ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КРОВОТОКА В МИКРОЦИРКУЛЯТОРНОМ РУСЛЕ

ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КРОВОТОКА В МИКРОЦИРКУЛЯТОРНОМ РУСЛЕ
Полезная модель относится к медицинской технике и может применяться для исследования кровотока в микроциркуллторном русле, в частности для измерения давления в артериальном звене кровеносного микроциркуляторного русла, для изучения реакции сосудов на тепло, для определения кровенаполнения в различных отделах кровеносного микроциркуляторного русла. Это имеет большое значение при лечении внутренних болезней - в реаниматологии, хирургии, травматологии, неврологии, а также физиотерапии, дерматологии, косметологии.
Известен Датчик пульсовой волны кровотока по описанию изобретения к патенту Российской Федерации № 2013076 класс МПК А 61 В 5/026, 5/02, опубликовано в БИ № 10 30.05.94г. (1).
Данный прибор предназначен для регистрации пульсовой волны потока крови в пальце пациента. Прибор содержит светоизлучающий элемент 1, фотоприёмный элемент 2, установленные в пространстве с интервалом между собой, и усилитель 3 постоянного тока. Вход усилителя подключён к выходу измерительного моста, состоящего из фотоприёмного элемента 2 и резисторов 4,5,6. Выход усилителя подключён к светоизлучающему элементу 1.
Данный датчик работает следующим образом.
После включения напряжения первоначально свечение светоизлучающего элемента мало, так как весь свет от него, почти без поглощения, попадает на фотоприёмный элемент. В результате отрицательной обратной
А 61 В 5/026, 5/02
связи свечение светоизлучающего элемента снижается до определённого минимума.
После появления пальца пациента в пространстве между светоизлучающим и фотоприёмным элементами свечение светоизлучающего элемента усиливается и сохраняется стабильным на заданном уровне. Этот уровень задаётся резисторами 4,5,6.
При меньшей светопроницаемости пальца свечение светоизлучающего элемента будет сильнее, при большей светопроницаемости пальца свечение светоизлучающего элемента за счёт обратной связи уменьшается.
Переменную составляющую напряжения сигнала из-за большой инерционности светоизлучающего элемента 1 обратная связь почти не ослабляет. В случае, когда будет использован светоизлучающий элемент с малой инерционностью может быть использована простейшая последовательная корректирующая цепь, например, КС-цепь с большой постоянной времени.
Стабилизация рабочей точки фотоприёмного элемента 2 даёт возможность регистрировать пульс волны кровотока разных пациентов с учётом их индивидуальных особенностей. Кроме того, при отсутствии пальца в интервале между светоизлучающим и фотоприёмным элементами ток, протекающий через светоизлучающий элемент минимален, что ведёт к уменьшению потерь энергии и повышению надёжности работы светоизлучающего элемента.
Вместе с тем, данный датчик имеет и ряд недостатков. Например, при исследовании пульсовой волны кровотока в данном приборе (датчике) часть светового потока при прохождении через ткани пальца пациента поглощается не достигая фотоприёмного элемента,
что снижает точность измерения. Кроме этого, прибор имеет узкую сферу применения, а именно измерение лишь пульсовой волны кровотока
Целью при разработке и создании предлагаемого прибора для исследования кровотока в микроциркуляторном русле является повышение точности проводимого измерения, а также измерение и исследование кровотока, основываясь на улавливании фотоприёмным элементом лишь рассеянных и отражённых в ткани пациента потока света от светоизлучающего элемента. При этом, исследование кровотока можно проводить на любой части поверхности тела пациента.
Указанная цель достигается следующим образом.
Предлагаемый прибор содержит светоизлучающий и фотоприёмный элементы, но в отличие от наналога, к светоизлучающему элементу подсоединён реостат, а к фотоприёмному элементу подсоединён милливольтметр, а между светоизлучающим и фотоприёмным элементами установлена тепло-светоизолирующая прокладка и расположены они в одной плоскости, по которой прибор устанавливается на поверхность тела пациента.
При этом, фотоприёмный элемент снабжён ещё по меньшей мере прямоугольной рамкой размером по меньшей мере 0,5 см , позволяющей фотоприёмному элементу принимать лишь рассеянный и отражённый в ткани пациента поток света от светоизлучающего элемента, а рамка фотоприёмного элемента должна быть прижата к поверхности тела пациента с
усилием по меньшей мере 200г/см посредством спиральной пружины, установленной в рукоятке данного прибора.
В качестве близкого аналога предлагаемому прибору можно принять Датчик пульсовой волны кровотока по патенту РФ № 2013076 (1).
На представленном чертеже изображён схематично предлагаемый прибор для исследования кровотока в микроциркуляторном русле.
Предлагаемый прибор состоит из следующих узлов и деталей. Датчик-излучатель 1 выполнен в форме стержня-рукоятки, в нижней части которой укреплён светоизлучающий элемент 2, это лампочка накаливания напряжением 1,2 В, а также фотоприёмный элемент 3.
Между светоизлучающим элементом 2 и фотоприёмным элементом 3 укреплена тепло- светоизолирующая прокладка 4 и все они расположены в одной плоскости, по которой устанавливаются на поверхность тела (ткани) 5 пациента. К светоизлучающему элементу 2 подсоединён реостат 6, который подсоединён к батарейному блоку питания 7. Реостат 6 предназначен для регулирования накала спирали светоизлучающей лампочки 2. К фотоприёмному элементу 3 подсоединён милливольтметр 8, предназначенный для измерения показаний фотоприёмного элемента 2 при различных значениях светового потока, поступающего на фотоприёмный элемент.
Фотоприёмный элемент 3 снабжён, например, прямоугольной рамкой, площадью, например, 0,5 см , которая при использовании прибора плотно
прижимается к поверхности тела пациента с усилием, например, 200г/с г. А это обеспечивает возможность принимать фотоприёмным элементом рассеянный и отражённый в ткани пациента поток света от светоизлучающего элемента 2 более полно и концентрировано без рассеивания в открытом пространстве.
На стержень-рукоятку 1 по свободной посадке установлена втулка-рукоятка 9, выполненная из прозрачного прочного пластика, которая (рукоятка 9) зафиксирована в продольном направлении на определённый ход винтом 10. На втулке-рукоятке 9 нанесены деления, а на стержне-рукоятке 1 нанесена стрелка, по которым пользователь определяет усилие, прилагаемое рукой на втулку-рукоятку 9 при прижатии датчика-излучателя 1 к поверхности тела пациента с усилием не более 200г/см . А это усилив создаёт спиральная пружина 11, установленная во втулку-рукоятку 9.
Предлагаемый прибор для исследования кровотока в микроциркуляторном русле работает следующим образом.
Р
таким образом, чтобы светоизлучающий элемент 2 и прямоугольная рамка фотоприёмного элемента 3 были прижаты с усилием, например, ЕООг/ом2.
Светоизлучающий элемент (лампа) 2 генерирует световой поток, который проникает в кожу и ткань пациента на определённую глубину, зависящую от преобладающего спектра излучения.
При распространении светового потока в тканях 5 пациента неизбежно происходит одновременно отражение, рассеивание и частичное поглощение света тканями пациента. Так как фотоприёмный элемент расположен в одной плоскости со светоизлучающим элементом 2, то фотоприёмный элемент 3 может принять только рассеянный и отражённый в тканях 5 световой поток (энергию), но не поглощённую.
При спектре излучения близком к спектру поглощения гемоглобина кровенаполнение ткани пациента является основным фактором, влияющим на освещённость фотоприёмного элемента 3.
При укорочении световой волны большую роль играет гидратация тканей и неоднородность ткани пациента (количество границ раздела сред).
Энергия потока светового и теплового излучения светоизлучающего элемента 2 вызывает локальный разогрев ткани. Так как светоизлучающий элемент окружён (изолирован) тепло- светоиэолирующей прокладкой 4, то при стандартной (определённой заданной) экспозиции ткань 5 получает также определённое количество тепла вне зависимости от условий окружающей среды, то-есть нет потерь в окружающую среду. А это повышает точность измерений (проб) прибора. При этом, световой поток от светоизлучающего элемента 2 таков, что до фотоприёмного элемента 3 доходит поток света рассеянный и отражённый только в поверхностных слоях исследуемой ткани пациента.
за втулку-рукоятку 9, а датчик-излучатель 1 упирается в поверхность кожи пациента. Производится дозированный нажим на втулку-рукоятку 9, а пружина сжатия 11 оказывает сопротивление. При этом, метка (стрелка) на стержне-рукоятке 1, проецируясь на шкалу, нанесённую на стенку втулки-рукоятки 9 показывает заданное необходимое дозированное усилие давления датчика на поверхность тела - на ткань 5 пациента.
Возможности исследований предлагаемым прибором. 1.У здорового человека кровеносные сосуды под воздействием тепла расширяются. С помощью данного прибора можно выявить скорость и выраженность данной реакции.
2.Прибор позволяет количественно представить выраженность дермографизма при раздражении кожи, проведённом в стандартных температурных условиях, при стандартной силе раздражения.
3.Прибор позволяет определить давление в микроциркуляторном русле, систолическое и диастолическое кровенаполнение. Соотношение полученных величин является критерием перфузии в артериальном и венозном звене микроциркуляторного русла.
Предлагаемый прибор позволяет проводить следующие виды исследований .
А. Тепловая проба.
1этап. Датчиком-излучателем 1 прибор устанавливается на поверхность исследуемой ткани пациента (кожа, слизистая, раневая поверхность и т.д.) под прямым углом.
2этап. Рукой оказывается лёгкое нажатие на торец втулки-рукоятки 9. Давление на поверхность тела пациента должно быть 200г/см . Данная сила давления достигается при совмещении риски-стрелки на стержне-рукоятке 1 с соответствующей риской на втулке-рукоятке 9, градуированной на 200г/см2. При этом, достигается стандартное давление
показания прибора (данный этап необходим для поправки на естественную освещённость). Этим можно пренебречь при небольшой освещённости помещения или если нет необходимости в очень точных измерениях.
3этап. Прибор включается на две минуты. Сразу после включения фиксируется показание милливольтметра 8.
4этап. Перед выключением прибора вновь фиксируется показание милливольтметра 8. 6 зависимости от кровенаполнения ткани пациента изменяется освещённость фотоприёмного элемента 3 и соответственно показание милливольтметра 8. По разности показаний милливольтметра можно судить об изменении кровенаполнения ткани под воздействием тепла. Измерение проводится с использованием светового излучения, часть спектра которого близка к спектру поглощения гемоглобина, а часть спектра представлена инфракрасным излучением.
Б. Определение давления в артериальном звене микроциркуляторного русла.
1этап. Датчиком-излучателем 1 прибор устанавливается на поверхность исследуемой ткани пациента (кожа, слизистая, раневая поверхность и т.д.) под прямым углом без нажима.
2этап. Аппарат включается. Фиксируется показание милливольтметра 8. Затем рукой оказывается лёгкое нарастающее давление на прибор до прекращения колебаний стрелки на приборе во время систолы и диастолы. Стрелка перестаёт колебаться когда давление извне становится больше, чем давление внутри кровеносного сосуда. Что соответствует моменту сдавления сосудов артериального звена микроциркуляторного русла и прекращению поступления крови во время систолы в ткань пациента. Фиксируются показания на шкале индикатора давления.
Измерение проводится с использованием светового излучения, основная часть спектра которого близка к спектру поглощения гемоглобина. Интерпретация результатов. Давление, прилагаемое к ткани
пациента и, определяемое по шкале индикатора давления в момент прекращения колебаний стрелки, практически равно давлению в артериальном звене микроциркуляторного русла.
В. Проба о вытеснением крови в микроциркулятррном русле.
1 этап. Датчиком-излучателем 1 прибор устанавливается на поверхность исследуемой ткани пациента (кожа, слизистая, раневая поверхность и т.д.) под прямым углом. Снимается показание милливольтметра 8. Ј этап. Производится давление рукой на прибор до прекращения пульсации, снимаются показания милливольтметра.
3 этап. Производится давление на прибор до прекращения роста показаний милливольтметра. Снимаются показания милливольтметра. Интерпретация результатов исследования. Разность между показаниями милливольтметра на первом и втором этапах характеризует количество вытесняемой крови в микроциркуляторном русле. Разность между показаниями милливольтметра на втором и третьем этапах характеризует количество крови, оставшейся в ткани пациента.
Пояснения к сфере применения прибора.
1). При гипертонической болезни 2-3 степени сосуды реагируют на тепло либо недостаточным расширением либо парадоксально спазмом. При гипертонической болезни 1-й степени реакция сосудов на тепло сохраняется и заключается в расширении сосудов. Е). При нейро-циркуляторной дистонии по гипертензивному типу, гипертиреозе, реакция сосудов сохранена или усилена. Показания прибора могут быть использованы с целью дифференциации диагноза, как критерий степени гипертонической болезни. Для определения тактики лечебной физкультуры и тепловых процедур. 3). Прибор может быть использован для диагностики диссеминированного внутрисосудистого свёртывания (ДВС) сиидрома, сущность которого состоит в склеивании эритроцитов (клеток красной крови), образовании
микротромбов и остановки капиллярного кровообращения) коротковолнового излучения.
Признаки диссеминированного внутрисосудистого свёртывания синдрома:
1)уменьшение интервала между показаниями милливольтметра в систолу (сокращение сердечной мышцы) при наполнении артериол и в диастолу (расслабление сердечной мышцы) уменьшении наполнения артериол;
2)значительное уменьшение показаний милливольтметра при применении
излучения преимущественно короткого спектра, при склеивании эритроцитов происходит уменьшение способности ткани человека рассеивать световой поток, а поглощение остаётся прежним, следовательно, освещённость фотоприёмного элемента снижается, поэтому снижаются показания милливольтметра;
3)увеличение количества невытесняемой крови при пробе с вытеснением крови;
4)снижение давления в артериальном звене микроциркуляторного русла.
Г. Определение характера и выраженности дермографизма кожи пациента.
Показания прибора при определении дермографизма кожи (реакции кожи на механическое раздражение) могут служить критерием симпатотонии (преобладает реакция со стороны симпатической части вегетативной нервной системы) и вегетотонии (преобладают реакции со стороны парасимпатической части вегетативной нервной системы).
Предлагаемый прибор для исследования кровотока в микроциркуляторном русле может быть использован в хирургической практике, травмотологии, косметологии для выявления степени и характера кровоснабжения тканей, а именно:
1) для раннего выявления дефектов репонации (восстановления целостности ткани пациента); Е) при уменьшении артериального притока при сохранении оттока - пока.волново, г,
зания милливольтметра возрастают, а давление достаточное для прекращения пульсации снижается;
3)при венозном застое понижается показание милливольтметра;
4)при сочетании снижения притока крови и венозного оттока снижаются показания милливольтметра и давление достаточное для прекращения пульсации;
5)при сочетании повышенного притока крови и нормального венозного оттока снижаются показания милливольтметра и повышается давление достаточное для прекращения пульсации.
Таким образом, предлагаемый прибор обладает наиболее важными преимуществами перед аналогом, а именно:
1. становится возможным изучать кровообращение в отдельных частях кровеносного русла;
Ј. позволяет измерить давление в артериальном звене микроциркуляторного русла;
3.конструкция прибора позволяет проводить исследование при стандартных параметрах температуры и давления под прибором на теле пациента;
4.возможно использование прибора в любой точке кожного покрова, слизистой, поверхности раны или язвенного дефекта, а также на тканях внутренних органов во время хирургической операции;
5.антропометрические данные и индивидуальное строение тела пациента не влияют на показания прибора;
6.возможно изучать особенности кровообращения избирательно в микроциркуляторном русле, а не фиксировать интегральные показатели в сосудах различного диаметра в отличие от импедансных методик и сцинтиографии;
сцинтиографии, где используются радиоактивные изотопы;
9.низкая стоимость прибора;
10.простота проведения процедуры исследования.
Литература: 1. Датчик пульсовой волны кровотока по описанию изобретения к патенту РФ № 8013076, класс МПК А 61 В 5/026, 5/02, опубликовано в БИ  10 30.05.94г.