RU2737714C1 - Method for assessing microcirculatory disorders in skin in patients with disturbed carbohydrate metabolism and device for its implementation - Google Patents
Method for assessing microcirculatory disorders in skin in patients with disturbed carbohydrate metabolism and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737714C1 RU2737714C1 RU2019121868A RU2019121868A RU2737714C1 RU 2737714 C1 RU2737714 C1 RU 2737714C1 RU 2019121868 A RU2019121868 A RU 2019121868A RU 2019121868 A RU2019121868 A RU 2019121868A RU 2737714 C1 RU2737714 C1 RU 2737714C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- test
- optical
- seconds
- disorders
- tonometer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 119
- 230000023852 carbohydrate metabolic process Effects 0.000 title abstract description 17
- 235000021256 carbohydrate metabolism Nutrition 0.000 title abstract description 17
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 claims abstract description 79
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 claims abstract description 49
- 230000004089 microcirculation Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000013142 basic testing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 208000020450 carbohydrate metabolism disease Diseases 0.000 claims abstract description 9
- 208000017745 inborn carbohydrate metabolic disease Diseases 0.000 claims abstract description 9
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 112
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 77
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 67
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 30
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 25
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 25
- 238000011990 functional testing Methods 0.000 claims description 20
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 16
- 238000013186 photoplethysmography Methods 0.000 claims description 16
- 230000008081 blood perfusion Effects 0.000 claims description 15
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 11
- 230000006442 vascular tone Effects 0.000 claims description 11
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 10
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 claims description 9
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 claims description 9
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 8
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 claims description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000001272 neurogenic effect Effects 0.000 claims description 7
- 206010020565 Hyperaemia Diseases 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 208000022064 reactive hyperemia Diseases 0.000 claims description 5
- 230000035488 systolic blood pressure Effects 0.000 claims description 5
- 230000035487 diastolic blood pressure Effects 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 230000003845 vascular endothelial function Effects 0.000 claims description 3
- 208000031104 Arterial Occlusive disease Diseases 0.000 claims description 2
- 208000021328 arterial occlusion Diseases 0.000 claims description 2
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 abstract description 72
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 40
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 18
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 16
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 10
- 239000000306 component Substances 0.000 description 9
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 9
- 210000001142 back Anatomy 0.000 description 6
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 6
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000008753 endothelial function Effects 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 3
- 208000017442 Retinal disease Diseases 0.000 description 3
- 206010038923 Retinopathy Diseases 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 3
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 3
- 208000017169 kidney disease Diseases 0.000 description 3
- 238000002496 oximetry Methods 0.000 description 3
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011505 plaster Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 208000007342 Diabetic Nephropathies Diseases 0.000 description 2
- 206010012689 Diabetic retinopathy Diseases 0.000 description 2
- 102000017011 Glycated Hemoglobin A Human genes 0.000 description 2
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032900 absorption of visible light Effects 0.000 description 2
- 208000037849 arterial hypertension Diseases 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 208000033679 diabetic kidney disease Diseases 0.000 description 2
- 230000003205 diastolic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002565 electrocardiography Methods 0.000 description 2
- 108091005995 glycated hemoglobin Proteins 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 206010062198 microangiopathy Diseases 0.000 description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 2
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 208000001072 type 2 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 2
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 2
- 206010059245 Angiopathy Diseases 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 208000008589 Obesity Diseases 0.000 description 1
- 206010058990 Venous occlusion Diseases 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000002266 amputation Methods 0.000 description 1
- 230000008321 arterial blood flow Effects 0.000 description 1
- 210000002565 arteriole Anatomy 0.000 description 1
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 208000029078 coronary artery disease Diseases 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 210000000624 ear auricle Anatomy 0.000 description 1
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 230000002641 glycemic effect Effects 0.000 description 1
- 210000004247 hand Anatomy 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 210000004088 microvessel Anatomy 0.000 description 1
- 235000020824 obesity Nutrition 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 210000000434 stratum corneum Anatomy 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 210000000264 venule Anatomy 0.000 description 1
- 210000003857 wrist joint Anatomy 0.000 description 1
Images
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
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)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к медицине, а именно к эндокринологии, и предназначено для выявления микроциркуляторных нарушений в коже конечностей у больных с нарушениями углеводного обмена.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.
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 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.).Disorders of blood circulation in the extremities (hemodynamic disorders), including microcirculation of blood in small vessels of the extremities (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. When screening, it is very important to simultaneously assess vascular resistance, the tone of microvessels, their rigidity (elasticity), the reaction of the microvasculature to functional provocative tests, such as, for example, thermal and occlusive tests, objectifying the endothelial function of blood vessels and the neurogenic component of regulation of vascular tone (Krupatkin A.I. et al., Functional diagnostics of microcirculatory-tissue systems: A guide for physicians. - M .: Librokom, 2013. p. 252-304; Roustit M., Cracowski JL, Non-invasive assessment of skin microvascular function in humans: an insight into methods // Microcirculation, V. 19 (1), 2012, pp. 47-64), as well as the effective systolic and diastolic blood pressure (SBP and DBP, respectively), which, as you know, strongly affect both the central and for all peripheral hemodynamics. Only in aggregate, all these physiological parameters reliably characterize the state of the blood microcirculation system (Guyton A.K., Hall J.E. Medical Physiology. / Translated from English. Edited by V.I. Kobrin. - M .: Logosphere. 2008 . 1296 s.).
Известны в общем случае оптические неинвазивные способы выявления микроциркуляторных нарушений в конечностях у человека и устройства для их осуществления.There are generally known optical non-invasive methods for detecting microcirculatory disorders in human extremities and devices for their implementation.
Так, из уровня техники известен способ оценки микроангиопатии при помощи капилляроскопии ногтевого валика в покое и после функциональных проб (патент РФ №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 SaO2 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.So, from the prior art there is a method for assessing microangiopathy using capillaroscopy of the nail fold at rest and after functional tests (RF patent No. 2559640, publ. 08/10/2015). The method consists in carrying out capillaroscopy at rest with the subsequent assessment of structural changes in the state of the capillaries, additionally, capillaroscopy and oximetry are performed with four functional tests with the effect of physical factors on the examined limb - cuff occlusion, test with cold effect, test with heat effect, test with raising the limb up , and after each of the samples, the oxygenation index SaO 2 and the recovery time of the capillaroscopy indices t to the initial values are determined. The data obtained make it possible to diagnose the stage of microangiopathy. 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.
Также известен способ выявления микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена (пат. РФ №2547800, 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.Also known is a method for detecting microcirculatory disorders in the skin in patients with disorders of carbohydrate metabolism (US Pat. RF No. 2547800, publ. 10.04.2015). In this method, 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. During the study, the sensor is heated to 42 ± 1 ° C and the position of the subject's body is changed. Further, 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
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 US 4596254 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 P(w) квадратичного фотоприемника, регистрирующего биения в диапазоне частот [w1, w2] вышедшего из тканей обратно рассеянного излучения от неподвижных структур ткани и от движущихся компонент крови, и постоянной составляющей фототока i0 этого фотоприемника параметра перфузии тканей кровью VBF по формуле:A known method for assessing microcirculatory disorders in patients with disorders of carbohydrate metabolism (RF patent No. 2677590, publ. 01/17/2019) using the method and device LDF. LDF devices (patents US 4596254 A, publ. 24.06.1986, US 4476875 A, publ. 16.10.1984, etc.) are generally well known today in the field of medical diagnostics. They use the Doppler effect of the radiation frequency shift on moving blood cells and the method of optical sensing of tissues with coherent low-intensity laser radiation in order to calculate, from the spectral power density of the variable component of the photocurrent P (w), a quadratic photodetector recording beats in the frequency range [w 1 , w 2 ] backscattered radiation emitted from tissues from stationary tissue structures and from moving blood components, and the constant component of the photocurrent i 0 of this photodetector of the parameter of tissue perfusion with blood V BF according to the formula:
где w-частота биений, k0 - 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.where w is the beat frequency, k 0 is the dimensional proportionality coefficient. The cited method for assessing microcirculatory disorders in patients with carbohydrate metabolism disorders using this V BF 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 parameter changes perfusion based on the received data. At the same time, in the basic test, 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. This method reduces the examination time and increases the accuracy of determining microcirculatory disorders associated with the neurogenic component of the regulation of microhemodynamics (reaction to a thermal test). However, in this method, 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.
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 B.C. Фотоплетизмография: Аппаратура и методы исследования. - М.: Медицина, 1970. с. 14-40; Allen J. Photoplethysmographyanditsapplicationinclinicalphysiologicalmeasurement. // Physiol. Meas. 2007. V. 28(3). R1-R39.).Meanwhile, in the general case, there are known non-invasive methods for determining systolic and diastolic pressure (SBP, DBP), optical non-invasive methods for assessing vascular resistance and stiffness of the vessel walls, based, for example, on the methods of photoplethysmography (PPG), and their devices - photoplethysmographs (Moshkevich BC Photoplethysmography: Apparatus and research methods. - M .: Medicine, 1970. pp. 14-40; Allen J. Photoplethysmographyanditsapplicationinclinicalphysiologicalmeasurement. // 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 осциллометрическимметодом. // Медицинская техника, №1, 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 № US 9687161 В2, 2017).To determine SBP and DBP, it is 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, No. 1, 2010. - pp. 22-26). In this method, SBP and DBP are assessed by the magnitude of 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 inflation / pressure release method). Also known is a device for non-invasive pressure measurement using an inflatable cuff with a remote optical pulse oximetric sensor for calibration (patent No. US 9687161 B2, 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 A.B., 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 № US 2010/0081892 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 жесткости SI, 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.To determine the vascular resistance and stiffness of the vessel walls, 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 AB, Vagarin A.Yu., Rytik A.P. Methods and equipment for diagnosing the state of the cardiovascular system according to the characteristics of the pulse wave. - Saratov: Publishing house of Saratov University , 2009 .-- 96 p.). The head (forehead, earlobe) or chest is often used as one of the points of registration of the pulse wave to assess its speed, and the wrist or fingertip is used as the second (patent No. US 2010/0081892 A1, 2010). In this case, sometimes electrocardiography (ECG) data is used as the signal of the first point. When analyzing the pulse waveform, 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 index SI, 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 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,
Наиболее близкими к предлагаемой группе изобретений являются способ выявления микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена и устройство для его осуществления (Лапитан 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.А. Raznitsyn, A 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 №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, №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 [w1, 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 Р(w) этих низкочастотных флуктуаций. При этом, как было доказано в первоисточнике, выбором коэффициента k0 при калибровке параметры перфузии методов ЛДФ и НФС можно сделать эквивалентными с медико-физической точки зрения.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 (Lapitan 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 .: Saint Petersburg, 2019, 19 p.; DG Lapitan, and O.A. Raznitsyn, A 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), RF patent No. 2636880). The method includes recording on the limb, namely on the hand, 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 of the skin to a temperature of up to 41.5 ° C. 41.8 ° C for 5-6 seconds using an optical sensor for a finger with a wavelength of radiation from sources 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 to heat the working surface of the sensor and the skin under it ; and the implementation of a mathematical calculation of physiological indicators of microcirculation based on the data obtained and the formation of the final diagnostic conclusion. This method is based on a related LDF, a new optical non-invasive method for assessing the index of tissue perfusion with blood - incoherent fluctuation spectroscopy (NFS), which allows you to obtain the parameter of tissue perfusion with blood V BF in a slightly different way from the LDF method (Rogatkin D.A. Physical basis of modern optical methods studies of microhemodynamics in vivo. Lecture. // Medical Physics, No. 4, 2017. - pp. 75-93). 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 i o , and a component of low-frequency fluctuations signal in the frequency range [w 1 , w 2 ] of 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 ... At the same time, as it was proved in the original source, by choosing the coefficient k 0 during calibration, the perfusion parameters of the LDF and LFS methods can be made equivalent from a medical and physical point of view.
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.е. измерение исходного, базового параметра перфузии VBF_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 нагрева VBF_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:The method for detecting microcirculatory disorders in the skin in patients with carbohydrate metabolism disorders, proposed in the prototype, consists in performing a basic test and a functional thermal test on the hand while fixing an optical sensor implementing the LFS method on the wrist. Basic test, i.e. the measurement of the initial, baseline perfusion parameter V BF_base is carried out for 120 seconds with averaging V BF_base over these 120 seconds. Then, 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 V BF_2min (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 by the formula:
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.where V BF_base is the average value of the perfusion parameter in the baseline test. When 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. First, as with the heat test, in the absence of cuff pressure, 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. Then the cuff is quickly manually inflated with a pressure in the range of 220-300 mm Hg. 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. However, the detection criteria for this test of microcirculatory disorders in the prototype are not described. The disadvantages of the prototype method, as well as a number of the above-mentioned analogs, 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.
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.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 configured to be connected 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 emitters and the heating plate are made with the possibility of being connected to the radiation and heating control unit, and the outputs of the photodetector and the temperature sensor made with the possibility of connection with the first and second inputs of the block for digitizing data from the photodetector and the temperature sensor.
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.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. In this case, 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. In the optical sensor, 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. In addition, 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. To control the temperature of the plate, a proportional-integral-differentiating (PID) controller is used, which is implemented in software in the program of a control computer with a temperature sensor - a thermistor mounted on the plate. In this case, the emitters of the optical sensor operate in a pulsed mode, which additionally makes it possible to organize registration and subtraction of the background while the emitters are extinguished.
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 Означений 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.The device works as follows. The microprocessor control unit generates rectangular control pulses with an operating frequency of 320 Hz. At the moment of arrival of a pulse from the control unit, radiation sources are switched on in turn for the duration of this pulse (781.25 μs) 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. From the output of the 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). The operation of the ADC is synchronized with the pulses from the control unit arriving at its synchronizing input, so that during the switching on of a group of LEDs, as well as during their switching off, the ADC has time to digitize the signal several (N) times, but not less than N = 5 times. The digitized N signal values during the control pulse duration correspond to the total useful signal with an admixture of the background illumination signal, and the digitized Signal values during the absence of the control pulse, when the emitters are turned off, correspond to the background illumination signal. In the block for averaging the digitized signal, the total signal and the background illumination signal are averaged over N measured values. Further, in the difference block, 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. Thus, from the output of the difference unit to the input of the control computer and into its program for processing, there is already a useful optical signal, cleared of background illumination. In the control program of the computer, executed in the LabView software environment, the useful signal undergoes further digital processing, followed by the calculation of the perfusion parameter V BF .
Однако устройство-прототип обладает следующими недостатками:However, the prototype device has the following disadvantages:
- не предусмотрено использование встроенного управляемого тонометра для определения САД, ДАД и создания окклюзии; используется для этого внешний ручной тонометр;- the use of the built-in controlled tonometer to determine SBP, DBP and create occlusion is not provided; an external manual tonometer is used for this;
- не предусмотрено одновременное и автоматическое выполнение функциональных окклюзионной и тепловой проб, что увеличивает общее время обследования при выполнении двух проб последовательно одна за другой;- simultaneous and automatic execution of functional occlusal and thermal tests is not provided, which increases the total examination time when two tests are performed sequentially one after the other;
- нет каналов регистрации параметров скорости распространения пульсовой волны и индекса формы пульсовой волны, позволяющих оценивать жесткость (эластичность) стенки сосудов;- there are no channels for recording the parameters of the pulse wave propagation velocity and the pulse waveform index, which would allow one to assess the rigidity (elasticity) of the vessel wall;
- 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.- 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.
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.Regarding the last drawback of the device, we can additionally say that adding a second sensor for the leg is possible, for such a device it is not difficult from a technical point of view, and technically, the device has the ability to organize additional processing of the signal from the sensor on the leg in the computer control program. However, this feature was not implemented in the prototype, since at the time of its creation, its authors did not have a key idea of how to implement an integral diagnostic method taking into account data from two sensors without simple duplication of information and without using a simple sequential summation of known methods, which increases the total examination time, while the standard time allotted for examination the patient in the clinic is 10-15 minutes.
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.Thus, there is a need for a method for detecting microcirculatory disorders in the skin in patients with disorders of carbohydrate metabolism and a device for its implementation, devoid of the above disadvantages.
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.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.
Указанный технический результат относительно способа достигается тем, что в способе оценки микроциркуляторных нарушений в коже у пациентов с нарушениями углеводного обмена, включающем 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 и формирование конечного диагностического заключения, предлагается предварительно записывать исходные данные пациента: рост (Н, см), вес (W, кг), пол, на основании которых вычисляют индекс массы тела (ИМТ), коэффициенты Кимт и Кпол:The specified technical result in relation to the method is achieved by the fact that in the method for assessing microcirculatory disorders in the skin in patients with carbohydrate metabolism disorders, including recording on the limbs, namely on the hand, the level of cutaneous microcirculation of blood using an optical method for assessing perfusion by conducting a basic test and tests with functional occlusion test and functional thermal test with rapid heating of the skin to temperatures up to 41.5 ° C-41.8 ° C for 5-6 seconds using an optical sensor for a finger with a wavelength of radiation in the area of any of the isobestic points of hemoglobin in spectral range 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 based on the data obtained and the formation of the final diagnostic conclusion, it is proposed to pre-record the initial data of the patient: height (H, cm), weight (W, kg), gender, on the basis of which the body mass index (BMI) is calculated , coefficients Kimt and Kpol:
при этом 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 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 Δt2 к интервалу времени подъема Δt1:while measuring the distance L, cm between the middle of the shoulder and the finger pad of the patient's hand, on which the optical sensor is installed, before starting the basic test on the shoulder of the test arm, in addition to the optical sensor, fix the tonometer cuff, additionally examine the patient's leg as a test limb using the second sensor, which is fixed on the instep of the foot in the first interdigital space, while using optical sensors, perfusion indicators are simultaneously recorded using the optical method for assessing perfusion and pulse wave indicators by photoplethysmography, the basic test is carried out for 80 seconds with a surface temperature of the optical sensors for raising the foot of 32 ° С-33 ° С and for a finger 34 ° С-35 ° С, 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 level perf ultrasound on the leg - BUPn with appropriate optical sensors, and using the method of photoplethysmography on the arm, the pulse waveform index - IFPV, as the ratio of the wave decay time interval Δt 2 to the rise time interval Δt 1 :
при этом уровень, на котором вычисляют Δt1 и Δt2, определяют как 0,15 от максимальной амплитуды A1 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:the level at which Δt 1 and Δt 2 are calculated is determined as 0.15 of the maximum amplitude A 1 of the systolic pulse on the photoplethysmogram, after which an automated measurement of the systolic and diastolic blood pressure levels of SBP and DBP is carried out with the calculation of the pulse blood pressure PAP, when which using an optical sensor on the arm at the time of measuring SBP and DBP at the stage of pressure relief according to the time difference between the pulses of the pulse wave of blood in the shoulder from the cuff of the tonometer and in the finger from the optical sensor, the average index of the pulse wave velocity of ISPV is calculated by the formula:
где L - расстояние между серединой плеча и подушечкой пальца руки пациента, на котором установлен оптический датчик прибора, ΔT - 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+ΔР со скоростью от 10 до 15 мм рт.ст. в секунду, приращение давления для окклюзии (ΔР, мм рт.ст.) рассчитывают по формуле:where 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, ΔT is the difference in time between the appearance of the systolic pulse of the pulse wave in the finger, recorded by the optical sensor, and the pressure pulse in the patient'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 occlusive test, arterial occlusion on the shoulder is carried out by pumping the pressure in the tonometer cuff to the value of SBP + ΔP at a rate of 10 to 15 mm Hg. per second, the pressure increment for occlusion (ΔР, mm Hg) is calculated by the formula:
ΔР=50+10*Кпол+2,2*Кимт;ΔР = 50 + 10 * Kpol + 2.2 * Kimt;
при этом максимальное значение САД+ΔР 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 k1 и ноги k2 по формуламthe maximum value of SBP + ΔР is no more than 300 mm Hg, 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 of the PUPr for the next 10 seconds of reactive hyperemia is recorded by an optical method for assessing perfusion on the hand; 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 minutes and the average thermal level of blood perfusion on the leg TUPn is recorded by an 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 k 1 and leg k 2 are calculated according to the formulas
- коэффициента эластичности стенки сосудов k3 по формуле- coefficient of elasticity of the vessel wall k 3 according to the formula
- коэффициента эндотелиальной функции сосудов k4:- coefficient of vascular endothelial function k 4 :
- коэффициента нейрогенной регуляции тонуса сосудов k5:- coefficient of neurogenic regulation of vascular tone k 5 :
после чего рассчитывают физиологические показатели Фi, отображающие стандартизованное отклонение оцениваемого показателя у обследуемого пациента от контрольной группы, а именно:after that, the physiological indicators F i are calculated, reflecting the standardized deviation of the estimated indicator in the examined patient from the control group, namely:
при этом, коэффициенты mi и σi для них определяются в группе контроля условно здоровых испытуемых количеством n следующим образом:at the same time, the coefficients m i and σ i for them are determined in the control group of conditionally healthy subjects with the number n as follows:
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:where j is the serial number of the test subject from the control group, then, based on the physiological parameters F 1 -F 5 for each patient, the DC diagnostic criterion is calculated by the formula:
DC=1,5*Ф3+0,5*Ф4+2*Ф5-Ф1-Ф2 DC = 1.5 * F 3 + 0.5 * F 4 + 2 * F 5 -F 1 -F 2
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.according to the DC diagnostic criterion, a conclusion is made about the severity of microcirculatory disorders in a patient: at DC> -1, they conclude that there are no microcirculatory disorders, with a DC value of ≤-1 and> -2, assess microcirculatory disorders as weak, with a DC value of ≤-2 and> -3, assess microcirculatory disorders as moderate, with DC values ≤-3 and> -4, assess microcirculatory disorders as severe, with DC ≤-4 assess microcirculatory disorders as very severe.
В качестве оптического метода оценки перфузии можно использовать как некогерентную флуктуационную спектроскопию, так и лазерную допплеровскую флоуметрию.Both incoherent fluctuation spectroscopy and laser Doppler flowmetry can be used as an optical method for assessing perfusion.
На фиг. 1 приведена временная циклограмма регистрации параметров при базовом тесте и функциональных пробах.FIG. 1 shows a time sequence diagram of the registration of parameters during the basic test and functional tests.
На фиг. 2 приведена схема расчета параметров пульсовой волны.FIG. 2 shows a diagram for calculating the parameters of the pulse wave.
На фиг. 3 приведена блок-схема предлагаемого устройства.FIG. 3 shows a block diagram of the proposed device.
На фиг. 4 приведено схематичное изображение одного из оптических датчиков.FIG. 4 shows a schematic representation of one of the optical sensors.
На фиг. 5 приведена циклограмма работы устройства.FIG. 5 shows the cyclogram of the device.
На фиг. 6 показано крепление оптических датчиков на пальце руки и подъеме стопы.FIG. 6 shows the attachment of optical sensors to the toe and instep.
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
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 (ΔР, мм рт.ст.) по формулам:The initial data about the patient are recorded: height (N cm), weight (W kg), gender on the basis of which the body mass index (BMI), Kimt coefficients and Kpol coefficient and pressure increment for occlusion (ΔР, mm Hg) are calculated according to formulas:
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.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. On the same hand, where the tonometer cuff is located, 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. On the leg, on the instep of the foot in the first interdigital space, 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.
Первым проводят базовый тест согласно временной циклограмме (Фиг. 1). Исходный базовый тест содержит три фазы: фазу прогрева Т1 в течение 10 секунд участков кожи под датчиками до температур t1 (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 t1=34°C-35°C, для подъема стопы t2=32°C-33°C; фазу Т2 измерения в течение 30 секунд средних базовых (исходных) показателей микроциркуляции закрепленными на пальце руки и на подъеме стопы оптическими датчиками, а именно:The first is the basic test according to the time sequence (Fig. 1). The initial baseline test contains three phases: a phase of heating T 1 for 10 seconds of skin areas under the sensors to temperatures t1 (first sensor) and t2 (second sensor) of the physiological norm in the range of 32 ° C-35 ° C to create standardized and identical temperatures skin measurement conditions; usually for a toe t1 = 34 ° C-35 ° C, for an instep t2 = 32 ° C-33 ° C; phase T 2 measurements within 30 seconds of the average baseline (initial) microcirculation indicators fixed on the finger and on the instep of the foot with optical sensors, namely:
с расположенного на пальце руки с манжетой тонометра оптического датчика для пальца руки регистрируют:from the optical finger sensor located on the finger with the tonometer's cuff:
- оптическим методом оценки перфузии средний за интервал времени 30 секунд базовый уровень перфузии крови в коже пальца руки (БУПр);- by the optical method of assessing perfusion, the average baseline blood perfusion level in the skin of a finger over a time interval of 30 seconds (BUPr);
- 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 Δt2 к времени подъема пульсовой волны Δt1 и характеризует уширение пульсовой волны:- by the PPG method, the average pulse waveform index (IPPW) in the skin of a finger over a 30 second time interval. IFPV is calculated as the ratio of the decay time of the pulse wave Δt 2 to the rise time of the pulse wave Δt 1 and characterizes the broadening of the pulse wave:
Уровень, на котором вычисляют Δt1 и Δt2, определяется как 0,15 от амплитуды систолического импульса A1. Иллюстрация расчета данных параметров формы пульсовой волны приведена на Фиг. 2.The level at which Δt 1 and Δt 2 are calculated is defined as 0.15 times the amplitude of the systolic pulse A 1 . An illustration of the calculation of these parameters of the pulse waveform is shown in FIG. 2.
С расположенного на ноге оптического датчика для подъема стопы регистрируют:From the foot lift optical sensor located on the leg, the following is recorded:
- оптическим методом оценки перфузии средний за интервал времени 30 секунд базовый уровень перфузии в коже подъема стопы (БУПн);- by the optical method of assessing perfusion, the average baseline perfusion level in the skin of the instep of the foot (BUPn) over a time interval of 30 seconds;
и в фазу Т3 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:and in phase T 3 with a duration of 40 seconds of standard automated measurement with a tonometer with a cuff on the shoulder by the oscillometric method of SBP and DBP pressures when the pressure in the cuff is released, while in this phase of pressure relief according to the difference in the time of occurrence of pulse wave pulses in the shoulder from the cuff of the tonometer and in In addition, the average index of the pulse wave velocity (CPWV) along the arm is calculated on the finger from the optical sensor when the pressure is released for the finger. At time T2, 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. Based on the time delay of the passage of the pulse wave of blood from the shoulder to the tip of the finger, the average index of the pulse wave velocity (ISPV) is calculated by the formula:
где L - расстояние между серединой плеча и кончиком указательного/среднего пальца руки испытуемого, ΔT - разница во времени появления систолического импульса пульсовой волны в пальце, регистрируемой оптическим датчиком, и плече испытуемого, регистрируемой манжетой тонометра.where L is the distance between the middle of the shoulder and the tip of the subject's index / middle finger, ΔT 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.
По окончании измерения давления (примерно спустя 40 секунд от момента времени Т2) этап базового теста считается завершенным.At the end of the pressure measurement (approximately 40 seconds from time T 2 ), the baseline test step is considered complete.
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 АР, рассчитанный по формуле (6).After the baseline test, 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. In this case, 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 AR parameter calculated by the formula (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).Inflation of pressure into the cuff is carried out with an occlusion test faster than when measuring blood pressure, at a rate of 10 to 15 mm Hg. per second to exclude prolonged venous occlusion (the period when the air pressure in the cuff is above DBP, but below SBP). The occlusion after the creation of the desired pressure in the cuff 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 beginning of the pressure release, the average postocclusive blood perfusion level in the finger (PUPr) is recorded by the optical method of perfusion assessment for the next 10 seconds of reactive hyperemia (10 seconds after the beginning of the pressure release in the cuff, when postocclusive reactive hyperemia develops). 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 -41.8 ° C for 120 seconds from the moment the heating is turned on and the average thermal level of blood perfusion in the leg (TUPn) for the period from 110 120 second thermal sample (Fig. 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 i0, а для метода ФПГ - с последующим вычислением индекса формы пульсовой волны (ИФПВ).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 backscattered radiation released from the skin and modulated in power (amplitude) due to light absorption by blood, with subsequent calculations of the blood perfusion parameter V BF according to (1) is similar, for example, as it is done in the prototype method, through the spectral power density P (w) of low-frequency fluctuations of the recorded 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 i 0 , and for the PPG method - with the subsequent calculation of the pulse waveform index (IPPW).
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, №2, 2012. - с. 97-114) для исключения влияния на результаты измерений процесса оксигенации крови.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 520-600 nm) at any of the isobestic points of hemoglobin, for example, 569 nm (Rogatkin D.A. Physical bases of optical oximetry. Lecture. // Medical Physics, No. 2, 2012. - pp. 97-114) to exclude the influence on the measurement results of the blood oxygenation process.
После окончания функциональных тестов проводится математический расчет физиологических коэффициентов (ki), физиологических показателей (Фi) и диагностического критерия (DC). Индексы i физиологических коэффициентов ki и физиологических показателей Фi 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 k1 и ноги k2 рассчитывают по формулам:After the end of the functional tests, a mathematical calculation of physiological coefficients (k i ), physiological indicators (Ф i ) and diagnostic criterion (DC) is carried out. Indexes i of physiological coefficients k i and physiological parameters Ф i 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 k 1 and leg k 2 are calculated by the formulas:
- коэффициент эластичности стенки сосудов k3 по формуле- coefficient of elasticity of the vessel wall k 3 according to the formula
- коэффициент эндотелиальной функции сосудов k4:- coefficient of vascular endothelial function k 4 :
- коэффициент нейрогенной регуляции тонуса сосудов k5:- coefficient of neurogenic regulation of vascular tone k 5 :
после чего рассчитывают физиологические показатели (Фi), отображающие стандартизованное отклонение оцениваемого показателя у обследуемого пациента от контрольной группы, а именно:after which physiological indicators (Ф i ) are calculated, reflecting the standardized deviation of the estimated indicator in the examined patient from the control group, namely:
при этом коэффициенты mi и σi, для которых определяются в группе контроля условно здоровых испытуемых количеством n следующим образом:in this case, the coefficients m i and σ i , for which are determined in the control group of conditionally healthy subjects by the number n as follows:
Где j - это порядковый номер испытуемого из контрольной группы.Where j is the serial number of the subject from the control group.
Пример расчета коэффициентов mi и σi,An example of calculating the coefficients m i and σ i ,
Для расчета коэффициентов mi и σi, 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.To calculate the coefficients m i and σ i required for further calculations, a sample of 40 apparently healthy volunteer subjects less than 35 years of age without microcirculatory disorders was recruited. A similar sample can be independently selected by specialists using the proposed group of inventions, they can also use the data given below.
Пол, возраст, рост и масса тела пациентов, а также рассчитанные по формулам (3), (4), (5), (6) показатели ИМТ, Кпол, Кимт, ΔР, соответветственно, представлены в таблице 1.The gender, age, height and body weight of the patients, as well as the BMI, Kpol, Kimt, ΔР indices calculated according to the formulas (3), (4), (5), (6), respectively, are presented in Table 1.
Всем 40 условно здоровым добровольным испытуемым по вышеописанному способу были зарегистрированы показатели БУПр, БУПн, ИФПВ, САД, ДАД, СПВ, ПУПр, ТУПн, значения показателей приведены в Таблице 2.All 40 conditionally healthy volunteers according to the method described above were registered indicators BUPr, BUPn, IFPV, SBP, DBP, SPV, PUPr, TUPn, the values of the indicators are given in Table 2.
Из этих показателей были рассчитаны параметры ПАД по формуле ПАД=САД-ДАД и физиологические коэффициенты k1-k5 по формулам (9)-(12). Значения рассчитанных параметров приведены в Таблице 3.From these indicators, the parameters of PAP were calculated by the formula PAP = SBP-DAP and physiological coefficients k 1 -k 5 by formulas (9) - (12). The values of the calculated parameters are shown in Table 3.
Далее по формулам (13) и (14) рассчитали коэффициенты mi и σi, которые приведены в таблице 4.Further, using formulas (13) and (14), the coefficients m i and σ i were calculated, which are shown in table 4.
Далее, на основании физиологических показателей Ф1-Ф5 для каждого пациента рассчитывают диагностический критерий DC по формуле:Further, on the basis of physiological parameters F 1 -F 5 for each patient, the DC diagnostic criterion is calculated according to the formula:
По диагностическому критерию DC делают вывод о степени выраженности микроциркуляторных нарушений у обследуемого с нарушениями углеводного обмена: при DC>-1, делают вывод об отсутствии микроциркуляторных нарушений, при значении DC ≤-1 и > -2, делают вывод о слабых микроциркуляторных нарушениях, при значении DC ≤-2 и > -3, делают вывод об умеренных микроциркуляторных нарушениях, при значении DC ≤-3 и > -4, делают вывод о тяжелых микроциркуляторных нарушениях, при значениях DC ≤ -4 делают вывод об очень тяжелых микроциркуляторных нарушениях.According to the DC diagnostic criterion, a conclusion is made about the severity of microcirculatory disorders in a subject with carbohydrate metabolism disorders: with DC> -1, they conclude that there are no microcirculatory disorders, with a DC value of ≤-1 and> -2, they conclude about weak microcirculatory disorders, with values DC ≤-2 and> -3, conclude about moderate microcirculatory disorders, with a value of DC ≤-3 and> -4, conclude about severe microcirculatory disorders, with values DC ≤ -4 conclude about very severe microcirculatory disorders.
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, №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.The device (Fig. 3), which implements the proposed method, consists of an automatic
Работа устройства осуществляется следующим образом.The device operates as follows.
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 (ΔР, 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. 6). 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.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 (ΔР, mm Hg) according to formulas (3) - (5) method. The patient is in the supine position. The
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 (ΔР, 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+ΔР с помощью кодов команд и величины давления АР, 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:At the command of the physician-operator of the device "start" from the program from the
- 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;- for each photodetector, 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 recorded signal with the emitters turned on;
- 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;- for each photodetector, according to the generated array of registered signals, 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;
- в период времени T1-Т2 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;- during the time period T 1 -T 2 of the basic test for the photodetector 4.1 of the optical sensor for the finger, according to the generated array of registered signals by the known PPG method, the pulse waveform is isolated and the average pulse waveform index (IPPW) in the skin of the finger is determined over a time interval of 30 seconds according to the formula (7) method;
- 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);- when carrying out pressure measurements with a tonometer, when the pulses of air pressure in the cuff are recorded by the oscillometric method, the average pulse wave velocity index (CPWV) is calculated from the difference in the time of occurrence of the pulse wave pulses from the tonometer cuff and in the finger from the optical sensor for the finger;
- после получения данных от тонометра об измеренных САД и ДАД вычисляется пульсовое давление ПАД=САД-ДАД;- after receiving data from the tonometer about the measured SBP and DBP, the pulse pressure is calculated PAP = SBP-DBP;
- 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-T2 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.- at the end of the baseline test and functional tests with occlusion and heating, according to the registered signals from optical sensors and the parameters of tissue blood perfusion calculated from these signals, the average for the time interval T 1 -T 2 is calculated the base level of perfusion in the skin of the finger (BUPr), the average for time interval T 1 -T 2 the base level of perfusion in the skin of the instep of the foot (BUPn), the average post-occlusive blood perfusion level in the finger (PUPr), the average thermal level of blood perfusion in the leg (TUPn), and all calculations are performed according to the formulas (8 ) - (15) of 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.
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.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. Adding to the design of 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.
Высокоточная и объективная оценка микроциркуляторных нарушений у пациентов с нарушениями углеводного обмена подтверждается нижеприведенными клиническими примерами.High-precision and objective assessment of microcirculatory disorders in patients with disorders of carbohydrate metabolism is confirmed by the following clinical examples.
Пример 1. Пациент А., возрастом 27 лет, мужского пола, прошел 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.Example 1. Patient A., age 27 years old, male, underwent a 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.
Расчетные показатели составили: ИМТ - 23,7 кг/м2, Кпол - 1, Кимт - 5,2, ΔР - 71 мм рт.ст.The calculated indices were: BMI - 23.7 kg / m 2 , Kpol - 1, Kimt - 5.2, ΔР - 71 mm Hg.
Пальцевой датчик был установлен пациенту на указательный палец правой руки, датчик для подъема стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.The finger probe was placed on the patient's right index finger, the foot lift probe was installed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 32,0°С, на пальце руки - 34,0°С.The initial temperature of the sensor on the foot was set at 32.0 ° C, on the finger - 34.0 ° C.
Далее приведено описание проведения измерений у пациента. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (Фиг. 1), соответствующие описываемому периоду теста.The following describes how to take measurements on a patient. The points on the cyclogram (Fig. 1) corresponding to the described test period are shown in the form (T x -T y ).
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (T0-T1), после чего в течение 30 секунд (T1-Т2) были зарегистрированы показатели БУПр - 15,22, БУПн - 2,95, ИФПВ -2,204. Далее в течение 40 секунд (Т2-Т3) 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 ΔР - 71 мм рт.ст. После этого следовала пауза для восстановления кровотока длительностью 5 минут (Т3-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 (T4-T8) 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+ΔР). Давление удерживали на этом уровне в течение 120 секунд (T5-Т6), после чего давление в манжете сбросили и в течение 20 секунд (Т6-Т) оценили параметр ПУПр - 11,24.After pressing the "Start" button, the sensors warmed up to the set temperature for 10 seconds (T 0 -T 1 ), after which, within 30 seconds (T 1 -T 2 ), the indicators BUPr - 15.22, BUPn - 2, 95, IFPV -2.204. Then, within 40 seconds (T 2 -T 3 ), the parameters of SBP were measured - 123 mm Hg, DBP - 73 mm Hg, ISPV - 12.571, and the parameters of PAP were calculated - 50 mm Hg. and ΔР - 71 mm Hg. This was followed by a pause to restore blood flow lasting 5 minutes (T 3 -T 4 ). Further functional tests were carried out. The sensor on the foot warmed up to 41.8 ° C in 6.5 seconds (T 4 -T 7 ) and 120 seconds after the heating was turned on (T 4 -T 8 ), the TUPn parameter was estimated - 16.69. In parallel, an occlusion test was performed. In ~ 16 seconds (T 4 -T 5 ) at a speed of ~ 12 mm Hg. the cuff pressure of the device was inflated to 194 mm Hg. (SAD + ΔP). The pressure was held at this level for 120 seconds (T 5 -T 6 ), after which the pressure in the cuff was released and within 20 seconds (T 6 -T) the parameter PUPr was estimated at 11.24.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты k1-k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC.Further, the physiological coefficients k 1 -k 5 , physiological parameters F 1 -F 5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
k1 - 3,29, k2 - 16,9, k3 - 0,175, k4 - 0,739, k5 - 5,66, Ф1 - -0,039, Ф2 - -0,117, Ф3 - -1,051, Ф4 - -1,341, Ф5 - 0,826, DC - -0,439.k 1 - 3.29, k 2 - 16.9, k 3 - 0.175, k 4 - 0.739, k 5 - 5.66, F 1 - -0.039, F 2 - -0.117, F 3 - -1.051, F 4 - -1.341, Ф 5 - 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.Since the DC criterion fell into the range "> -1", it was concluded that there were no microcirculatory disorders. This observation was confirmed by the results of a clinical examination: the patient had no nephropathy, retinopathy, or arterial hypertension. The glycemic indicators were normal. Additional examination with thermal and occlusive tests on a hardware-software complex for functional diagnostics of the blood microcirculation system confirmed the absence of microcirculatory disorders in the patient.
Пример 2. Пациентка Б., возрастом 62 года, женского пола, была обследована вышеописанным способом на предлагаемом устройстве.Example 2. Patient B., 62 years old, female, was examined in the above described way on the proposed device.
Рост пациентки - 162 см, масса тела - 50 кг, расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки составило 49 см.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.
Расчетные показатели составили: ИМТ - 19,1 кг/м2, Кпол - 0, Кимт - 0,6, ΔР - 51 мм рт.ст.Settlement rates were: BMI - 19.1 kg / m 2, Kpol - 0 Kimt - 0.6,? P - 51 mm Hg
Пальцевой датчик был установлен пациентке на средний палец правой руки, датчик для подъема стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.A finger probe was placed on the patient's right middle finger, and a foot lift was placed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 33,0°С, на пальце руки - 34,9°С.The initial temperature of the sensor on the foot was set at 33.0 ° C, on the finger - 34.9 ° C.
Далее приведено описание проведения измерений у пациентки. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (Фиг. 1), соответствующие описываемому периоду теста.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 (T x -T y ).
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (T0-T1), 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-Т3) было проведено измерение параметров САД - 115 мм рт.ст., ДАД - 68 мм рт.ст., ИСПВ - 10,359 и рассчитан параметр ПАД - 47 мм рт.ст. После этого следовала пауза для восстановления кровотока длительностью 5 минут (Т3-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-Т3) со скоростью ~14 мм рт.ст. давление в манжете прибора было накачано до 166 мм рт.ст. (САД+ΔР). Давление удерживали на этом уровне в течение 120 секунд (T5-Т6), после чего давление в манжете сбросили и в течение 20 секунд (Т6-Т) оценили параметр ПУПр - 30,28.After pressing the "Start" button, the sensors warmed up to the set temperature for 10 seconds (T 0 -T 1 ), after which, within 30 seconds (T 1 -T 2 ), the indicators BUPr - 20.11, BUPn - 2, 24, IFPV - 0.941. Then, within 40 seconds (T 2 -T 3 ), 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 (T 3 -T 4 ). Further functional tests were carried out. The sensor on the foot warmed up to 41.5 ° C in 5.7 seconds (T 4 -T 7 ) and 120 seconds after the heating was turned on (T 4 -T 8 ) the parameter TUPn was estimated - 9.18 In parallel, an occlusion test was performed. In ~ 12 seconds (T 4 -T 3 ) at a speed of ~ 14 mm Hg. the cuff pressure of the device was inflated to 166 mmHg. (SAD + ΔP). The pressure was held at this level for 120 seconds (T 5 -T 6 ), after which the pressure in the cuff was released, and within 20 seconds (T 6 -T), the PUPr parameter was estimated at 30.28.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты k1-k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC.Further, the physiological coefficients k 1 -k 5 , physiological parameters F 1 -F 5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
k1 - 2,34, k2 - 20,98, k3 - 0,091, k4 - 1,51, k5 - 4,1, Ф1 - -0,363, Ф2 - 0,383, Ф3 - -1,68, Ф4 - -0,228, Ф5 - -0,034, DC - -2,724.k 1 - 2.34, k 2 - 20.98, k 3 - 0.091, k 4 - 1.51, k 5 - 4.1, Ф 1 - -0.363, Ф 2 - 0.383, Ф 3 - -1, 68, F 4 - -0.228, F 5 - -0.034, DC - -2.724.
Так как критерий ОС попал в диапазон «-3<DC≤-2», у данной пациентки микроциркуляторные нарушения были оценены как умеренные.Since the OS criterion fell into the range "-3 <DC≤-2", the microcirculatory disorders in this patient were assessed as moderate.
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.According to the results of clinical examination, 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 occlusive tests on a hardware-software complex for functional diagnostics of the blood microcirculation system confirmed the presence of microcirculatory disorders in the patient.
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.Example 3. Patient B., with a long history of
Расчетные показатели составили: ИМТ - 28,7 кг/м2, Кпол - 1, Кимт - 10,2, ΔР - 82 мм рт.ст.The calculated indicators were: BMI - 28.7 kg / m 2 , Kpol - 1, Kimt - 10.2, ΔР - 82 mm Hg.
Пальцевой датчик был установлен пациенту на указательный палец правой руки, датчик для подъема стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.The finger probe was placed on the patient's right index finger, the foot lift probe was installed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 32,8°С, на пальце руки - 34,1°С.The initial temperature of the sensor on the foot was set at 32.8 ° C, on the finger - 34.1 ° C.
Далее приведено описание проведения измерений у пациента. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (Фиг. 1), соответствующие описываемому периоду теста.The following describes how to take measurements on a patient. The points on the cyclogram (Fig. 1) corresponding to the described test period are shown in the form (T x -T y ).
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (Т0-T1), после чего в течение 30 секунд (T1-Т2) были зарегистрированы показатели БУПр - 27,1, БУПн - 2,85, ИФПВ - 1,277. Далее в течение 40 секунд (Т2-Т3) 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 (Т3-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 (T4-T8) оценили параметр ТУПн - 3,39. Параллельно была проведена окклюзионная проба. За ~14,4 секунды (Т4-Т5) со скоростью ~15 мм рт.ст. давление в манжете прибора было накачано до 216 мм рт.ст. (САД+ΔР). 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.After pressing the "Start" button, the sensors heated up to the set temperature for 10 seconds (T 0 -T 1 ), after which, within 30 seconds (T 1 -T 2 ), the indicators BUPr - 27.1, BUPn - 2, 85, IFPV - 1.277. Then, within 40 seconds (T 2 -T 3 ), the parameters of SBP were measured - 134 mm Hg, DBP - 72 mm Hg, ISPV - 5.517 and the PAP parameter was calculated - 62 mm Hg. This was followed by a pause to restore blood flow lasting 5 minutes (T 3 -T 4 ). Further functional tests were carried out. The sensor on the foot warmed up to 41.8 ° C in 5.9 seconds (T 4 -T 7 ) and 120 seconds after the heating was turned on (T 4 -T 8 ), the TUPn parameter was estimated as 3.39. In parallel, an occlusion test was performed. In ~ 14.4 seconds (T 4 -T 5 ) at a speed of ~ 15 mm Hg. the cuff pressure of the device was inflated to 216 mm Hg. (SAD + ΔP). The pressure was held at this level for 120 seconds (T 5 -T 6 ), after which the pressure in the cuff was released and within 20 seconds (T 6 -T) the parameter PUPr was estimated at 27.81.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты k1-k5, физиологические показатели Ф1-Ф3 и диагностический критерий DC.Further, physiological coefficients k 1 -k 5 , physiological parameters F 1 -F 3 and diagnostic criterion DC were calculated.
k1 - 2,29, k2 - 21,75, k3 - 0,231, k4 - 1,026, k5 - 1,19, Ф1 - -0,379, Ф2 - 0,47, Ф3 - -0,633, Ф4 - -0,923 Ф5 - -1,640, DC - -4,79.k 1 - 2.29, k 2 - 21.75, k 3 - 0.231, k 4 - 1.026, k 5 - 1.19, Ф 1 - -0.379, Ф 2 - 0.47, Ф 3 - -0.633, F 4 - -0.923 F 5 - -1.640, DC - -4.79.
Так как критерий DC попал в диапазон «DC≤-4», был сделан вывод о очень сильных микроциркуляторных нарушениях.Since the DC criterion fell into the range "DC≤-4", it was concluded that there were very strong microcirculatory disorders.
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.This observation was confirmed by the results of a clinical examination: the patient was diagnosed with arterial hypertension, coronary heart disease, diabetic retinopathy, diabetic nephropathy, glycated hemoglobin values exceeded the target values. Additional examination with thermal and occlusive tests on a hardware-software complex for functional diagnostics of the blood microcirculation system confirmed the presence of microcirculatory disorders in the patient.
Пример 4. Пациентка Г., возрастом 42 года, женского пола, была обследована вышеописанным способом на предлагаемом устройстве.Example 4. Patient G., 42 years old, female, was examined in the above described way on the proposed device.
Рост пациентки - 174 см, масса тела - 62 кг, расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки составило 50 см.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.
Расчетные показатели составили: ИМТ - 20,5 кг/м2, Кпол - 0, Кимт - 2, ΔР -54 мм рт.ст.The calculated indicators were: BMI - 20.5 kg / m 2 , Kpol - 0, Kimt - 2, ΔР -54 mm Hg.
Пальцевой датчик был установлен пациентке на средний палец правой руки, датчик для подъема стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.A finger probe was placed on the patient's right middle finger, and a foot lift was placed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 32,3°С, на пальце руки - 35,0°С.The initial temperature of the sensor on the foot was set at 32.3 ° C, on the finger - 35.0 ° C.
Далее приведено описание проведения измерений у пациентки. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (Фиг. 1), соответствующие описываемому периоду теста.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 (T x -T y ).
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (T0-T1), 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-Т3) было проведено измерение параметров САД - 111 мм рт.ст., ДАД - 73 мм рт.ст., ИСПВ - 4,281 и рассчитан параметр ПАД - 38 мм рт.ст. После этого следовала пауза для восстановления кровотока длительностью 5 минут (Т3-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 (T4-T8) 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+ΔР). 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.After pressing the "Start" button, the sensors warmed up to the set temperature for 10 seconds (T 0 -T 1 ), after which, within 30 seconds (T 1 -T 2 ), the indicators BUPr - 41.99, BUPn - 3, 53, IFPV - 1.179. Then, within 40 seconds (T 2 -T 3 ), the parameters of SBP were measured - 111 mm Hg, DBP - 73 mm Hg, ISPV - 4.281, and the PAP parameter was calculated - 38 mm Hg. This was followed by a pause to restore blood flow lasting 5 minutes (T 3 -T 4 ). Further functional tests were carried out. The sensor on the foot warmed up to 41.5 ° C in 6.3 seconds (T 4 -T 7 ) and 120 seconds after the heating was turned on (T 4 -T 8 ), the TUPn parameter was estimated - 4.92.An occlusion test was carried out in parallel. In ~ 16.5 seconds (T 4 -T 5 ) at a speed of ~ 10 mm Hg. the cuff pressure of the device was inflated to 165 mm Hg. (SAD + ΔP). The pressure was held at this level for 120 seconds (T 5 -T 6 ), after which the pressure in the cuff was released and within 20 seconds (T 6 -T) the parameter PUPr was estimated at 62.7.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты k1-k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC.Further, the physiological coefficients k 1 -k 5 , physiological parameters F 1 -F 5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
k1 - 0,9, k2 - 10,76, k3 - 0,275, k4 - 1,49, k5 - 1,39, Ф1 - -0,851, Ф2 - -0,885, Ф3 - -0,306, Ф4 - -0,246, Ф5 - -1,527, DC - -1,900.k 1 - 0.9, k 2 - 10.76, k 3 - 0.275, k 4 - 1.49, k 5 - 1.39, Ф 1 - -0.851, Ф 2 - -0.885, Ф 3 - -0.306 , F 4 - -0.246, F 5 - -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.Since the DC criterion fell into the range "-2 <DC≤-1", it was concluded that the patient had mild peripheral hemodynamic impairments.
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.According to the results of clinical examination, 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 thermal and occlusive tests on a hardware-software complex for functional diagnostics of the blood microcirculation system revealed a decrease in microcirculation parameters.
Пример 5. Пациентка Д., возрастом 53 года, женского пола, больная сахарным диабетом 2 типа, была обследована вышеописанным способом на предлагаемом устройстве.Example 5. Patient D., 53 years old, female, suffering from
Рост пациентки - 165 см, масса тела - 107 кг, расстояние L между серединой плеча и подушечкой пальца руки составило 48 см.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.
Расчетные показатели составили: ИМТ - 39,3 кг/м2, Кпол - 0, Кимт - 20,8, ΔР - 96 мм.рт.ст.The calculated indicators were: BMI - 39.3 kg / m 2 , Kpol - 0, Kimt - 20.8, ΔР - 96 mm Hg.
Пальцевой датчик был установлен пациентке на средний палец правой руки, датчик для подъема стопы был установлен в первом межпальцевом промежутке тыла правой стопы.A finger probe was placed on the patient's right middle finger, and a foot lift was placed in the first interdigital space of the dorsum of the right foot.
Начальная температура датчика на стопе была установлена на уровне 32,4°С, на пальце руки - 34,3°С.The initial temperature of the sensor on the foot was set at 32.4 ° C, on the finger - 34.3 ° C.
Далее приведено описание проведения измерений у пациентки. В виде (Тх-Ту) приведены точки на циклограмме (фигура 1), соответствующие описываемому периоду теста.The following is a description of taking measurements on a patient. In the form (T x -T y ) are the points on the cyclogram (figure 1), corresponding to the described test period.
После нажатия кнопки «Старт», датчики нагрелись до заданной температуры в течение 10 секунд (T0-T1), после чего в течение 30 секунд (T1-Т2) были зарегистрированы показатели БУПр - 33,05, БУПн - 2,62, ИФПВ - 1,633. Далее в течение 40 секунд (Т2-Т3) 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 (Т3-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 216 мм рт.ст. (САД+АР). 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.After pressing the "Start" button, the sensors heated up to the set temperature for 10 seconds (T 0 -T 1 ), after which, within 30 seconds (T 1 -T 2 ), the indicators BUPr - 33.05, BUPn - 2 were recorded, 62, IFPV - 1.633. Then, within 40 seconds (T 2 -T 3 ), the parameters of SBP were measured - 120 mm Hg, DBP - 80 mm Hg, ISPV - 9.778, and the PAP parameter was calculated - 40 mm Hg. This was followed by a pause to restore blood flow lasting 5 minutes (T 3 -T 4 ). Further functional tests were carried out. The sensor on the foot warmed up to 41.8 ° C in ~ 5.9 seconds (T 4 -T 7 ) and after 120 seconds from the moment the heating was turned on (T 4 -T 8 ), the TUPn parameter was estimated - 4.65 In parallel, an occlusion test was performed ... In ~ 15.4 seconds (T 4 -T 5 ) at a speed of ~ 14 mm Hg. the cuff pressure of the device was inflated to 216 mm Hg. (SAD + AR). The pressure was held at this level for 120 seconds (T 5 -T 6 ), after which the pressure in the cuff was released, and within 20 seconds (T 6 -T) the parameter RLP was estimated at -31.75.
Далее были рассчитаны физиологические коэффициенты k1-k5, физиологические показатели Ф1-Ф5 и диагностический критерий DC.Further, the physiological coefficients k 1 -k 5 , physiological parameters F 1 -F 5 and the diagnostic criterion DC were calculated.
k1 - 1,21, k2 - 15,27, k3 - 0,1671, k4 - 0,96, k5 - 1,77, Ф1 - -0,747, Ф2 - -0,326, Ф3 - -1,113, Ф4 - -1,018, Ф5 - -1,317, DC - -3,739.k 1 - 1.21, k 2 - 15.27, k 3 - 0.1671, k 4 - 0.96, k 5 - 1.77, Ф 1 - -0.747, Ф 2 - -0.326, Ф 3 - -1.113, F 4 - -1.018, F 5 - -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.Since the DC criterion fell into the range "-4 <DC≤-3", it was concluded that the patient had severe peripheral hemodynamic disturbances.
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.According to the results of the clinical examination, the patient had
С декабря 2018 г. по март 2019 г. 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.From December 2018 to March 2019, using the proposed device according to the proposed method, 18 patients with disorders of carbohydrate metabolism, aged from 27 to 77 years, were studied. In all cases, a reliable and high-precision detection of microcirculatory disorders in this group of patients was achieved.
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.Complex and non-invasive detection of microcirculatory disorders, as well as their clear gradation according to severity degrees, allows you to quickly and physiologically objectify microcirculation parameters in order to select the optimal way of treating microcirculatory changes in patients with carbohydrate metabolism disorders in the future, as well as to evaluate them over time. Conducting functional tests according to the proposed group of inventions is simple for both the patient and the operator conducting the study. The results obtained allow us to state that the method and device are highly sensitive and combine a comprehensive and objective assessment of the current state of the microvasculature in the above category of patients.
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.The design features of the proposed device, in particular, optical sensors, 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.
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.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.
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.The use of this method and device allows highly efficient recording of the optical characteristics of the investigated cutaneous microcirculation both on an outpatient basis and in a hospital setting, which is optimal for patients with disorders of carbohydrate metabolism, and to obtain highly reliable data.
Claims (27)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121868A RU2737714C1 (en) | 2019-07-11 | 2019-07-11 | Method for assessing microcirculatory disorders in skin in patients with disturbed carbohydrate metabolism and device for its implementation |
| PCT/RU2020/000337 WO2021006768A1 (en) | 2019-07-11 | 2020-07-08 | Method and device for evaluating skin microcirculatory dysfunction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121868A RU2737714C1 (en) | 2019-07-11 | 2019-07-11 | Method for assessing microcirculatory disorders in skin in patients with disturbed carbohydrate metabolism and device for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2737714C1 true RU2737714C1 (en) | 2020-12-02 |
Family
ID=73792606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019121868A RU2737714C1 (en) | 2019-07-11 | 2019-07-11 | Method for assessing microcirculatory disorders in skin in patients with disturbed carbohydrate metabolism and device for its implementation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2737714C1 (en) |
| WO (1) | WO2021006768A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2799616C1 (en) * | 2022-09-05 | 2023-07-07 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" (ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) | Method of detecting hemodynamically significant stenoses of the arteries of the lower extremities |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113069090B (en) * | 2021-03-22 | 2023-04-18 | 上海市第一人民医院 | Device capable of evaluating physiological information of extremities |
| CN115969342A (en) * | 2022-12-23 | 2023-04-18 | 安徽中科医疗器械有限公司 | Sphygmomanometer with arterial elasticity and microcirculation evaluation function |
| CN118830816B (en) * | 2024-09-14 | 2024-12-17 | 首都医科大学宣武医院 | Microvascular endothelial function detection method, device, electronic equipment and storage medium |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2547800C1 (en) * | 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) | Method for detecting microcirculatory disorders in patients suffering carbohydrate metabolism disorders |
| US9549695B2 (en) * | 2010-02-26 | 2017-01-24 | Biovotion Ag | Optical determination of blood perfusion and similar parameters |
| RU2636880C1 (en) * | 2016-12-26 | 2017-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ЦИИР ЭОС-Медика" (ООО "ЦИИР ЭОС-Медика") | Device for noninvasive measurement of blood microscirculation flow |
-
2019
- 2019-07-11 RU RU2019121868A patent/RU2737714C1/en active
-
2020
- 2020-07-08 WO PCT/RU2020/000337 patent/WO2021006768A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| 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 (en) * | 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) | Method for detecting microcirculatory disorders in patients suffering carbohydrate metabolism disorders |
| RU2636880C1 (en) * | 2016-12-26 | 2017-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ЦИИР ЭОС-Медика" (ООО "ЦИИР ЭОС-Медика") | Device for noninvasive measurement of blood microscirculation flow |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СИДОРОВ В.В., От локальной к общей оценке состояния микроциркуляторно-тканевой системы человека. инструменты контроля, Смоленский медицинский альманах, 2018, N 4, C.81-83. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2828428C2 (en) * | 2022-05-31 | 2024-10-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for differential diagnosis of local blood flow dysregulation |
| RU2799616C1 (en) * | 2022-09-05 | 2023-07-07 | Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" (ГБУЗ МО МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского) | Method of detecting hemodynamically significant stenoses of the arteries of the lower extremities |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021006768A1 (en) | 2021-01-14 |
| WO2021006768A9 (en) | 2021-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7544168B2 (en) | Measuring systolic blood pressure by photoplethysmography | |
| CA3097663A1 (en) | Methods to estimate the blood pressure and the arterial stiffness based on photoplethysmographic (ppg) signals | |
| CA2407395C (en) | Method and apparatus for determining the left-ventricular ejection time tlve of a heart of a subject | |
| Shriram et al. | Continuous cuffless blood pressure monitoring based on PTT | |
| RU2309668C1 (en) | Method and device for non-invasive measurement of function of endothelium | |
| US20070225606A1 (en) | Method and apparatus for comprehensive assessment of vascular health | |
| US20080027330A1 (en) | Risk assessment method for acute cardiovascular events | |
| Zahedi et al. | Finger photoplethysmogram pulse amplitude changes induced by flow-mediated dilation | |
| US20140142434A1 (en) | System and method of measurement of systolic blood pressure | |
| Lopez-Beltran et al. | Non-invasive studies of peripheral vascular compliance using a non-occluding photoplethysmographic method | |
| JP2010510010A (en) | Medical measuring device | |
| KR20040092170A (en) | Apparatus and method for diagnosing sleep apnea | |
| Lapitan et al. | A method and a device prototype for noninvasive measurements of blood perfusion in a tissue | |
| RU2737714C1 (en) | Method for assessing microcirculatory disorders in skin in patients with disturbed carbohydrate metabolism and device for its implementation | |
| Shimazu et al. | Noninvasive measurement of the volume elastic modulus in finger arteries using photoelectric plethysmography | |
| Liu et al. | Effects of cuff inflation and deflation on pulse transit time measured from ECG and multi-wavelength PPG | |
| Allen et al. | Photoplethysmography assessments in cardiovascular disease | |
| Taha et al. | A review on non-invasive hypertension monitoring system by using photoplethysmography method | |
| Wiegerinck et al. | Electrical impedance plethysmography versus tonometry to measure the pulse wave velocity in peripheral arteries in young healthy volunteers: a pilot study. | |
| Zhang et al. | The effect of local mild cold exposure on pulse transit time | |
| 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 | |
| Rao et al. | A comparative analysis of reflective and transmissive PPG sensor in pulse acquisition system | |
| Guo et al. | Combining local PWV and quantified arterial changes for calibration-free cuffless blood pressure estimation: A clinical validation | |
| Tanaka et al. | Finger arterial compliance as determined by transmission of light during mental stress and reactive hyperaemia | |
| Tanaka et al. | A novel photoplethysmography technique to derive normalized arterial stiffness as a blood pressure independent measure in the finger vascular bed |