СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ОБЪЕМНЫМИ КРОВОТОКАМИ В ПАРНЫХ ОРГАНАХ ИЛИ ПАРНЫХ "ОБЛАСТЯХ ИНТЕРЕСА"
METHOD FOR DETERMINING RELATION OF BLOOD FLOWS IN PAIRED ORGANS OR PAIRED REGIONS OF INTEREST

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике состояния микроциркуляции крови в конечностях пациента радиоизотопным методом.
В настоящее время клиника испытывает необходимость определения величин кровотока в органах или тканях. Решению этого вопроса посвящены работы многих исследователей: Meier P. and Zierler K.L. (1954), В.Л. Фролов с соавт.(1980), Todo Y. et al. (1986), Parkin A. et al. (1986), Peters A. et al. (1987) и др. Однако предпосылки, представленные в работах этих авторов, а именно: необходимость мгновенной или "болюсной" инъекции индикатора в кровеносное русло (Newman E.V. et al. - 1951), быстрота его смешивания с кровью (Todo Y. et al. - 1986, Parkin A. et al. - 1986, Peters A. et al. 1987 и др.), трудности работы с коррекцией рециркуляции индикатора (Meier P. and Zierler K.L. - 1954) не удовлетворяют требованиям современной клиники.
Основы вычисления объемного кровотока в конечностях пациента радиоизотопным методом заложены Stewart G.N. в конце XIX и начале XX века (The pulmonary circulation time, the quantity of blood in the lungs and the output of the heart. - Am. J. Physiol., 1921, v.58, p.20-44). В частности, объемный кровоток Q вычисляется по формуле:
Q=V/MTT,
где V - объем крови в "области интереса"; МТТ - среднее время движения индикатора в пределах избранной области органа или ткани.
Однако, при отсутствии возможности измерений объема циркулирующей крови абсолютные значения кровотока в мл/мин получить невозможно.
Известен также способ исследования кровотока венозного русла нижних конечностей с вычислением линейной скорости и его процентного соотношения в избранных ROIs (Патент RU 2110210 C1, 1998).
99m
Однако в этом способе исследования выполнены с использованием анализа распределения в русле легочной артерии Tc-макроагрегатов альбумина сыворотки человека. Иными словами, дается информация не о величинах движения крови в зоне интереса, так как о перемещении крови в каком-либо участке сосудистого русла можно судить только на основании анализа ее динамики, т.е. регистрировать, например, зависимость изменений скорости счета или плоскостные характеристики крови во времени.
Наиболее близким способом по совокупности признаков к заявляемому объекту является способ анализа кровотока в конечностях радионуклидным методом, предусматривающий внутривенное введение радионуклида (индикатора) с регистрацией излучения гамма-камерой с построением зависимости «радиоактивность-время» и вычислением искомого соотношения (патент US 0655432, 2005), который был выбран нами в качестве прототипа.
Существенным недостатком в этом способе является недоучет индикатора, находящегося в ROI, а также индикатора, уходящего из нее (ROI) в то же самое время, что снижает точность способа. Дело в том, что необходимо учитывать как индикатор, находящийся в данный момент в «поле зрения» детектора, так и индикатор, проходящий в «поле зрения» детектора по артериальной системе и уходящий из него - по венозной системе.
1
2
1
2
Целью изобретения является повышение точности измерений. Она достигается тем, что в способе определения соотношения между объемными кровотоками в парных органах или парных «областях интереса» методом радионуклидной диагностики предусматривается внутривенное введение радионуклида (индикатора) с регистрацией излучения гамма-камерой с построением зависимости «радиоактивность-время» и вычислением искомого соотношения, пациенту перед началом исследования в локтевую или иную вену предплечья устанавливают микрокатетер с двухходовым краном, к которому крепят два шприца, один из которых содержит искомый индикатор, объем которого не должен превышать 0,3-0,5 мл, а другой - физиологический раствор; сразу после введения индикатора в катетер, его «проталкивают» далее физиологическим раствором из второго шприца, а зависимости «радиоактивность-время» нормируются на площадь избранных «областей интереса» y1(t)/S, y2(t)/S с построением исходных кривых «радиоактивность-время» y1(t), y2(t), которые аппроксимируются ортогональными полиномами α1(t), α2(t) в виде параметрической кривой ψ[α1(t), α2(t)], на которой выбирается прямолинейный участок между точками t и t, для дальнейшей линейной аппроксимации, которая проводится методом наименьших квадратов и представляется прямой
y=kx+b,
где y - аппроксимированная радиоактивность в 1-й «области интереса»,
x - аппроксимированная радиоактивность во 2-й «области интереса»,
k=tgα, где α - угол наклона прямой линии к оси абсцисс,
b - отрезок на оси y от начала системы координат до точки пересечения прямой с осью y,
а искомое соотношение определяется как
1
где Q - объемный кровоток (мл/мин) в 1-й области интереса»,
2
Q- объемный кровоток (мл/мин) во 2-й «области интереса».
Способ определения соотношения между объемными кровотоками в парных органах или в парных «областях интереса» методом радионуклидной диагностики предусматривает проведение следующих последовательных операций:
1) пациенту в локтевую или иную вену предплечья устанавливают микрокатетер с двухходовым краном (браунюлю), к которому крепят два шприца, один из которых содержит искомый индикатор (его объем не должен превышать 0,3-0,5 мл), а другой - физиологический раствор. До фиксации шприца с индикатором к катетеру его помещают в защитный кожух, обеспечивающий во время манипуляций с ним существенное снижение облучения медицинского персонала. Сразу по окончании введения индикатора в катетер его «проталкивают» далее физиологическим раствором из второго шприца, что формирует «болюсное», т.е. компактное продвижение индикатора до избранной «области интереса»;
1
2
1
2
исходная информация (рис.1) - кривые "радиоактивность-время" y1(t), y2(t), полученные из "областей интереса" над стопами правой и левой нижних конечностей. Иными словами, кривые «радиоактивность-время» нормируются на площадь избранных «областей интереса» y1(t)/S. y2(t)/S с получением кривых φ(t) и φ(t);
2) исходные кривые «радиоактивность-время» y1(t) и y2(t) аппроксимируются ортогональными полиномами α1(t), α2(t);
1
2
3) вновь полученная графическая информация [α1(t), α2(t)] представляется в виде параметрической кривой, под которой понимается функция ψ[α1(t), α2(t)]. Иными словами (рис.2) - на параметрической кривой выбирают прямолинейный участок, между точками t и t, для дальнейшей линейной аппроксимации.
Линейная аппроксимация проводится методом наименьших квадратов и представляется прямой линией: на (рис.3) представлен график прямой линии, аппроксимирующей участок параметрической кривой - y=kx+b, где
y - аппроксимированная радиоактивность в 1-й «области интереса»,
x - аппроксимированная радиоактивность во 2-й «области интереса»,
k=tgα, где α - угол наклона прямой линии к оси абсцисс,
b - отрезок на оси y от начала системы координат до точки пересечения прямой с осью y.
Искомое соотношение определяется как
1
где Q - объемный кровоток (мл/мин) в 1-й «области интереса»,
2
Q - объемный кровоток (мл/мин) во 2-й «области интереса».
Этот алгоритм работает в том случае, если 1-я «область интереса» принята за область, с которой сравнивают искомую «область интереса».
1
2
Если за такую область принята 2-я «область интереса», то D=(1-k)·100%, где k=Q/Q.
Таким образом, измеряемая величина D - процент отличия объемного кровотока в стопе или голени исследуемой конечности относительно величины данного показателя в соответствующем сегменте контрлатеральной конечности.
Далее (рис.4) представлен алгоритм величин соотношения объемных кровотоков в парных органах или парных "областях интереса".
Клиническое использование способа оценки кровоснабжения в парных органах или парных "областях интереса".
1. На основе представленной методологии в представленных здесь конечностях формируется кривая зависимости "радиоактивность-время".
2. Анализ кривой обеспечивает определение объемного кровотока в области интереса исследуемой конечности относительно этого показателя в контрлатеральной конечности.
3. Сопоставление амплитуд конечной части кривых "радиоактивность-время", находящихся в состоянии равновесия, создает условия вычисления относительных объемов крови;
4. Получаемые величины кровоснабжения в сегменте исследуемой конечности оцениваются в процентах по отношению к подобного рода показателям в контрлатеральной конечности.
В качестве примера представлено обследование больного Л-в, 56 лет, страдающего критической ишемией левой стопы (рис.5).
В статической форме сцинтиграммы хорошо видны правая (п) и левая (л) ноги больного. В динамической форме (внизу и слева) ноги представлены в виде ежесекундных изображений: в течение первых 16 секунд видны лишь "намеки на присутствие" правой ноги.
Соответственно, подобного рода информация свидетельствует о наличии выраженной воспалительной реакции в левой ноге. Причем, эта реакция сосредоточена, в основном, в левой стопе: вблизи ее пальцев находится круглый участок белого цвета (стрелка), фиксирующий язву.
Естественно, при анализе кривых "радиоактивность-время" кривая левой стопы существенно более выражена в сравнении с аналогичным участком правой стопы: величина кровотока в левой стопе (л) преобладала над соответствующим кровотоком в правой стопе на 319% (в 3,2 раза), а объем крови - на 150% или в 1.5 раза.
Литература.
1. Meier P. and Zierler K.L. On the theory of the indicator-dilution method for measurement of blood flow and volume. J. Appl. Physiol., 1954, v.6, p.731.
2. Parkin A., Robinson P.G., Wiggins P.A., Levenson S.H., Salter C.P., Mattehews I.F., Ware F.M. The measurement of limb blood flow using technetium-labelled red cells. Br. J. Radiol., 1986, v.59, p.493-407.
3. Peters A.M., Brown J., Hartnell G.G., Myers M.J., Haskel C, Lavender J.P. Non-invasive measurement of renal blood flow with 99m-Tc-DTPA: comparison with radioabelled microsheres. Cardiovasc. Res., 1987, v.21, p.830-834.
4. Todo Y., Tanimoto M., Yamamoto Т., Iwasaki T. Radionuclide assessment of peripheral hemodynamics: a new technique for measurement of forearm blood volume and flow. J. Nucl. Med., 1986, v.27, p.192-197.
5. Фролов B.K., Коптев И.В. Радионуклидные измерения величины объемного кровотока в голенях. Мед. радиология, 1980, №1, стр.24-28.