УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНОЙ ОЦЕНКИ КРОВОТОКА В ГЛАЗНИЧНОЙ АРТЕРИИ И СОСУДАХ ПЕРЕДНЕЙ ЧАСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Устройство относится к медицине, а именно, к офтальмологии, и предназначено для проведения комплексного анализа состояния глазного кровотока в глазничной артерии и сосудах передней части головного мозга.
Комплексный анализ кровотока необходим для получения как можно более полной информации о кровоснабжении глаза и формирования на этой основе эффективных диагностических заключений.
В настоящее время для исследования кровоснабжения органа зрения известны реоофтальмография (Л.А. Кацнельсон Реография глаза. М.: Медицина; 1977. 120 с., Лазаренко В.И. Функциональная реография глаз. Красноярск: «Растр», 2000. 160 с.) и офтальмоплетизмография (А.Я. Бунин, Гемодинамика глаза и методы ее исследования. Москва: Медицина, 1971).
Эти контактные методы оценки пульсового объема крови во внутриглазных сосудах требуют установки датчика на перилимбальную область конъюнктивы с применением местной анестезии. Известен также транспальпебральный ультразвуковой метод - цветовое допплеровское картирование (Мачехин В.А., Влазнева И.Н. Исследование кровоснабжения глаза с помощью цветной ультразвуковой допплерографии. Сибирский национальный медицинский журнал. 2009. 4:100-103; Киселева Т.Н. Ультразвуковые методы исследования кровотока в диагностике ишемических поражений глаза. Вестник офтальмологии. 2004; 4: 3-5).
Кроме того, известны бесконтактные оптические методы - оптическая когерентная томография - ангиография (Курышева Н.И., Трубилина А.В., Маслова Е.В. Оптическая когерентная томография - ангиография и паттерн-электроретинография в ранней диагностике глаукомы. Новости глаукомы. 2017. 1:66-69) и лазерная допплеровская флоуметрия (Киселева Т.Н., Аджемян Н.А. Методы оценки глазного кровотока при сосудистой патологии глаза. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2015. 4: 4-10).
Вышеперечисленные транспальпебральные и оптические методы не позволяют дать комплексную оценку состояния кровотока в сосудах глаза, исследуя кровенаполнение каждого сосуда по отдельности. В то же время с помощью электроимпедансной методики исследования можно оценивать кровоснабжение не в отдельно взятых артериях, а в сосудистой системе глаза в целом. Существенными преимуществами электроимпедансного способа являются также отсутствие контакта с поверхностью глаза, небольшая продолжительность исследования (2-5 мин), мобильность и низкая себестоимость оборудования.
В настоящее время известны электроимпедансные способы, в том числе способы получения распределения импеданса в теле человека посредством неинвазивного электрического зондирования, расчетов и алгоритмов реконструкции (R. Patterson, "Electrical Impedance Tomography: Methods, History, and Applications (Institute of Physics Medical Physics Series)", Physics in Medicine and Biology. 2005. 10:2427-2428). В России широкое распространение получил метод реографии - электроимпедансный метод исследования пульсовых колебаний кровенаполнения сосудов различных органов и тканей, основанный на графической регистрации изменений полного электрического сопротивления тканей (Ронкин М.А., Иванов Л.Б. Реография в клинической практике. М.: МБН, 1997. - 403 с.). При исследовании головного мозга используют отведения, предложенные Х.Х. Яруллиным (Яруллин Х.Х. Клиническая реоэнцефалография. Л., "Медицина", 1967. - С. 68-88), что позволяет оценить кровенаполнение основных магистральных артерий: передней мозговой, средней мозговой, задней мозговой и позвоночной артерии. Недостатком этого способа является невозможность регистрации пульсового кровенаполнения глазничной артерии.
Известен способ транспальпебральной реоофтальмографии (Лужнов П.В., Шамаев Д.М., Иомдина Е.Н., Тарутта Е.П., Маркосян Г.А., Шамкина Л.А., Сианосян А.А. Транспальпебральная тетраполярная реоофтальмография в задачах оценки параметров системы кровообращения глаза. Вестник Российской академии медицинских наук. - 2015. - Т. 70. - №3. -С. 372-377.), предусматривающий использование устройства для крепления электродов при ее проведении (RU 153381, 11.12.2014). Способ предназначен для получения количественных показателей увеального глазного кровотока. Недостатком этого способа и устройства для его осуществления является невозможность одновременной оценки кровенаполнения глазничной артерии и мозговых артерий.
Задача полезной модели состоит в разработке устройства для комплексной оценки кровообращения в сосудах глаза и мозга, а именно в глазничной артерии, от которой ответвляются все сосуды глаза, и в сосудах передних отделов головного мозга, в том числе, внутренней сонной артерии, передней мозговой артерии и средней мозговой артерии.
Техническим результатом является возможность проведения комплексного анализа кровоснабжения глазничной артерии и сосудов передней части головного мозга для диагностики, в том числе ранней, нарушений гемодинамики при заболеваниях глаз и оценки эффективности их терапии.
Технический результат достигается за счет использования системы из шестнадцати электродов, позиционирующихся в соответствии с анатомическим расположением участков анализируемых сосудов (внутренняя сонная артерия, передняя мозговая артерия, средняя мозговая артерия и глазничная артерия).
Устройство представляет собой эластичную ленту с отверстиями для размещения 16 электродов, 12 из которых расположены на самой ленте, а 4 отверстия находятся на 4 пластинах, закрепленных на ней и выступающих за ее край. Лента имеет на краях пару застежек Velcro, обеспечивающих при необходимости изменение длины ленты.
Схематическое изображение устройства представлено на фиг. 1 и 2.
Фиг. 1 - (1) - эластичная лента с шестиугольным отверстием в центре, (2) - застежки Velcro на краях ленты, разделенные между собой выемкой в ленте, (3) - закрепленные на ленте и выступающие за ее край пластины с отверстиями для электродов, (4) - отверстия для электродов.
Фиг. 2 - предпочтительные размеры устройства.
Застежки Velcro на краях ленты обеспечивают при необходимости изменение длины ленты в соответствии с антропометрическими данными головы испытуемого и необходимый уровень прижатия устройства к голове пациента. Пара застежек Velcro расположена на левом и правом концах ленты, конструктивно они разделены между собой выемкой в ленте, предпочтительно, шириной 10,0±1,0 мм, что позволяет регулировать натяжение ленты раздельно по верхнему и нижнему ее краю, избегая тем самым эффекта перекашивания ленты при фиксации ее на голове испытуемого. В результате периметр ленты в застегнутом состоянии может варьироваться в диапазоне 550-600 мм и выбирается индивидуально для каждого обследуемого. Расстояние между отверстиями электродов может составлять 20,0±2,0 мм. Места крепления крайних электродов с левой и правой стороны ленты (по четыре электрода с каждой стороны) предназначены для регистрации пульсового кровенаполнения внутренней сонной артерии, передней мозговой артерии и средней мозговой артерии. Отверстия для крепления электродов могут иметь диаметр ∅7,0±0,7 мм. Каждое отверстие для крепления электрода может быть снабжено изоляционным ограничителем, позволяющим крепить многоразовые металлические электроды.
На ленте закреплены четыре пластины (3), изготовленные, например, из АБС-пластика (акрилонитрилбутадиенстирол). Места расположения пластин в устройстве выбраны в соответствии с анатомическим расположением глазничной артерии. Каждая пластина может быть расположена на расстоянии 25,0±2,5 мм от горизонтальной оси симметрии ленты. В каждой пластине расположено по два отверстия для фиксации электродов, одно из которых вынесено за контур ленты, а другое совпадает с соответствующим отверстием на ленте. Отверстия для крепления электродов, предпочтительно, имеют диаметр ∅7,0±0,7 мм. Каждое отверстие электрода может быть снабжено изоляционным ограничителем в случае крепления многоразовых металлических электродов.
Устройство используется следующим образом: устройство с расположенными в нем электродами, укрепленными на эластичной ленте и ее пластинах, устанавливают на голове пациента в периорбитальной области (на закрытый глаз). Расположение пластин определяется в соответствии с носовой костью пациента - пластины должны быть помещены на расстоянии 15±3 мм от носовой перегородки. Далее фиксация на голове пациента осуществляется с помощью застежки Velcro эластичной ленты. После этого устройство готово к работе и дальнейшему подключению устройства регистрации электроимпедансных сигналов.
При использовании устройства возможно одновременно получать количественные показатели кровенаполнения глазничной артерии и кровенаполнения сосудов передней части головного мозга.
Пример схемы позиционирования электродов при использовании устройства для исследования левого полушария головного мозга представлен на фиг. 3. Схема для исследования правого полушария симметрична относительно сагиттальной плоскости.
Пример. Испытуемый Н., 29 лет, офтальмопатология отсутствует.
Проведена регистрация реографических сигналов при расположении электродов, показанном на фиг. 3. Результаты использования устройства с таким расположением ленты с электродами показали соответствие теоретическим расчетам, полученным на основе математической модели (Shamaev D.M., Luzhnov P.V., Iomdina E.N. Modeling of ocular and eyelid pulse blood filling in diagnosing using transpalpebral rheoophthalmography. EMBEC&NBC 2017, IFMBE Proceedings 65: 1000-1003) для реоофтальмографических исследований. Значение показателя базового импеданса при исследовании кровенаполнения глазничной артерии было на 33% выше, чем при исследовании переднего отдела глаза по методике транспальпебральной реоофтальмографии. Этот результат согласуется с теоретической оценкой, которая дает увеличение показателя базового импеданса в рассматриваемом случае в диапазоне 30-42%.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает возможность проведения многоканальных электроимпедансометрических исследований в офтальмологии с одновременной оценкой без контакта с поверхностью глаза кровоснабжения в глазничной артерии, а также в сосудах передней части головного мозга, что может иметь большое значение в клинической практике - для диагностики заболеваний глаз и контроля эффективности их лечения.