РАЗРАБОТКА НОВЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Оптический неинвазивный тканевой оксиметр "Спектротест":
Оптический тканевой оксиметр "Спектротест", созданный совместно с ЗАО "Исток-ЭОС" и ФГУП "НПП "Циклон-Тест"", предназначен для функциональных in vivo исследований системы микроциркуляции крови и транспорта кислорода в системе микроциркуляции крови в коже испытуемого в реальном масштабе времени. Принцип действия прибора основан на использовании методов абсорбционной спектроскопии светорассеивающих сред, позволяющих косвенным образом через оценку оптико-физических свойств среды распространения излучения получать информацию о содержании в зоне обследования тех или иных ее биохимических составляющих при наличии у последних в индивидуальных спектрах поглощения (рассеяния) характерных областей, позволяющих идентифицировать эти вещества на фоне других сторонних элементов среды. Для получения диагностической информации при работе прибора «Спектротест» обследуемая ткань освещается низкоинтенсивным оптическим излучением видимого и ближнего инфракрасного диапазона длин волн, а специальный фотоприемник измерительной головки прибора регистрирует вышедшее из ткани обратно рассеянное излучение. В ходе вычислений по зарегистрированной оптической плотности среды в разных спектральных диапазонах длин волн оценивается вклад в полезный оптический сигнал от наполняющей ткань крови. При этом общая глубина зондирования ткани для разных типов ткани составляет порядка 3-5 мм, т.е. в зону обследования попадают мелкие артерии, венулы, артериолы, артериовенозные шунты, а также сеть пронизывающих ткань капилляров. С целью упрощения терминологии кровенаполнение всех этих звеньев микроциркуляторного русла в технической документации на прибор условно названо капиллярным кровенаполнением.
Основной измеряемой прибором величиной является:
- относительный индекс уровня объемного капиллярного кровенаполнения мягких биологических тканей (Vb).
Дополнительными регистрируемыми и индицируемыми прибором параметрами являются:
- средний относительный уровень сатурации оксигемоглобина в смешанной крови микроциркуляторного русла (тканевая сатурация SO2 или StO2);
- относительный индекс меланиновой пигментации поверхностных слоев обследуемой биологической ткани (Me).
Вклад капиллярного кровенаполнения в суммарный оптический сигнал от биоткани в общем случае зависит как от собственно объема циркулирующей в зоне обследования крови, так и от степени раскрытия капилляров, особенно приповерхностных. Поэтому индицируемый прибором индекс Vb является своеобразным интегральным параметром, характеризующим оба эти процесса. Регистрация и вычисление средней StO2 осуществляется на основе разницы в оптических свойствах оксигенированных и де-оксигенированных фракций гемоглобина. При этом прибор при работе воспринимает информацию со всех указанных выше сосудистых звеньев микроциркуляторного русла, поэтому регистрируемый показатель тканевой сатурации StO2 является также интегральным параметром, характеризующим среднее относительное содержание HbO2 в микроциркуляторном звене, усредненное по всему капиллярному и артерио-венозному руслу, попадающему в зону обследования. Однако, поскольку, венозной крови в среднем в объеме обследования содержится в 4-6 раз больше артериальной, показатель тканевой сатурации ближе к значению венозной сатурации крови SvO2, что позволяет на его основе, зная артериальную сатурацию SaO2 (или, например, пульсовую SpO2), приблизительно оценивать потребление кислорода клетками ткани. Система обработки данных прибора использует метод аналитического решения обратной задачи оптики светорассеивающих сред и позволяет сразу после позиционирования датчика на теле пациента в реальном масштабе времени получать на экране монитора полный диагностический результат. В отличие от непрямых аналогов этого прибора – пульсоксиметров – параметры объемного капиллярного кровенаполнения и сатурации периферической крови регистрируются прибором «Спектротест» без привязки к регистрации пульсовых волн, т.е. возможны любые измерения в условиях стаза сосудов и застоя крови. Прибор "Спектротест" защищен патентом РФ №2234853 от 26.12.2002г., имеет регистрационное удостоверение Федеральной Службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития № ФС 022а2006/3254-06 от 15 мая 2006г. и Сертификат соответствия Госстандарта РФ.
Многофункциональный лазерный диагностический комплекс "ЛАКК-М":
Многофункциональный лазерный неинвазивный диагностический комплекс (МЛНДК) "ЛАКК-М", созданный совместно с ООО "НПП "ЛАЗМА"", функционирует на основе сочетанного применения методов лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ), лазерной флюоресцентной спектроскопии (ЛФС), оптической пульсоксиметрии (ОП) и оптической тканевой оксиметрии (ОТО). Он охватывает сегодня все наиболее перспективные области применения методов современной НМС в медицине. Новые технические решения, оптико-волоконный зонд и более развитое программное обеспечение позволяют проводить непосредственно в кабинете врача любой специализации комплексные in vivo (in situ) функциональные обследования пациентов, направленные на выявление тонких индивидуальных особенностей микрогемодинамики, нарушений метаболизма кислорода в системе микроциркуляции крови и динамики относительной концентрации ряда белков и окислительно-восстановительных ферментов (коллагена, липофусцина, порфирина) в обследуемом участке биоткани. Оптический зонд (оптоволоконный жгут) комплекса, используемый в качестве диагностического датчика, также приспособлен для работы через инструментальный канал эндоскопов, цистоскопов, бронхоскопов и т.п.
Основные определяемые и вычисляемые медико-биологические параметры:
- индекс перфузии тканей кровью (Im) в системе микроциркуляции как функция времени;
- функциональная пульсовая сатурация оксигемоглобина в артериальной крови микроциркуляторного русла (SpO2) как функция времени;
- функциональная тканевая сатурация оксигемоглобина в смешанной крови микроциркуляторного русла (StO2) как функция времени;
- относительный объем всех фракций гемоглобина (объем крови) в тестируемом объеме биоткани (Vb) как функция времени;
- индекс перфузионной сатурации кислорода в крови (StO2m) как функция времени;
- параметр удельного потребления кислорода в тканях (U) как функция времени;
- частотные ритмы регуляции параметров микрогемодинамики (миогенный ритм, нейрогенный, эндотелиальный и др.) при выполнении базового функционального теста;
- функциональные резервы в системе микроциркуляции крови и тип микроциркуляции крови в тканях пациента (нормоциркуляторный, гиперемический, ангиоспастический) при выполнении нагрузочных функциональных тестов с артериальной окклюзией;
- коэффициенты флюоресцентной контрастности биотканей (транскутановые индексы тканевого содержания вещества) при возбуждении флюоресценции в ультрафиолетовом (365 нм), зеленом (532 нм) и красном (635 нм) диапазонах длин волн, характеризующие относительные уровни накопления в тканях различных белков и окислительно-восстановительных ферментов клеток ткани (коллаген, эластин, NADH, флавопротеины, липофусцин, порфирины и др.).
Конструкция комплекса защищена патентом РФ № 2337608 и международной заявкой по процедуре PCT: PCT/RU2008/000275, Publishing No. WO/2008/140355. Держатель патента - ООО "НПП "ЛАЗМА"". Комплекс прошел все официальные процедуры технических и медицинских приемочных испытаний и получил 05.11.2009г. регистрационное удостоверение Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития за № ФСР 2009/05953, а также сертификат соответствия Госстандарта РФ № РОСС RU.ИМ18.В01611.
Основные области применения в медицине:
- Онкология и радиология: диагностика злокачественных перерождений, оценка кислородного статуса опухолей;
- Ангиология: объективизация микроциркуляции крови в тканях, оценка работы шунтов и капилляров;
- Эндоскопия: оценка и объективизация стадий эрозивно-язвенных и опухолевых процессов;
- Эндокринология: оценка степени тяжести трофических нарушений в конечностях при сахарном диабете;
- Профпатология: оценка сосудистых и трофических нарушений при вибрационной болезни и бронхо-легочных патологиях;
- Хирургия: выбор места забора (формирования) трансплантата, определение степени его жизнеспособности и приживляемости;
Многофункциональный лазерный диагностический комплекс "Мультиком":
Многофункциональный лазерный неинвазивный диагностический комплекс "Мультиком" был создан в 2015 г. совместно с ООО "Центр исследований и разработок "ЭОС-МЕДИКА"". Он является более многофункциональной и современной модификацией серии комплексов "ЛАКК". В комплекс "Мультиком" добавлен канал спектроскопии обратного рассеяния в белом свете, расширен спектральный диапазон до значений 270-950 нм, модифицированы оптические волокна, позволяющие теперь создавать равномерно засвечиваемый диагностический объем биоткани, а блок оптических фильтров перед спектрометром выполнен с возможностью плавной настройки оптической плотности каждого фильтра для преддиагностической калибровки сигнала и создания условий для единой метрологической настройки серии однотипных приборов. Конструкция комплекса защищена патентом РФ № 2657294 от 15.12.2016.
Основные определяемые и вычисляемые медико-биологические параметры:
Как и с комплексом "ЛАКК-М", в первую очередь с помощью комплекса "Мультиком" определяются коэффициенты флюоресцентной контрастности биотканей (транскутановые индексы тканевого содержания вещества) при возбуждении флюоресценции в ультрафиолетовом (365 нм), зеленом (532 нм) и красном (635 нм) диапазонах длин волн, характеризующие относительные уровни накопления в тканях различных белков и окислительно-восстановительных ферментов клеток ткани (коллаген, эластин, NADH, флавопротеины, липофусцин, порфирины и др.). Спектроскопия же обратного рассеяния в белом свете от 270 нм до 950 нм позволяет вычислять коэффициенты поглощения света тканями в этом спектральном диапазоне длин волн, определять кровенаполнение тканей и нормировать сигнал флюоресценции (индексы тканевого содержания вещества) на кровенаполнение по алгоритмам к.ф.-м.н. Разницыной И.А.
Основные области применения в медицине:
Области применения данного комплекса в целом соответствуют областям применения в медицине комплексов серии "ЛАКК". Одно из основных применений - онкология. Комплекс разрабатывался для прогноза радио- и химиочувствительности опухоли при химиолучевом лечении. Однако в связи с дополнительным каналом белого света открываются две новые области его применения - хирургия и дерматология.
- Онкология и радиология: прогноз радио- и химиочувствительности опухоли при химиолучевом лечении;
- Дерматология: оценка и прогноз минимальной эритемной дозы при УФ лечении заболеваний кожи;
- Хирургия: верификация типа ткани при хирургическом вмешательстве и инъекции стволовых клеток.
Прибор-тонометр с оценкой функции сосудов:
Тонометр с расширенными функциями (прототип) создан в 2017-2019 гг. совместно с ООО "Центр исследований и разработок "ЭОС-МЕДИКА"", ООО "ОДС-МЕД" и АО "Елатомский приборный завод". Тонометр предназначен для реализации комплексной неинвазивной диагностической технологии "Вазотест", позволяющей одновременно с измерением артериального давления за время порядка 8-10 минут провести экспресс-оценку основных параметров центральной и периферической гемодинамики. Конструкция прибора защищена серией патентов РФ. Измерения проводятся полностью в автоматическом режиме. Обследуются одновременно левая и правая стороны тела.
Основные измеряемые и вычисляемые медико-биологические параметры:
- Систолическое, диастолическое, среднее и пульсовое артериальные давления (САД, ДАД, СрАД, ПАД);
- Частота сердечных сокращений (ЧСС);
- Периферическое сосудистое сопротивление (ПСС);
- Скорость распространения пульсовой волны в аорте, а также на интервалах "плечо-рука" и "плечо-стопа" (СРПВ);
- Базовый тонус сосудов микроциркуляторного русла на руках и ногах;
- Реактивность системы микроциркуляции крови на нагрев и острую гипоксию;
- Индексы CAVI* - определение жесткости стенок аорты и периферических артерий рук и ног по формуле индекса CAVI.
Основные области применения в медицине:
- Эндокринология: оценка степени тяжести сосудистых поражений конечностей при сахарном диабете;
- Ангиология: объективизация микроциркуляции крови в коже конечностей, оценка работы шунтов и капилляров;
- Кардиология: оценка базового тонуса сосудов и реактивности системы микроциркуляции крови в коже конечностей при артериальной гипертензии;
- Сердечно-сосудистая хирургия: оценка гемодинамической значимости стенозов артерий конечностей и наличие критической ишемии конечностей.
<< Назад