из контрольной группы, далее, на основании физиологических показателей Ф1-Ф5 для каждого пациента рассчитывают диагностический критерий DC по формуле : DC = 1,5 * Ф + 0,5 * ф + 2 * Ф — F^— F
по диагностическому критерию DC делают вывод о степени тяжести микроциркуляторных нарушений у пациента : при DC > - 1, делают вывод об отсутствии микроциркуляторных нарушений, при значении DC ^ -1 и > -2, оценивают микроциркуляторные нарушения как слабые, при значении DC ^ -2 и > -3, оценивают микроциркуляторные нарушения как умеренные, при значении DC ^-3 и > -4, оценивают микроциркуляторные нарушения как тяжелые, при значениях DC ^ -4 оценивают микроциркуляторные нарушения как очень тяжелые .
Вышеуказанный способ, отличающийся тем, что в качестве оптического метода оценки перфузии используют некогерентную флуктуационную спектроскопию.
Вышеуказанный способ, отличающийся тем, что в качестве оптического метода оценки перфузии используют лазерную допплеровскую флоуметрию.
Устройство для осуществления указанного способа, содержащее блок управления излучением и нагреванием, интерфейс связи с управляющим компьютером, блок оцифровки данных с фотоприемников и температурных датчиков, микропроцессор, первый и второй выходы которого выполнены с возможностью соединения с входом блока управления излучением и нагреванием и входом интерфейса связи с управляющим компьютером, блок оцифровки данных с фотоприемников и температурных датчиков, выход которого выполнен с возможностью соединения с входом микропроцессора; а также соединенный с интерфейсом связи управляющий компьютер и оптический датчик, включающий в себя не менее трех оптических излучателей, излучающих узкополосное оптическое излучение в районе любой из изобестических точек гемоглобина в спектральном диапазоне длин волн 520-600 нм, расположенных радиально на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг фотоприемника, фотоприемник и нагревательный элемент, содержащий нагревательную пластину, нагреватели и температурный датчик, при этом излучатели и фотоприемник расположены в сквозных отверстиях нагревательной пластины, излучатели и нагревательная пластина выполнены с возможностью соединения с блоком управления излучением и нагреванием, а выходы фотоприемника и температурного датчика выполнены с возможностью соединения с первым и вторым входами блока оцифровки данных с фотоприемника и температурного датчика, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя интерфейс управления тонометром, вход которого выполнен с возможностью соединения с третьим выходом микропроцессора; интерфейс приема данных с тонометра, выход которого выполнен с возможностью соединения с входом микропроцессора, тонометр, вход которого выполнен с возможностью соединения с выходом интерфейса управления тонометром, а первый и второй выходы тонометра выполнены с возможностью соединения с манжетой тонометра и входом интерфейса приема данных с тонометра; также устройство оснащено по крайней мере одним дополнительным аналогичным оптическим датчиком, при этом каждый угол нагревательной пластины квадратной фбрмы в каждом из оптических датчиков снабжен нагревателем, а температурный датчик выполнен расположенным в центре пластины рядом с фотоприемником.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства.
На фиг. 2 приведено схематичное изображение одного из оптических датчиков .
На фиг. 3 показано крепление оптических датчиков на пальце руки и подъеме стопы.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ осуществляют следующим образом.
Записывают исходные данные о пациенте: рост (Н см), вес (W кг) , пол на основании которых вычисляется индекс массы тела (ИМТ) , коэффициенты Кимт и коэффициент Кпол и приращение давления для окклюзии (DR, мм рт. ст.) по формулам :
w
ИМТ (Н/100)2 ; (3)
0 , если ИМТ < 18,5
Кимт
Figure imgf000021_0001
(ИМТ - 18,5), если ИМТ > 18,5 ' (4)
1 если пол— мужской
Кпол =
0 если пол не мужской ' (5)
DR = 50 +10*Кпол +2,2*Кимт; (6)
Пациента размещают в положении лежа. На плечо пациента крепят обычным образом манжету автоматизированного тонометра, встроенного в предлагаемое устройство и управляемого от него. На ту же руку, где находится манжета тонометра, на указательный или средний палец руки пациента крепят оптический датчик для пальца руки. С помощью сантиметра измеряют расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки испытуемого, на котором установлен датчик прибора. На ноге, на подъеме стопы в первом межпальцевом промежутке фиксируют лейкопластырем или любым другим аналогичным способом оптический датчик для подъема стопы. Измерения проводят в два этапа: базовый тест и функциональные окклюзионная и тепловая пробы с перерывом после базового теста длительностью 5 минут для восстановления кровотока в руке.
Первым проводят базовый тест согласно временной циклограмме (Фиг.1) . Исходный базовый тест содержит три фазы: фазу прогрева Ti в течение 10 секунд участков кожи под датчиками до температур tl (первый датчик) и t2 (второй датчик) физиологической нормы в диапазоне 32°С-35°С для создания стандартизованных и идентичных по температуре кожи условий измерений; обычно для пальца руки tl=34 °С-35 °С, для подъема стопы t2=32°C-33°C; фазу Тг измерения в течение 30 секунд средних базовых (исходных) показателей микроциркуляции закрепленными на пальце руки и на подъеме стопы оптическими датчиками, а именно: с расположенного на пальце руки с манжетой тонометра оптического датчика для пальца руки регистрируют:
- оптическим методом оценки перфузии средний за интервал времени 30 секунд базовый уровень перфузии крови в коже пальца руки (БУПр) ;
- методом ФПГ средний за интервал времени 30 секунд индекс формы пульсовой волны (ИФПВ) в коже пальца руки. ИФПВ рассчитывают, как отношение времени спада пульсовой волны Atг к времени подъема пульсовой волны Ati и характеризует уширение пульсовой волны:
Figure imgf000022_0001
Уровень, на котором вычисляют Ati и At2, определяется как 0,15 от амплитуды систолического импульса Ai. Иллюстрация расчета данных параметров формы пульсовой волны приведена на Фи . 2.
С расположенного на ноге оптического датчика для подъема стопы регистрируют:
- оптическим методом оценки перфузии средний за интервал времени 30 секунд базовый уровень перфузии в коже подъема стопы (БУПн) ;
и в фазу Тз длительностью 40 секунд стандартного автоматизированного измерения тонометром с манжетой на плече осциллометрическим методом давлений САД и ДАД при сбросе давления в манжете, при этом в этой фазе сброса давления по разнице во времени возникновения импульсов пульсовой волны в плече с манжеты тонометра и в пальце руки с оптического датчика при сбросе давления для пальца руки дополнительно вычисляют средний индекс скорости пульсовой волны (ИСПВ) вдоль руки. В момент времени Т2 включается у тонометра стандартный режим автоматического измерения давления осциллометрическим методом, в процессе которого регистрируются стандартным способом САД и ДАД. По временной задержке прохождения импульса пульсовой волны крови от плеча до кончика пальца руки вычисляется средний индекс скорости пульсовой волны (ИСПВ) по формуле:
Figure imgf000023_0001
где L - расстояние между серединой плеча и кончиком указательного/среднего пальца руки испытуемого, DT - разница во времени появления систолического импульса пульсовой волны в пальце, регистрируемой оптическим датчиком, и плече испытуемого, регистрируемой манжетой тонометра.
По окончании измерения давления (примерно спустя 40 секунд от момента времени Тг) этап базового теста считается завершенным.
После базового теста предлагаемый способ содержит паузу в измерениях длительностью 5 минут на восстановления кровотока в руке после измерений, оптические датчики не снимают, заданную температуру кожи не меняют, а после окончания паузы проводят функциональные тепловая и окклюзионная пробы. При этом окклюзионную пробу в предлагаемом способе выполняют на верхней конечности (руке) при давлении окклюзии в манжете выше значения систолического артериального давления, но не более 300 мм.рт.ст., выбирая конкретное значение внутри этого диапазона, исходя из предварительно измеренного уровня САД и прибавляя к нему параметр DR, рассчитанный по формуле (6).
Нагнетание давления в манжету проводят при окклюзионном тесте быстрее, чем при измерении артериального давления, - со скоростью от 10 до 15 мм. рт. ст. в секунду, чтобы исключить длительную венозную окклюзию (период, когда давление воздуха в манжете выше ДАД, но ниже САД) . Окклюзию после создания в манжете нужного давления удерживают в течение 120 секунд, после чего быстро сбрасывают давление со скоростью от 50 до 100 мм рт ст в секунду и спустя 10 секунд от начала сброса давления регистрируют оптическим методом оценки перфузии средний постокклюзионный уровень перфузии крови в пальце руки (ПУПр) за следующие 10 секунд реактивной гиперемии (спустя 10 секунд после начала сброса давления в манжете, когда развивается постокклюзионная реактивная гиперемия) . Тепловую пробу выполняют на нижней конечности (на ноге) одновременно с окклюзионной пробой на верхней конечности путем нагрева кожи под оптическим датчиком на ноге за счет нагрева нагревательной пластины оптического датчика с начальной температуры t2 до значений температуры 41,5°С-41,8°С со скоростью в 1,5°С в секунду. Далее температуру нагрева нагревательной пластины оптического датчика поддерживают на этом уровне 41,5°С -
41,8°С в течение 120 секунд с момента включения нагрева и регистрируют оптическим методом оценки перфузии средний тепловой уровень перфузии крови на ноге (ТУПн) за период с 110 по 120 секунду тепловой пробы (Фиг.1).
Все оптические измерения в предлагаемом способе проводят с помощью освещения поверхности кожи под оптическими датчиками низкоинтенсивным и узкополосным по спектру оптическим излучением и регистрации вышедшего из кожи и модулированного по мощности (амплитуде) за счет поглощения света кровью обратно рассеянного излучения, с последующими вычислениями параметра перфузии крови VBF по (1) аналогично, например, как это сделано в способе-прототипе, через спектральную плотность мощности P (w) низкочастотных флуктуаций зарегистрированного оптического сигнала в диапазоне частот 0-20 Гц, вызванных изменениями объема крови за счет ритмических процессов в системе микроциркуляции, и постоянную компоненту фототока 1о, а для метода ФПГ - с последующим вычислением индекса формы пуль совой волны (ИФПВ) .
Спектральный диапазон излучения источников для освещения кожи выбирают для данного способа в области максимума поглощения видимого света гемоглобином крови (диапазон 520-
600 нм) в любой из изобестических точек гемоглобина, например,
569 нм (Рогаткин Д.А. Физические основы оптической оксиметрии. Лекция. // Медицинская физика, N*2, 2012. - с.97- 114) для исключения влияния на результаты измерений процесса оксигенации крови.
После окончания функциональных тестов проводится математический расчет физиологических коэффициентов (ki) , физиологических показателей (Fί) и диагностического критерия (DC) . Индексы i физиологических коэффициентов ki и физиологических показателей Фц соответствует различным физиологическим факторам: 1 - базовый тонус сосудов на руке, 2 - базовый тонус сосудов на ноге, 3 - эластичность стенки сосудов, 4 - эндотелиальная функция, 5 - нейрогенная регуляция. Физиологические коэффициенты базового тонуса сосудов для руки ki и ноги кг рассчитывают по формулам:
к - J к = ПАД -
Kl “ БУПр и 2 БУПр' (9)
- коэффициент эластичности стенки сосудов кз по формуле
ИФПВ
Figure imgf000025_0001
испв ' (10)
- коэффициент эндотелиальной функции сосудов кц:
к =™2Е.
4 БУПр' (И)
- коэффициент нейрогенной регуляции тонуса сосудов ks:
Figure imgf000025_0002
после чего рассчитывают физиологические показатели (Ф±) , отображающие стандартизованное отклонение оцениваемого показателя у обследуемого пациента от контрольной группы, а именно :
kt-rrii
Ф, = (13)
sί
при этом, коэффициенты пи и для которых определяются в группе контроля условно здоровых испытуемых количеством п следующим образом:
Figure imgf000025_0003
Где j - это порядковый номер испытуемого из контрольной группы.
Пример расчёта коэффициентов т± и s±
Для расчета коэффициентов пи и , необходимых для дальнейших вычислений, была набрана выборка из 40 условно здоровых добровольных испытуемых возрастом менее 35 лет без микроциркуляторных нарушений. Аналогичная выборка может быть самостоятельна подобрана специалистами, использующими предлагаемую группу изобретений, ими также могут использоваться данные, приведенные ниже.
Пол, возраст, рост и масса тела пациентов, а также рассчитанные по формулам (3), (4), (5), (б) показатели ИМТ,
Кпол, Кимт, DR, соответветственно, представлены в таблице 1.
Таблица 1. Пол, возраст, рост, масса тела, ИМТ, Кпол, Кимт, АРу пациентов контрольной группы.
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000027_0001
Всем 40 условно здоровым добровольным испытуемым по вышеописанному способу были зарегистрированы показатели БУПр, БУПн, ИФПВ, САД, ДАД, СПБ, ПУПр, ТУПн, значения показателей приведены в Таблице 2.
Таблица 2. Значения показателей гемодинамики, измеренные по вышеописанному способу.
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000029_0001
Из этих показателей были рассчитаны параметры ПАД по формуле ПАД=САД-ДАД и физиологические коэффициенты ki-ks по формулам (9) -(12). Значения рассчитанных параметров приведены в Таблице 3.
Таблица 3. Расчётный параметр ПАД и коэффициенты ki-ks у испытуемых контрольной группы.
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000031_0001
Далее по формулам (13) и (14) рассчитали коэффициенты пи и oi, которые приведены в таблице 4.
Таблица 4. Коэффициенты ш и ai, необходимые для расчёта Fί.
Figure imgf000031_0002
Далее, на основании физиологических показателей Ф1-Ф5 для каждого пациента рассчитывают диагностический критерий DC по формуле :
DC = 1,5 * Ф3 + 0,5 * Ф4 + 2 * Ф5— Фх— Ф2 ( 16 ) По диагностическому критерию DC делают вывод о степени выраженности микроциркуляторных нарушений у обследуемого с нарушениями углеводного обмена: при DO -1, делают вывод об отсутствии микроциркуляторных нарушений, при значении DC ^-1 и > -2, делают вывод о слабыхмикроциркуляторных нарушениях, при значении DC ^-2 и > -3, делают вывод об умеренныхмикроциркуляторных нарушениях, при значении DC ^-3 и > -4, делают вывод о тяжелых микроциркуляторных нарушениях, при значениях DC ^ -4 делают вывод об очень тяжелых микроциркуляторных нарушениях .
Устройство (Фиг. 3) , реализующее предлагаемый способ, состоит из автоматического тонометра артериального давления 1 с присоединенной к нему обычной плечевой манжетой 2, который измеряет артериальное давление известным осциллометрическим методом, но управляется от внешнего микропроцессора 3.0 микропроцессорного контроллера 3 предлагаемого устройства, соединенного с тонометром через встроенный в микропроцессорный контроллер интерфейс управления тонометром 3.1 и интерфейс приема данных от тонометра 3.2 в микропроцессор 3.0 о величине САД, ДАД и амплитудных пульсаций давления в манжете тонометра при накачке и сбросе давления, оптического датчика для пальца руки 4 и оптического датчика для подъема стопы 5, также подключенных к микропроцессору 3.0 микропроцессорного контроллера 3 через встроенный в него блок управления излучателями и нагревателями 3.4 оптических датчиков, а также через встроенный в него блок оцифровки данных 3.5 с фотоприемников 4.2 и 5.2 и с датчиков температуры 4.4 и 5.4 оптических датчиков 4 и 5 соответственно. При этом микропроцессорный контроллер 3 содержит еще интерфейс связи с управляющим компьютером 3.3, соединенный с внешним управляющим компьютером 6, который, в свою очередь, содержит управляющую программу, с помощью которой возможна обработка получаемых параметров и осуществляется управление работой устройства. Оптический датчик для пальца руки 4 и оптический датчик для подъема стопы 5 содержат источники излучения 4.1 и 5.1 соответственно, фотоприемники 4.2 и 5.2 соответственно, а также нагревательные элементы, включающие нагревательные пластины с нагревателями 4.3 и 5.3 и расположенными на нагревательных пластинах датчиками температур 4.4 и 4.5 поверхности нагревательных пластин. При этом в каждом оптическом датчике источники излучения 4.1 и 5.1, не менее 3- х штук, например, светодиоды, расположены радиально вокруг фотоприемников 4.2 и 5.2, например, кремневых фотодиодов с усилителями сигналов, для обеспечения равномерной засветки тестируемой кожи под оптическим датчиком, причем и источники излучения 4.1 и 5.1, и фотоприемники 4.2 и 5.2 расположены в сквозных отверстиях (полостях) нагревательной пластины так, как показано на Фиг. 4, чтобы можно было освещать кожу пациента под оптическим датчиком, который устанавливают при работе на поверхности кожи конечности в контакт с плоскостью нагревательной пластины. Спектральная область работы источников излучения выбирается согласно предложенному способу в области максимума поглощения видимого света гемоглобином крови (диапазон 520-600 нм) в любой из изобестических точек гемоглобина, например, 569 нм [Рогаткин
Д.А. Физические основы оптической оксиметрии. Лекция. //
Медицинская физика, N*2 , 2012. - с.97-114] для исключения влияния на результаты измерений процесса оксигенации крови.
Нагревательные пластины обоих оптических датчиков выполнены из материалов с высокой теплопроводностью, допускающих контакт с кожей пациента, например, в виде металлических пластин из титана или нержавеющей стали, для обеспечения их быстрого и максимально равномерного прогрева от установленных на них электрических нагревателей. Нагреватели на пластинах
4.5 и 5.5, например, обычные резисторы для поверхностного монтажа, установлены по углам пластины симметрично для обеспечения равномерного нагрева пластин, а датчики температуры 4.4 и 5.4. установлены ближе к центру пластин показано на Фиг. 4, чтобы регистрировать температуру поверхности пластин в зоне элементов оптического зондирования - излучателей и фотоприемника. При этом нагреватели 4.5 и 5.5 выполнены с возможностью управления их нагревом по командам микропроцессора 3.0 с помощью подачи на них через блок управления нагревателями 3.4 широтно-импульсного (ШИМ) питания - импульсного питания с управляемой скважностью импульсов, а обратная связь по управлению температурой поверхности нагревательных пластин и поддержанию ее в заданных в способе диапазонах обеспечивается с помощью датчиков температур 4.4 и 5.4 и организации в программе микропроцессора 3.0 известного из уровня техники пропорционально-интегрально-дифференцирующего алгоритма регулирования (алгоритм ПИД-регулятора) температуры. Остальные все узлы и блоки устройства, связанные с микропроцессором, выполнены с возможностью работы в импульсно-периодическом режиме по командам и запросам от микропроцессора 3.0, который формирует циклограмму работы устройства, показанную на Фиг. 5.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Врач-оператор устройства заносит в управляющую программу исходные данные о пациенте: рост (Н см), вес (W кг), пол на основании которых в управляющей программе вычисляется индекс массы тела (ИМТ) , коэффициенты Кимт и коэффициент Кпол и приращение давления для окклюзии (DR, мм рт ст) по формулам
(3)-(5) способа. Пациент располагается в положении лежа.
Манжета 2 тонометра 1 крепится обычным образом на плече пациента. На ту же руку, где находится манжета 2 тонометра 1, на указательный или средний палец руки крепится лейкопластырем или любым другим аналогичным способом оптический датчик 4 (Фиг. б) . Оптический датчик 5 крепится лейкопластырем или любым другим аналогичным методом на подъеме стопы в первом межпальцевом промежутке как показано на Фиг. 6. Как вариант, оптический датчик 4 может крепиться на пальце руки за счет его конструктивного исполнения в виде «прищепки» подобно известным датчикам пульсоксиметров .
По команде врача-оператора устройства «старт» из программы с управляющего компьютера 6 в микропроцессорный контроллер 3 происходит подача команды начать измерения вместе с величиной приращения давления для окклюзии (DR, мм рт ст) . При поступлении команды начать измерения микропроцессор 3.0 микропроцессорного контроллера 3 по заданной внутренней программе формирует циклограмму работы узлов и блоков устройства как показано на Фиг. 5 и общую циклограмму (последовательность) выполнения базового теста и функциональных проб согласно предлагаемому способу (Фиг.1). Для этого микропроцессорный контролер 3 формирует цикл длительностью Тцикла работы узлов И блоков устройства С Тцикла < 6,25 мс для обеспечения разрешения сигнала с фотоприемников по частоте в диапазоне частот до 80 Гц согласно теореме Котельникова, внутри которого непрерывно формируются сигналы ШИМ-управления нагревателями оптических датчиков, излучатели 4.1 и 5.1 включаются одновременно в начале цикла и производится при включенных излучателях последовательный опрос N раз сигналов с фотоприемников 4.2 и 5.2 с формированием среднего за N опросов сигнала с каждого фотоприемника при включенных излучателях, затем излучатели 4.1 и 5.1 выключаются и производится при выключенных излучателях последовательный опрос N раз сигналов с фотоприемников 4.2 и 5.2 с формированием среднего за N опросов сигнала с каждого фотоприемника при выключенных излучателях, также при выключенных излучателях микропроцессор 3.0 выдает в моменты времени, обусловленные общей циклограммой (последовательностью) выполнения базового теста и функциональных проб согласно предлагаемому способу (Фиг.1), команды начать измерение давление, начать /закончить окклюзию с давлением в манжете САД+DR с помощью кодов команд и величины давления DR, передаваемых в тонометр 1 через интерфейс управления тонометром 3.1, принимает данные от тонометра о величине САД и ДАД, а также о моментах времени максимумов импульса давления воздуха в манжете при накачке/сбросе во время измерения давления во время проведения базового теста, принимает данные с датчиков температуры 4.4 и 5.4 и формирует команды ПИД-регулятора, а конце цикла передает все полученные данные в управляющий компьютер и принимает новые команды от него, если они им формируются (например, команда экстренного останова прибора) . В управляющей программе компьютера осуществляется вся дальнейшая обработка данных и проводятся все дальнейшие вычисления, а именно:
для каждого фотоприемника формируется массив зарегистрированных сигналов из >160 точек в секунду путем вычитания среднего зарегистрированного сигнала при выключенных излучателях из среднего зарегистрированного сигнала при включенных излучателях;
- для каждого фотоприемника по сформированному массиву зарегистрированных сигналов вычисляется по оптическому методу оценки перфузии параметр перфузии тканей кровью как функция времени аналогично как это выполнено в прототипе;
в период времени Ti - Тг базового теста для фотоприемника 4.1 оптического датчика для пальца руки по сформированному массиву зарегистрированных сигналов известным методом ФПГ вычленяется форма пульсовой волны и определяется средний за интервал времени 30 секунд индекс формы пульсовой волны (ИФПВ) в коже пальца руки по формуле (7) способа;
- при проведении измерений давления тонометром, когда осциллометрическим методом регистрируются импульсы давления воздуха в манжете, по разнице во времени возникновения импульсов пульсовой волны с манжеты тонометра и в пальце руки с оптического датчика для пальца руки вычисляется средний индекс скорости пульсовой волны (ИСПВ) ;
- после получения данных от тонометра об измеренных САД и ДАД вычисляется пульсовое давление ПАД=САД-ДАД;
- по окончании базового теста и функциональных тестов с окклюзией и нагревом по зарегистрированным сигналам с оптических датчиков и вычисленным по этим сигналам параметрам перфузии тканей кровью вычисляются средний за интервал времени Т1-Т2 базовый уровень перфузии в коже пальца руки (БУПр) , средний за интервал времени Т1-Т2 базовый уровень перфузии в коже подъема стопы (БУПн) , средний постокклюзионный уровень перфузии крови в пальце руки (ПУПр) , средний тепловой уровень перфузии крови на ноге (ТУПн) , а также проводятся все вычисления по формулам (8) -(15) способа и выдается диагностическое заключение о наличии и степени тяжести микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Такая конструкция оптических датчиков и устройства в целом, а также предложенная циклограмма и принцип работы устройства впервые позволяют одним прибором одновременно реализовывать оптические методы фотоплетизмографии (ФПГ) и оптического метода оценки перфузии, в том числе при проведении одновременных функциональных проб с нагревом и окклюзией на ноге и руке пациента в автоматическом режиме. Добавление в конструкцию тонометра артериального давления, измеряющего давление осциллометрическим методом с плечевой манжетой, и регистрация времени задержки между импульсом давления в манжете тонометра на плече и соответствующим импульсом на фотоплетизмограмме с оптического датчика на пальце руки при проведении процедуры измерения давления позволяют определять скорость распространения пульсовой волны вдоль руки, и, соответственно, оценивать эластичность стенки сосудов, что по отдельности ни одним из используемых методов сделать нельзя. Это повышает информативность обследования и достоверность выявления микроциркуляторных нарушений в коже конечностей у пациентов с нарушениями углеводного обмена.
Высокоточная и объективная оценка микроциркуляторных нарушений у пациентов с нарушениями углеводного обмена подтверждается нижеприведенными клиническими примерами.
Пример 1. Пациент А., возрастом 27 лет, мужского пола, прошёл исследование микроциркуляции по вышеописанному способу на предлагаемом устройстве. Рост пациента - 178 см, масса тела - 75 кг, расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки составило 55 см.
Расчётные показатели составили: ИМТ - 23,7 кг/м2, Кпол - 1, Кимт - 5,2, DR - 71 мм.рт.ст.
Пальцевой датчик был установлен пациенту на указательный палец правой руки, датчик для подъёма стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 32,0°С, на пальце руки - 34,0°С.
Далее приведено описание проведения измерений у пациента. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (Фиг. 1) , соответствующие описываемому периоду теста.
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (Т0-Т1) , после чего в течение 30 секунд (Т1-Т2) были зарегистрированы показатели
БУПр - 15,22, БУПн - 2,95, ИФПВ - 2,204. Далее в течение 40 секунд (Т2-ТЗ) было проведено измерение параметров САД - 123 мм.рт.ст., ДАД - 73 мм.рт.ст., ИСПВ - 12,571 и рассчитаны параметры ПАД - 50 мм.рт.ст. и DR - 71 мм.рт.ст. После этого следовала пауза для восстановления кровотока длительностью 5 минут (ТЗ-Т4). Далее были проведены функциональные пробы.
Датчик на стопе нагрелся до 41,8°С за 6,5 секунд (Т4-Т7) и через 120 секунд с момента включения нагрева (Т4-Т8) оценили параметр ТУПн - 16,69. Параллельно была проведена окклюзионная проба. За ~16 секунд (Т4-Т5) со скоростью ~12 мм.рт.ст. давление в манжете прибора было накачано до 194 мм.рт.ст. (САД+ DR) . Давление удерживали на этом уровне в течение 120 секунд (Т5-Т6) , после чего давление в манжете сбросили и в течение 20 секунд (Тб-Т) оценили параметр ПУПр - 11,24.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты kl- k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC .
kl - 3,29, k2 - 16,9, k3 - 0,175, к4 - 0, 739, к5 - 5,66, Ф1 - -0,039, Ф2 - -0,117, ФЗ - -1,051, Ф4 - -1,341, Ф5 - 0, 826, DC - -0, 439.
Так как критерий DC попал в диапазон «>-1», был сделан вывод о об отсутствии микроциркуляторных нарушений. Это наблюдение было подтверждено результатами клинического обследования: у пациента отсутствовала нефропатия, ретинопатия, артериальная гипертония. Показатели гликемии были в норме. Дополнительное обследование с проведением тепловой и окклюзионных проб на аппаратно-программном комплексе для функциональной диагностики системы микроциркуляции крови подтвердило отсутствие микроциркуляторных нарушений у пациента .
Пример 2. Пациентка Б., возрастом 62 года, женского пола, была обследована вышеописанным способом на предлагаемом устройстве .
Рост пациентки - 162 см, масса тела - 50 кг, расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки составило 49 см.
Расчётные показатели составили: ИМТ - 19,1 кг/м2, Кпол - 0, Кимт - 0,6, DR - 51 мм.рт.ст.
Пальцевой датчик был установлен пациентке на средний палец правой руки, датчик для подъёма стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 33,0°С, на пальце руки - 34,9°С. Далее приведено описание проведения измерений у пациентки. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (Фиг. 1), соответствующие описываемому периоду теста.
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (Т0-Т1), после чего в течение 30 секунд (Т1-Т2) были зарегистрированы показатели БУПр - 20,11, БУПн - 2,24, ИФПВ - 0,941. Далее в течение 40 секунд (Т2-ТЗ) было проведено измерение параметров САД - 115 мм.рт.ст., ДАД - 68 мм.рт.ст., ИСПВ - 10,359 и рассчитан параметр ПАД - 47мм.рт.ст. После этого следовала пауза для восстановления кровотока длительностью 5 минут (ТЗ-Т4) . Далее были проведены функциональные пробы. Датчик на стопе нагрелся до 41,5°С за 5,7 секунды (Т4-Т7) и через 120 секунд с момента включения нагрева (Т4-Т8) оценили параметр ТУПн - 9,18 Параллельно была проведена окклюзионная проба. За ~12 секунд (Т4-Т5) со скоростью ~14 мм.рт.ст. давление в манжете прибора было накачано до 166 мм.рт.ст. (САД+ DR) . Давление удерживали на этом уровне в течение 120 секунд (Т5-Т6) , после чего давление в манжете сбросили и в течение 20 секунд (Т6-Т) оценили параметр ПУПр - 30,28.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты kl- k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC .
kl - 2,34, k2 - 20,98, k3 - 0,091, к4 - 1,51, к5 - 4,1, Ф1 -0,363, Ф2 - 0,383,
ФЗ -1,68, Ф4 -0,228, Ф5 - -0,034, DC -2,724.
Так как критерий ОСпопал в диапазон «-3<DC^-2», у данной пациентки микроциркуляторные нарушения были оценены как умеренные .
По результатам клинического обследования у пациентки отмечались эпизоды повышения артериального давления, ранние нарушения углеводного обмена, при этот отсутствовали ретинопатия и нефропатия. Дополнительное обследование с проведением тепловой и окклюзионных проб на аппаратно- программном комплексе для функциональной диагностики системы микроциркуляции крови подтвердило наличие микроциркуляторных нарушений у пациентки.
Пример 3. Пациент В., с длительным стажем сахарного диабета 2 типа, возрастом 72 года, рост 170, масса тела 83 кг, расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки составило 54 см. был обследован с помощью описанного способа на предлагаемом устройстве.
Расчётные показатели составили: ИМТ - 28,7 кг/м2, Кпол - 1, Кимт - 10,2, DR - 82 мм.рт.ст.
Пальцевой датчик был установлен пациенту на указательный палец правой руки, датчик для подъёма стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 32,8°С, на пальце руки - 34,1°С.
Далее приведено описание проведения измерений у пациента. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (Фиг. 1), соответствующие описываемому периоду теста.
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (Т0-Т1), после чего в течение 30 секунд (Т1-Т2) были зарегистрированы показатели БУПр - 27,1, БУПн - 2,85, ИФПВ - 1,277. Далее в течение 40 секунд (Т2-ТЗ) было проведено измерение параметров САД - 134 мм.рт.ст., ДАД - 72 мм.рт.ст., ИСПВ - 5,517 и рассчитан параметр ПАД - 62 мм.рт.ст. После этого следовала пауза для восстановления кровотока длительностью 5 минут (ТЗ-Т4) . Далее были проведены функциональные пробы. Датчик на стопе нагрелся до 41,8°С за 5,9 секунды (Т4-Т7) и через 120 секунд с момента включения нагрева (Т4-Т8) оценили параметр ТУПн - 3,39. Параллельно была проведена окклюзионная проба. За ~14,4 секунды (Т4-Т5) со скоростью ~15мм.рт.ст. давление в манжете прибора было накачано до 216 мм.рт.ст. (САД+DR) . Давление удерживали на этом уровне в течение 120 секунд (Т5-Т6) , после чего давление в манжете сбросили и в течение 20 секунд (Т6— Т) оценили параметр ПУПр - 27,81.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты kl- k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC .
kl - 2,29, k2 - 21,75, k3 - 0,231, к4 - 1,026, к5 - 1,19,
Ф1 -0, 379, Ф2 - 0,47, ФЗ -0, 633, Ф4 -0, 923 Ф5 -1, 640,
DC -4,79.
Так как критерий DC попал в диапазон <<DC^-4>>, был сделан вывод о очень сильных микроциркуляторных нарушениях.
Это наблюдение было подтверждено результатами клинического обследования: у пациента была выявлена артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, диабетическая ретинопатия, диабетическая нефропатия, значения гликированного гемоглобина превышали целевые значения. Дополнительное обследование с проведением тепловой и окклюзионной проб на аппаратно-программном комплексе для функциональной диагностики системы микроциркуляции крови подтвердило наличие микроциркуляторных нарушений у пациента .
Пример 4. Пациентка Г., возрастом 42 года, женского пола, была обследована вышеописанным способом на предлагаемом устройстве .
Рост пациентки - 174 см, масса тела - 62 кг, расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки составило 50 см.
Расчётные показатели составили: ИМТ - 20,5 кг/м2, Кпол - 0, Кимт - 2, DR - 54 мм.рт.ст.
Пальцевой датчик был установлен пациентке на средний палец правой руки, датчик для подъёма стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 32,3°С, на пальце руки - 35,0°С. Далее приведено описание проведения измерений у пациентки. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (Фиг. 1), соответствующие описываемому периоду теста.
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (Т0-Т1) , после чего в течение 30 секунд (Т1-Т2) были зарегистрированы показатели БУПр - 41,99, БУПн - 3,53, ИФПВ - 1,179. Далее в течение 40 секунд (Т2-ТЗ) было проведено измерение параметров САД - 111 мм.рт.ст., ДАД - 73 мм.рт.ст., ИСПВ - 4,281 и рассчитан параметр ПАД - 38мм.рт.ст. После этого следовала пауза для восстановления кровотока длительностью 5 минут (ТЗ-Т4) . Далее были проведены функциональные пробы. Датчик на стопе нагрелся до 41,5°С за 6,3 секунды (Т4-Т7) и через 120 секунд с момента включения нагрева (Т4-Т8) оценили параметр ТУПн - 4,92 Параллельно была проведена окклюзионная проба. За ~16,5 секунд (Т4-Т5) со скоростью ~10 мм.рт.ст. давление в манжете прибора было накачано до 165 мм.рт.ст. (САД+ DR) . Давление удерживали на этом уровне в течение 120 секунд (Т5-Т6) , после чего давление в манжете сбросили и в течение 20 секунд (Т6- Т) оценили параметр ПУПр - 62,7.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты kl- k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC .
kl - 0,9, k2 - 10,76, k3 - 0,275, к4 - 1,49, к5 - 1,39, Ф1 - -0,851, Ф2 - -0,885,
ФЗ - -0,306, Ф4 -0,246, Ф5 - -1,527, DC - -1,900.
Так как критерий DC попал в диапазон «-2<DC^-1», был сделан вывод о слабых нарушениях периферической гемодинамики у пациентки.
По результатам клинического обследования у пациентки отсутствовали ретинопатия и нефропатия, отмечались эпизоды повышения артериального давления. Пациентка курит, что также могло сказаться на результатах исследования. Дополнительное обследование с проведением тепловой и окклюзионных проб на аппаратно-программном комплексе для функциональной диагностики системы микроциркуляции крови выявило снижение параметров микроциркуляции .
Пример 5. Пациентка Д., возрастом 53 года, женского пола, больная сахарным диабетом 2 типа, была обследована вышеописанным способом на предлагаемом устройстве .
Рост пациентки - 165 см, масса тела - 107 кг, расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки составило 48 см.
Расчётные показатели составили: ИМТ - 39,3 кг/м2, Кпол - 0, Кимт - 20,8, DR - 96 мм.рт.ст.
Пальцевой датчик был установлен пациентке на средний палец правой руки, датчик для подъёма стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 32,4°С, на пальце руки - 34,3°С.
Далее приведено описание проведения измерений у пациентки. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (фигура 1), соответствующие описываемому периоду теста.
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (Т0-Т1) , после чего в течение 30 секунд (Т1-Т2) были зарегистрированы показатели
БУПр - 33,05, БУПн - 2,62, ИФПВ - 1,633. Далее в течение 40 секунд (Т2-ТЗ) было проведено измерение параметров САД - 120 мм.рт.ст., ДАД - 80 мм.рт.ст., ИСПВ - 9,778 и рассчитан параметр ПАД - 40 мм.рт.ст. После этого следовала пауза для восстановления кровотока длительностью 5 минут (ТЗ-Т4). Далее были проведены функциональные пробы. Датчик на стопе нагрелся до 41,8°С за ~5,9 секунды (Т4-Т7) и через 120 секунд с момента включения нагрева (Т4-Т8) оценили параметр ТУПн - 4,65
Параллельно была проведена окклюзионная проба. За ~15,4 секунды (Т4-Т5) со скоростью ~14 мм.рт.ст. давление в манжете прибора было накачано до 216мм.рт.ст. (САД+ DR) . Давление удерживали на этом уровне в течение 120 секунд (Т5-Т6) , после чего давление в манжете сбросили и в течение 20 секунд (Т6- Т) оценили параметр ПУПр - 31,75.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты kl- k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC .
kl - 1,21, k2 - 15,27, k3 - 0,1671, к4 - 0,96, к5 - 1,77, Ф1 - -0,747, Ф2 - -0,326, ФЗ - -1,113, Ф4 - -1,018, Ф5 - - 1,317, DC -3,739.
Так как критерий DC попал в диапазон «-4<DC^-3>>, был сделан вывод о сильных нарушениях периферической гемодинамики у пациентки.
По результатам клинического обследования у пациентки отмечалось ожирение 2 степени, высокий уровень гликированного гемоглобина, диабетическая нефропатия, но при этом отсутствовала диабетическая ретинопатия, что согласуется с результатами обследования предлагаемым способом.
Дополнительное обследование с проведением тепловой и окклюзионных проб на аппаратно-программном комплексе для функциональной диагностики системы микроциркуляции крови подтвердило наличие микроциркуляторных нарушений у пациентки.
С декабря 2018г. по март 2019г. с помощью предлагаемого устройства по предлагаемому способу было исследовано 18 пациентов с нарушениями углеводного обмена в возрасте от 27 до 77 лет. Во всех случаях достигнуто достоверное и высокоточное выявление микроциркуляторных нарушений у данной группы пациентов .
Комплексное и неинвазивное выявление микроциркуляторных нарушений, а также их четкая градация по степеням тяжести позволяет быстро и физиологично объективизировать параметры микроциркуляции с тем, чтобы выбрать в дальнейшем оптимальный путь лечения микроциркуляторных изменений у пациентов с нарушениями углеводного обмена, а также оценивать их в динамике. Проведение функциональных проб согласно предлагаемой группе изобретений является несложным как для пациента, так и для оператора, проводящего исследование. Полученные результаты позволяют утверждать, что способ и устройство являются высокочувствительными сочетают в себе комплексную и объективную оценку текущего состояния микроциркуляторного русла у вышеуказанной категории пациентов .
Конструктивные особенности предлагаемого устройства, в частности, оптических датчиков, позволяют одновременно проводить тепловую и окклюзионную пробы, определять перфузию крови оптическим методом оценки перфузии одномоментно с проведением фотоплетизмографии, что позволяет оценить за одну диагностическую процедуру одновременно базовый тонус сосудов на руке и на ноге пациента, эластичность стенки сосудов, эндотелиальную функцию и нейрогенную регуляцию микроциркуляторного русла .
Технико-экономическим улучшением следует считать сокращение сроков и упрощение исследования, за счет неинвазивной комплексной оценки, проводимой с помощью предлагаемого устройства, т.к. регистрация показателей микроциркуляции в данном случае не требуют от пациента участия в болезненных, длительных и сложных процедурах, что само по себе может являться искажающим фактором для текущего состояния микроциркуляции и снижать объективность регистрируемых показателей.
Использование указанного способа и устройства позволяет высокоэффективно регистрировать оптические характеристики исследуемой кожной микроциркуляции и амбулаторно, и в условиях стационара, что является оптимальным для пациентов с нарушениями углеводного обмена, причем получать в высшей степени достоверные данные.

Claims

Формула изобретения
1. Способ оценки микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена, включающий регистрацию на конечности, а именно на руке, уровня кожной микроциркуляции крови с помощью оптического метода оценки перфузии путем проведения базового теста и тестов с функциональной окклюзионной пробой и функциональной тепловой пробой с быстрым нагревом кожи до температуры до 41,5°С-41,8°С в течение 5-6 секунд с использованием оптического датчика для пальца руки с длиной волны излучения в районе любой из изобестических точек гемоглобина в спектральном диапазоне 520-600 нм и оснащенного нагревательным элементом для нагрева рабочей поверхности датчика и кожи под ним; и осуществление математического расчета физиологических показателей микроциркуляции на основании полученных данных с формированием конечного диагностического заключения, отличающийся тем, что предварительно записывают исходные данные пациента: рост (Н, см), вес (W, кг), пол, на основании которых вычисляют индекс массы тела (ИМТ) , коэффициенты Кимт и Кпол :
0 , если ИМТ < 18,5
Кимт =
ЩМТ - 18,5), если ИМТ > 18,5 '
1 если пол— мужской
Кпол =
0 если пол не мужской '
измеряют расстояние L, см между серединой плеча и подушечкой пальца руки пациента, на котором устанавливают оптический датчик, перед началом базового теста на плечо исследуемой руки помимо оптического датчика закрепляют манжету тонометра, дополнительно в качестве тестируемой конечности исследуют ногу пациента с помощью второго аналогичного оптического датчика, который закрепляют на подъеме стопы в первом межпальцевом промежутке, при этом с помощью оптических датчиков одновременно регистрируют показатели перфузии с помощью оптического метода оценки
46
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) перфузии и показатели пульсовой волны методом фотоплетизмографии, базовый тест проводят в течение 80 секунд с температурой поверхности оптических датчиков для подъема стопы 32°С-33°С и для пальца руки 34°С-35°С, в процессе базового теста спустя 10 секунд после начала измерений в течение 30 секунд регистрируют и определяют с помощью оптического метода оценки перфузии средние за 30 секунд параметры базового уровня перфузии на руке - БУПр и базового уровня перфузии на ноге - БУПн соответствующими оптическими датчиками, а с помощью метода фотоплетизмографии на руке индекс формы пульсовой волны - ИФПВ, как отношение интервала времени спада волны АЬг к интервалу времени подъема Ati:
Figure imgf000048_0001
при этом уровень, на котором вычисляют Ati и At2, определяют как 0,15 от максимальной амплитуды D1 систолического импульса на фотоплетизмограмме , после этого осуществляют автоматизированное измерение уровней систолического и диастолического артериального давления САД и ДАД с вычислением пульсового артериального давления ПАД, при котором с помощью оптического датчика на руке в момент измерения САД и ДАД на этапе сброса давления по разнице во времени импульсов пульсовой волны крови в плече с манжеты тонометра и в пальце с оптического датчика вычисляют средний индекс скорости пульсовой волны ИСПВ по формуле:
Figure imgf000048_0002
где L - расстояние между серединой плеча и подушечкой пальца руки пациента, на котором установлен оптический датчик прибора, DT- разница во времени появления систолического импульса пульсовой волны в пальце, регистрируемой оптическим датчиком, и импульса давления в плече испытуемого, регистрируемого датчиком давления тонометра; далее, не снимая датчики и манжету, не меняя температуру поверхности датчиков останавливают исследование на 5 минут для восстановления
47
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) кровотока в руке, после чего проводят тест с функциональными пробами, включающий в себя одновременное проведение двух проб - окклюзионной с помощью манжеты тонометра на руке и тепловой с помощью датчика на ноге; при окклюзионной пробе артериальную окклюзию на плече осуществляют, нагнетая давление в манжете тонометра до значения САД+DR со скоростью от 10 до 15 мм рт ст в секунду, приращение давления для окклюзии (DR, мм рт ст) рассчитывают по формуле:
DR = 50 + 10*Кпол + 2,2*Кимт;
при этом максимальное значение САД+DR составляет не более, чем 300 мм. рт. ст., окклюзию поддерживают при этом давлении в течение 120 секунд, после чего сбрасывают давление со скоростью от 50 до 100 мм рт ст в секунду и через 10 секунд после начала сброса давления регистрируют оптическим методом оценки перфузии на руке средний постокклюзионный уровень перфузии крови в пальце руки ПУПр за следующие 10 секунд реактивной гиперемии; нагрев для тепловой пробы на ноге выполняют с начальной температуры 32°С-33°С, далее заданную температуру поддерживают в течение 2 мин и регистрируют оптическим методом оценки перфузии средний тепловой уровень перфузии крови на ноге ТУПн за период с 110 по 120 секунду тепловой пробы с момента начала нагрева, производят расчет физиологических коэффициентов базового тонуса сосудов для руки ki и ноги кг по формулам ki =
Figure imgf000049_0001
коэффициента эластичности стенки сосудов кз по формуле
, _ ИФПВ _
3 ~ испв'
- коэффициента эндотелиальной функции сосудов k^ :
Figure imgf000049_0002
- коэффициента нейрогенной регуляции тонуса сосудов ks :
ТУПн
к5 = БУПн
48
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) после чего рассчитывают физиологические показатели Fί, отображающие стандартизованные отклонения оцениваемого показателя у обследуемого пациента от контрольной группы, а именно :
Figure imgf000050_0001
при этом, коэффициенты ш и si для них определяются в группе контроля условно здоровых испытуемых количеством п следующим образом:
Figure imgf000050_0002
где j - это порядковый номер испытуемого из контрольной группы, далее, на основании физиологических показателей Ф1-Ф5 для каждого пациента рассчитывают диагностический критерий DC по формуле :
DC = 1,5 * Ф + 0,5 * Ф + 2 * Ф — Фг— Ф
по диагностическому критерию DC делают вывод о степени тяжести микроциркуляторных нарушений у пациента: при DC > - 1, делают вывод об отсутствии микроциркуляторных нарушений, при значении DC ^ -1 и > -2, оценивают микроциркуляторные нарушения как слабые, при значении DC ^ -2 и > -3, оценивают микроциркуляторные нарушения как умеренные, при значении DC <-3 и > -4, оценивают микроциркуляторные нарушения как тяжелые, при значениях DC ^ -4 оценивают микроциркуляторные нарушения как очень тяжелые.
2. способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптического метода оценки перфузии используют некогерентную флуктуационную спектроскопию.
3. способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптического метода оценки перфузии используют лазерную допплеровскую флоуметрию.
49
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
4. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее блок управления излучением и нагреванием, интерфейс связи с управляющим компьютером, блок оцифровки данных с фотоприемников и температурных датчиков, микропроцессор, первый и второй выходы которого выполнены с возможностью соединения с входом блока управления излучением и нагреванием и входом интерфейса связи с управляющим компьютером, блок оцифровки данных с фотоприемников и температурных датчиков, выход которого выполнен с возможностью соединения с входом микропроцессора; а также соединенный с интерфейсом связи управляющий компьютер и оптический датчик, включающий в себя не менее трех оптических излучателей, излучающих узкополосное оптическое излучение в районе любой из изобестических точек гемоглобина в спектральном диапазоне длин волн 520-600 нм, расположенных радиально на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг фотоприемника, фотоприемник и нагревательный элемент, содержащий нагревательную пластину, нагреватели и температурный датчик, при этом излучатели и фотоприемник расположены в сквозных отверстиях нагревательной пластины, излучатели и нагревательная пластина выполнены с возможностью соединения с блоком управления излучением и нагреванием, а выходы фотоприемника и температурного датчика выполнены с возможностью соединения с первым и вторым входами блока оцифровки данных с фотоприемника и температурного датчика, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя интерфейс управления тонометром, вход которого выполнен с возможностью соединения с третьим выходом микропроцессора; интерфейс приема данных с тонометра, выход которого выполнен с возможностью соединения с входом микропроцессора, тонометр, вход которого выполнен с возможностью соединения с выходом интерфейса управления тонометром, а первый и второй выходы тонометра выполнены с возможностью соединения с манжетой тонометра и входом интерфейса приема данных с тонометра; также
50
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устройство оснащено по крайней мере одним дополнительным аналогичным оптическим датчиком, при этом каждый угол нагревательной пластины квадратной формы в каждом из оптических датчиков снабжен нагревателем, а температурный датчик выполнен расположенным в центре пластины рядом с фотоприемником.
51
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2020/000337 2019-07-11 2020-07-08 Способ и устройство для оценки микроцирку ляторных нарушений в коже WO2021006768A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019121868 2019-07-11
RU2019121868A RU2737714C1 (ru) 2019-07-11 2019-07-11 Способ оценки микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена и устройство для его осуществления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2021006768A1 true WO2021006768A1 (ru) 2021-01-14
WO2021006768A9 WO2021006768A9 (ru) 2021-06-10

Family

ID=73792606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000337 WO2021006768A1 (ru) 2019-07-11 2020-07-08 Способ и устройство для оценки микроцирку ляторных нарушений в коже

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2737714C1 (ru)
WO (1) WO2021006768A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113069090A (zh) * 2021-03-22 2021-07-06 上海市第一人民医院 一种可评估四肢末端生理信息的装置
CN115969342A (zh) * 2022-12-23 2023-04-18 安徽中科医疗器械有限公司 一种具有动脉弹性和微循环评估功能的血压计

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2547800C1 (ru) * 2013-12-27 2015-04-10 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" (ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) Способ выявления микроциркуляторных нарушений у больных с нарушениями углеводного обмена
US9549695B2 (en) * 2010-02-26 2017-01-24 Biovotion Ag Optical determination of blood perfusion and similar parameters
RU2636880C1 (ru) * 2016-12-26 2017-11-28 Общество с ограниченной ответственностью "ЦИИР ЭОС-Медика" (ООО "ЦИИР ЭОС-Медика") Устройство для неинвазивного измерения потока микроциркуляции крови

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9549695B2 (en) * 2010-02-26 2017-01-24 Biovotion Ag Optical determination of blood perfusion and similar parameters
RU2547800C1 (ru) * 2013-12-27 2015-04-10 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" (ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) Способ выявления микроциркуляторных нарушений у больных с нарушениями углеводного обмена
RU2636880C1 (ru) * 2016-12-26 2017-11-28 Общество с ограниченной ответственностью "ЦИИР ЭОС-Медика" (ООО "ЦИИР ЭОС-Медика") Устройство для неинвазивного измерения потока микроциркуляции крови

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAPITAN D. G. ET AL.: "A Method and a Device Prototype for Noninvasive Measurements of Blood Perfusion in a Tissue", INSTRUMENTS AND EXPERIMENTAL TECHNIQUES, vol. 61, no. 5, 2018, pages 745 - 750, XP036602419, DOI: 10.1134/S0020441218050093 *
SIDOROV V. V. ET AL.: "Ot lokalnoi k obshchei otsenke sostoianiia mikrotsirku liatomo-tkanevoi sistemy cheloveka", INSTRUMENTY KONTROLIA, 2018, pages 81 - 83 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113069090A (zh) * 2021-03-22 2021-07-06 上海市第一人民医院 一种可评估四肢末端生理信息的装置
CN115969342A (zh) * 2022-12-23 2023-04-18 安徽中科医疗器械有限公司 一种具有动脉弹性和微循环评估功能的血压计

Also Published As

Publication number Publication date
RU2737714C1 (ru) 2020-12-02
WO2021006768A9 (ru) 2021-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2309668C1 (ru) Способ неинвазивного определения функции эндотелия и устройство для его осуществления
CA3097663A1 (en) Methods to estimate the blood pressure and the arterial stiffness based on photoplethysmographic (ppg) signals
Shriram et al. Continuous cuffless blood pressure monitoring based on PTT
US7544168B2 (en) Measuring systolic blood pressure by photoplethysmography
CA2407395C (en) Method and apparatus for determining the left-ventricular ejection time tlve of a heart of a subject
KR100552681B1 (ko) 수면 무호흡 진단 장치 및 방법
US20140142434A1 (en) System and method of measurement of systolic blood pressure
Zahedi et al. Finger photoplethysmogram pulse amplitude changes induced by flow-mediated dilation
Lopez-Beltran et al. Non-invasive studies of peripheral vascular compliance using a non-occluding photoplethysmographic method
WO2015147796A1 (en) Methods and apparatus for assessing vascular health
CN107411778B (zh) 一种末梢血管血流调节功能的无创检测系统
Erts et al. Bilateral photoplethysmography studies of the leg arterial stenosis
EP2904968B1 (en) Finger arteriolar dilatability testing method, finger arteriolar dilatability testing device, and finger arteriolar dilatability testing program
Lapitan et al. A method and a device prototype for noninvasive measurements of blood perfusion in a tissue
WO2021006768A1 (ru) Способ и устройство для оценки микроцирку ляторных нарушений в коже
Taha et al. A review on non-invasive hypertension monitoring system by using photoplethysmography method
Liu et al. Effects of cuff inflation and deflation on pulse transit time measured from ECG and multi-wavelength PPG
Zhang et al. The effect of local mild cold exposure on pulse transit time
Allen et al. Photoplethysmography assessments in cardiovascular disease
Wiegerinck et al. Electrical impedance plethysmography versus tonometry to measure the pulse wave velocity in peripheral arteries in young healthy volunteers: a pilot study
Tanaka et al. Accuracy assessment of a noninvasive device for monitoring beat-by-beat blood pressure in the radial artery using the volume-compensation method
LV13449B (en) Method and device for detecting arterial occlusions in arms and legs
RU2731414C1 (ru) Способ комплексной оценки состояния артериального русла
KR100523859B1 (ko) 당뇨병 환자의 허혈성 및 신경병성 족부진단 장치
JP6850493B2 (ja) 指細小動脈拡張能連続検査プログラム、指細小動脈拡張能連続検査装置および指細小動脈拡張能連続検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20836044

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20836044

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1