ангиосканирование сосудов что это
Ангиосканирование сосудов что это
Александр Сергеевич Парфенов
Метод оценки артериальной функции (состояние эндотелия и жесткости артериальной стенки) разработан доктором медицинских наук, профессором Парфеновым Александром Сергеевичем. В основе данного метода кардиологического обследования находится фотоплетизмографический принцип регистрации пульсовой волны объема как в покое, так и при проведении функциональных тестов (проба с реактивной гиперемией, дыхательная проба, фармакологические пробы). Данный подход позволяет получать чрезвычайно важные клинические данные о состоянии артериального русла испытуемого, но при этом не требует специальной подготовки оператора, проводящего эти измерения. Для правильной работы программно-аппаратного комплекса «АнгиоСкан-01» достаточно только установить оптический датчик на концевую фалангу указательного пальца. Ангиосканирование с использованием этого прибора позволяет осуществлять оценку следующих параметров:
Работа над созданием метода оценки состояния эндотелиальных клеток А.С.Парфеновым была начата еще во время его работы заведующим лабораторией новых методов исследования в НИИ физико-химической медицины Министерства здравоохранения РФ (дир. академик Ю.М.Лопухин). В то время основное внимание было уделено изучению специализированных эндотелиальных клеток, так называемой ретикулоэндотелиальной системы. В лаборатории в 1996 году под руководством А.С.Парфенова была выполнена кандидатская диссертация по разработке метода оценки ретикулоэндотелиальной системы. В успешно защищенной в 1998 году докторской диссертации А.С.Парфенова «Реология атеросклероза» методу оценки функции ретикулоэндотелиальной системы была посвящена глава исследования.
Во время работы в США – 2001 – 2004гг. в университете штата Мэриленд и биотехнологическом центре А.С.Парфеновым были выполнены исследования по оценке взаимосвязи эндотелиальных и гладкомышечных клеток артериальной стенки. За время работы в США А.С.Парфеновым было опубликовано 12 работ, в которых основное внимание было уделено разработке новых методов диагностики.
Основная работа по внедрению метода оценки функции эндотелия в клиническую практику была начата в России в 2005 году. В 2006 году была подана заявка на патент России и РСТ заявка. В настоящее время имеется патент России и продолжается патентование в США и странах Евросоюза.
В 2007 году Александр Сергеевич Парфенов с прототипом прибора для ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний стал первым победителем телевизионного конкурса: «Фабрика мысли. Идея для России». В 2008 году А.С.Парфеновым был выигран конкурс на выполнения НИОКР «Разработка устройства для ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний («Заказчик» Департамент науки и промышленной политики Правительства Москвы, «Пользователь» Департамент здравоохранения). С этого времени начато активное сотрудничество с компанией «ФИТОН» по разработке и подготовке к серийному производству прибора «АнгиоСкан-01». В конце 2008 года на диагностический комплекс «АнгиоСкан-01» были получены разрешительные документы.
В настоящее время доктор медицинских наук, профессор А.С.Парфенов является ведущим научным сотрудником гематологического научного центра РАМН, где на базе кардиологического отделения (заведующий отделением профессор В.М.Емельяненко) проводятся дальнейшие исследования по разработке новых методик кардиологического обследования и совершенствование прибора «АнгиоСкан-01».
Ангиосканирование: физические основы метода и измеряемые параметры
В основе разработанных методов и устройств заложен контроль состояния артериальной функции (жесткости стенки артерий и дисфункции эндотелия). Для проведения ангиосканирования используются оптические сенсоры, работающие в ближней инфракрасной области, позволяющие надежно регистрировать пульсовую волну объема.
Схематическое изображение оптического сенсора, установленного на концевой фаланге пальца. Инфракрасное излучение проходит через всю толщину пальца и регистрируется с помощью фотодетектора, который преобразует свет либо в напряжение (преобразователь свет/напряжение) или частоту (преобразователь свет/частота).
Первичный сигнал, который используется для дальнейшего анализа и обработки представляет собой фотоплетизмограмму. Фотоплетизмограмма (ФПГ) – неинвазивный сигнал, определяемый пульсовыми изменениями объема крови в тканях. Данные фотоплетизмографии наиболее тесно коррелируют с результатами, полученными при проведении венозной окклюзионной плетизмографии. Однако, между этими методами существуют и различия, определяемые тем, что датчик венозного окклюзионного плетизмографа, регистрирует пульсовое увеличение объема всей ткани на участке конечности, где установлен датчик растяжения.
Одновременная запись кривой артериального давления и ФПГ сигнала. В нижней части рисунка представлен пример кривых, где отчетливо видно влияние акта дыхания, как на кривую давления, так и ФПГ.
ФПГ внешне очень сходна с пульсовой волной давления. В отличие от пульсовой волны давления, которую возможно зарегистрировать только инвазивно, при кардиологическом обследовании с размещением датчика давления непосредственно в просвете артерии, ФПГ позволяет получать информацию с помощью датчика размещенного на поверхности кожи испытуемого. Сигнал регистрируется либо в режиме прохождения фотонов через ткань от источника света к фотоприемнику, либо в режиме отражения – свет отражается от ткани назад в направление фотоприемника. В первом случае сенсор устанавливается на область концевой фаланги пальца или мочки уха, во втором – на любой участок поверхности кожи с помощью адгезионного слоя. Сенсор, работающий в режиме прохождения света, имеет лучшее соотношение сигнал/шум и наиболее часто используется в пульсоксиметрах. Отражательный сенсор имеет два основных достоинства: нет ограничений по месту установки, практически отсутствует сдавливание участка ткани. В тех случаях, когда необходимо мониторировать сигнал в течении длительного времени (наблюдение за пациентом в палате интенсивного наблюдения) отражательный сенсор имеет существенные преимущества, так как датчики выполненные в виде «прищепки» необходимо через несколько часов работы их расположение. В случаях кратковременных (несколько минут) измерений сенсоры, работающие в режиме прохождения света наиболее оптимальны.
Пример записи сигнала, зарегистрированного с концевой фаланги указательного пальца руки. На врезке показан оптический сенсор и микрофотография сосудов области регистрации сигнала.
Для оценки состояния эндотелиальной функции применяются как функциональные (окклюзионная), так и фармакологические пробы. В разработанных нами приборах, большое внимание было уделено простоте их применения и исключение влияние оператора на результаты теста, что позволяет их успешно применять в условиях лечебно-диагностических учреждениях, но и для домашней диагностики. Разработанная технология регистрации и контурный анализ пульсовой волны объема дает возможность получать клинически значимую информацию о состоянии жесткости артерий эластического типа (аорта и ее главные магистрали). Используемые нами алгоритмы обработки исходного ФПГ сигнала позволяют оценить:
Проведение окклюзионной пробы, с помощью манжеты установленной на плече, дает возможность получить информацию о состоянии эндотелиальной функции:
При использовании фармакологической пробы с нитроглицерином имеется возможность оценить вазомоторный отклик на экзогенный оксид азота. Дыхательная проба позволяет выявить лиц с выраженным атеросклерозом коронарных артерий.
Почему необходимо оценивать артериальную функцию?
1. Оценка жесткости артериальной стенки
Артериальная система человека в молодости представляет собой идеально устроенный аппарат, который выполняет функцию приема крови из левого желудочка (функция второго сердца) и дальнейшего распределения по областям и доставки крови к капиллярам. Огромное значение имеет способность артерий демпфировать пульсации артериального давления, создаваемые деятельностью сердца. В левом желудочке размах осцилляций давления составляет 120 мм.рт.ст. в систолу и падает практически до нуля в диастолу, тогда как размах колебаний давления в крупных мышечных артериях существенно меньше.
Пульсовые волны в различных отделах артериального русла (слева – эластичные артерии, справа – жесткие артерии).
В среднем за год аорта принимает и демпфирует 30 миллионов систолических выбросов, что вызывает определенную нагрузку на структуры стенки центральных артерий. При этом наибольшая нагрузка ложится на эластиновые волокна, что приводит к их частичному замещению более жесткими коллагеновыми волокнами. Одновременно происходит расширение просвета проксимальных отделов аорты. Повышение структурной жесткости крупных проводящих артерий и в первую очередь аорты, сопровождается увеличением скорости прохождения пульсовой волны.
Схема формирования пульсовой волны при нормальной эластичности аорты.
Схема формирования пульсовой волны при увеличении жесткости аорты.
Жесткая аорта приводит к увеличению скорости прохождения и отраженной волны от дистальных мышечных артерий и артериол. Ранний приход отраженной волны к сердцу, не в диастолу как у молодых, а середину систолы или даже в ее начало, с одной стороны увеличивает нагрузку на сердце. В этом случае, левый желудочек еще находится в фазе сокращения, а отраженная волна уже успевает вернуться к сердцу. Приход отраженной волны во время диастолы способствует перфузии миокарда, так как само сердце на две трети кровоснабжается в диастолу. Жесткая артериальная стенка приводит к неоптимальной работе сердца, при этом увеличивается пульсовое давление (систолическое давление увеличивается, а диастолическое может снижаться). Большое пульсовое давление неблагоприятно действует на капилляры (особенно мозга и почек), что приводит к ухудшению функционирования этих органов.
Схема формирования пульсовой волны.
Схема формирования пульсовой волны. Зеленым цветом представлена пульсовая волна
2. Оценка эндотелиальной функции
Поперечный разрез артерии мышечного типа
Эндотелиальные клетки располагаются в виде монослоя на границе с текущей по артерии крови. Средний слой – медия, представлен гладкими мышцами, которые в зависимости от их напряжения определяют тонус артериальной стенки. Наружный слой – адвентиция, преимущественно состоит из соединительнотканных волокон.
Схема кровотока в артерии с нормально функционирующим эндотелием.
Схема кровотока в артерии с нарушенной функцией эндотелия. В области ветвления сосуда имеется атеросклеротическая бляшка, вызывающая сужение просвета артерии.
Схема развития атеросклеротического поражения артерий. Дисфункция эндотелия определяется, когда еще отсутствуют структурные изменения артериальной стенки.
Ангиография сосудов
Ультразвуковое ангиосканирование является наиболее точным и эффективным методом оценки состояния сосудов, при котором можно наблюдать на экране их проходимость, величину просвета и получить данные о кровотоке. Метод основан на использовании допплер эффекта выявления нарушений в работе сердечно-сосудистой системы. Сканирование сосудов помогает диагностировать патологию вен и артерий на ранних стадиях.
Показания к проведению
Назначает обследование сосудистый хирург или флеболог. Показания к его проведению следующие:
Виды ангиосканирования, особенности, отличия
Существуют несколько видов ангиосканирования, рассмотрим их особенности.
Доплерографическое – наиболее простое, занимается исследованием только одной функции – проходимости сосудов. Результаты представляются в виде графика движения крови.
Ультразвуковое дуплексное сканирование (УЗДС) позволяет, кроме проходимости сосудов, выявить причины патологии – бляшки, тромбы и другие возможные аномалии. При дуплексном исследовании сканер может показать двумерное изображение стенок сосуда и просвета в нем – вдоль и поперек.
Триплексное – в большой степени сходно с дуплексным, но имеет несколько более широкие возможности, так как выполняется с цветным картированием. Цветовое решение позволяет делать выводы:
Полученное изображение позволяет наглядно увидеть причину возникновения патологии, что существенно облегчает дальнейшую работу с пациентом.
Вид диагностики, который поможет наиболее эффективно решить возникшую проблему, определяет врач, назначающий процедуру и ведущий заболевание пациента.
Где сделать дуплексное сканирование?
Эффективность обследования напрямую зависит от возможностей оборудования и квалификации врачей. Наилучшее решение этого вопроса предоставляет ЦКБ РАН в Москве. Здесь вы найдете заботу, качественное обслуживание и самые современные технические возможности.
Специальная подготовка к исследованию не требуется. Это безопасная и безболезненная процедура, противопоказания для ее проведения отсутствуют. Результаты пациент получает сразу.
В ЦКБ РАН проводятся следующие процедуры ангиосканирования:
Процедура УЗДГ начинается с обследования сонных артерий. Сонолог отслеживает ход артерии, глубину и уровень разделения на ветви. В цветном режиме проводится осмотр каждой ветви отдельно.
Нарушение притока крови к голове провоцирует развитие шейной мигрени, так как сдавливаются нервные сплетения. Это состояние хорошо диагностирует допплерография шейно-позвоночных артерий. Признаком заболевания является головная боль, у человека нарушается координация и кружится голова.
Логическим продолжением процедуры является исследование брюшной аорты и ее ветвей.
В плановом порядке выполняется УЗГД при беременности для наблюдения сердца и сосудов плода.
Ультразвуковая допплерография сосудов почек и почечных артерий используется для быстрой и объективной оценки их состояния, проходимости и для принятия решения о назначении лечения.
Часто проводится допплерография сосудов глаза, которая позволяет оценить их состояние для выявления патологии на ранних стадиях.
Что такое УЗАС вен?
Как работает методика ультразвукового ангиосканирования?
Методика ультразвукового ангиосканирования безболезненна и отличается высокой точностью. В диагностике патологии сосудов УЗАС признана в качестве «золотого стандарта», обеспечивающего максимальный объем объективной информации о степени патологии сосудов пациента. Метод использует свойство тканей с различной плотностью давать различное отражение ультразвуковых волн, которое с помощью компьютера преобразуется в изображение на экране ультразвукового аппарата. Ткани большей плотности дают более светлую и яркую визуализацию на экране в сравнении с тканями меньшей плотности. УЗАС позволяет оценить состояние стенок венозных сосудов и работоспособность системы клапанов, определяет изменения в строении сосудов, выявляет наличие тромбов. Для определения объема и скорости прохождения крови по сосудам метод УЗАС сочетают с ультразвуковой допплерографией (УЗДГ).
Метод обеспечивает определение параметров динамики кровотока, что необходимо для выявления патологии клапанов и оценки степени проходимости сосудов. Технология ЦДК регистрирует разные скорости движения крови и визуализирует их в разном цвете. Далее изображение налагается на черно – белый фон. Метод обеспечивает максимально точную диагностику, он носит название цветного допплеровского картирования (ЦДК). Использование двух режимов УЗАС (дуплексное УЗАС) позволяет замерять скорость т оценивать направление различных потоков крови в сосуде. Использование цветового картирования обеспечивает получение наглядного цветного изображения. Это метод обладает самой высокой информативностью. Триплексное УЗАС показывает изображение вен нижних конечностей в трехмерном изображении. Метод актуален в процессе подготовки к операции для сведения к минимуму операционных неточностей.
Современное оборудование позволяет с максимальной точностью выполнять процедуры ультразвуковых исследований. Это способствует правильному установлению диагноза и назначению эффективного лечения.
Ангиосканирование сосудов что это
Александр Сергеевич Парфенов
Метод оценки артериальной функции (состояние эндотелия и жесткости артериальной стенки) разработан доктором медицинских наук, профессором Парфеновым Александром Сергеевичем. В основе данного метода кардиологического обследования находится фотоплетизмографический принцип регистрации пульсовой волны объема как в покое, так и при проведении функциональных тестов (проба с реактивной гиперемией, дыхательная проба, фармакологические пробы). Данный подход позволяет получать чрезвычайно важные клинические данные о состоянии артериального русла испытуемого, но при этом не требует специальной подготовки оператора, проводящего эти измерения. Для правильной работы программно-аппаратного комплекса «АнгиоСкан-01» достаточно только установить оптический датчик на концевую фалангу указательного пальца. Ангиосканирование с использованием этого прибора позволяет осуществлять оценку следующих параметров:
Работа над созданием метода оценки состояния эндотелиальных клеток А.С.Парфеновым была начата еще во время его работы заведующим лабораторией новых методов исследования в НИИ физико-химической медицины Министерства здравоохранения РФ (дир. академик Ю.М.Лопухин). В то время основное внимание было уделено изучению специализированных эндотелиальных клеток, так называемой ретикулоэндотелиальной системы. В лаборатории в 1996 году под руководством А.С.Парфенова была выполнена кандидатская диссертация по разработке метода оценки ретикулоэндотелиальной системы. В успешно защищенной в 1998 году докторской диссертации А.С.Парфенова «Реология атеросклероза» методу оценки функции ретикулоэндотелиальной системы была посвящена глава исследования.
Во время работы в США – 2001 – 2004гг. в университете штата Мэриленд и биотехнологическом центре А.С.Парфеновым были выполнены исследования по оценке взаимосвязи эндотелиальных и гладкомышечных клеток артериальной стенки. За время работы в США А.С.Парфеновым было опубликовано 12 работ, в которых основное внимание было уделено разработке новых методов диагностики.
Основная работа по внедрению метода оценки функции эндотелия в клиническую практику была начата в России в 2005 году. В 2006 году была подана заявка на патент России и РСТ заявка. В настоящее время имеется патент России и продолжается патентование в США и странах Евросоюза.
В 2007 году Александр Сергеевич Парфенов с прототипом прибора для ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний стал первым победителем телевизионного конкурса: «Фабрика мысли. Идея для России». В 2008 году А.С.Парфеновым был выигран конкурс на выполнения НИОКР «Разработка устройства для ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний («Заказчик» Департамент науки и промышленной политики Правительства Москвы, «Пользователь» Департамент здравоохранения). С этого времени начато активное сотрудничество с компанией «ФИТОН» по разработке и подготовке к серийному производству прибора «АнгиоСкан-01». В конце 2008 года на диагностический комплекс «АнгиоСкан-01» были получены разрешительные документы.
В настоящее время доктор медицинских наук, профессор А.С.Парфенов является ведущим научным сотрудником гематологического научного центра РАМН, где на базе кардиологического отделения (заведующий отделением профессор В.М.Емельяненко) проводятся дальнейшие исследования по разработке новых методик кардиологического обследования и совершенствование прибора «АнгиоСкан-01».
Ангиосканирование: физические основы метода и измеряемые параметры
В основе разработанных методов и устройств заложен контроль состояния артериальной функции (жесткости стенки артерий и дисфункции эндотелия). Для проведения ангиосканирования используются оптические сенсоры, работающие в ближней инфракрасной области, позволяющие надежно регистрировать пульсовую волну объема.
Схематическое изображение оптического сенсора, установленного на концевой фаланге пальца. Инфракрасное излучение проходит через всю толщину пальца и регистрируется с помощью фотодетектора, который преобразует свет либо в напряжение (преобразователь свет/напряжение) или частоту (преобразователь свет/частота).
Первичный сигнал, который используется для дальнейшего анализа и обработки представляет собой фотоплетизмограмму. Фотоплетизмограмма (ФПГ) – неинвазивный сигнал, определяемый пульсовыми изменениями объема крови в тканях. Данные фотоплетизмографии наиболее тесно коррелируют с результатами, полученными при проведении венозной окклюзионной плетизмографии. Однако, между этими методами существуют и различия, определяемые тем, что датчик венозного окклюзионного плетизмографа, регистрирует пульсовое увеличение объема всей ткани на участке конечности, где установлен датчик растяжения.
Одновременная запись кривой артериального давления и ФПГ сигнала. В нижней части рисунка представлен пример кривых, где отчетливо видно влияние акта дыхания, как на кривую давления, так и ФПГ.
ФПГ внешне очень сходна с пульсовой волной давления. В отличие от пульсовой волны давления, которую возможно зарегистрировать только инвазивно, при кардиологическом обследовании с размещением датчика давления непосредственно в просвете артерии, ФПГ позволяет получать информацию с помощью датчика размещенного на поверхности кожи испытуемого. Сигнал регистрируется либо в режиме прохождения фотонов через ткань от источника света к фотоприемнику, либо в режиме отражения – свет отражается от ткани назад в направление фотоприемника. В первом случае сенсор устанавливается на область концевой фаланги пальца или мочки уха, во втором – на любой участок поверхности кожи с помощью адгезионного слоя. Сенсор, работающий в режиме прохождения света, имеет лучшее соотношение сигнал/шум и наиболее часто используется в пульсоксиметрах. Отражательный сенсор имеет два основных достоинства: нет ограничений по месту установки, практически отсутствует сдавливание участка ткани. В тех случаях, когда необходимо мониторировать сигнал в течении длительного времени (наблюдение за пациентом в палате интенсивного наблюдения) отражательный сенсор имеет существенные преимущества, так как датчики выполненные в виде «прищепки» необходимо через несколько часов работы их расположение. В случаях кратковременных (несколько минут) измерений сенсоры, работающие в режиме прохождения света наиболее оптимальны.
Пример записи сигнала, зарегистрированного с концевой фаланги указательного пальца руки. На врезке показан оптический сенсор и микрофотография сосудов области регистрации сигнала.
Для оценки состояния эндотелиальной функции применяются как функциональные (окклюзионная), так и фармакологические пробы. В разработанных нами приборах, большое внимание было уделено простоте их применения и исключение влияние оператора на результаты теста, что позволяет их успешно применять в условиях лечебно-диагностических учреждениях, но и для домашней диагностики. Разработанная технология регистрации и контурный анализ пульсовой волны объема дает возможность получать клинически значимую информацию о состоянии жесткости артерий эластического типа (аорта и ее главные магистрали). Используемые нами алгоритмы обработки исходного ФПГ сигнала позволяют оценить:
Проведение окклюзионной пробы, с помощью манжеты установленной на плече, дает возможность получить информацию о состоянии эндотелиальной функции:
При использовании фармакологической пробы с нитроглицерином имеется возможность оценить вазомоторный отклик на экзогенный оксид азота. Дыхательная проба позволяет выявить лиц с выраженным атеросклерозом коронарных артерий.
Почему необходимо оценивать артериальную функцию?
1. Оценка жесткости артериальной стенки
Артериальная система человека в молодости представляет собой идеально устроенный аппарат, который выполняет функцию приема крови из левого желудочка (функция второго сердца) и дальнейшего распределения по областям и доставки крови к капиллярам. Огромное значение имеет способность артерий демпфировать пульсации артериального давления, создаваемые деятельностью сердца. В левом желудочке размах осцилляций давления составляет 120 мм.рт.ст. в систолу и падает практически до нуля в диастолу, тогда как размах колебаний давления в крупных мышечных артериях существенно меньше.
Пульсовые волны в различных отделах артериального русла (слева – эластичные артерии, справа – жесткие артерии).
В среднем за год аорта принимает и демпфирует 30 миллионов систолических выбросов, что вызывает определенную нагрузку на структуры стенки центральных артерий. При этом наибольшая нагрузка ложится на эластиновые волокна, что приводит к их частичному замещению более жесткими коллагеновыми волокнами. Одновременно происходит расширение просвета проксимальных отделов аорты. Повышение структурной жесткости крупных проводящих артерий и в первую очередь аорты, сопровождается увеличением скорости прохождения пульсовой волны.
Схема формирования пульсовой волны при нормальной эластичности аорты.
Схема формирования пульсовой волны при увеличении жесткости аорты.
Жесткая аорта приводит к увеличению скорости прохождения и отраженной волны от дистальных мышечных артерий и артериол. Ранний приход отраженной волны к сердцу, не в диастолу как у молодых, а середину систолы или даже в ее начало, с одной стороны увеличивает нагрузку на сердце. В этом случае, левый желудочек еще находится в фазе сокращения, а отраженная волна уже успевает вернуться к сердцу. Приход отраженной волны во время диастолы способствует перфузии миокарда, так как само сердце на две трети кровоснабжается в диастолу. Жесткая артериальная стенка приводит к неоптимальной работе сердца, при этом увеличивается пульсовое давление (систолическое давление увеличивается, а диастолическое может снижаться). Большое пульсовое давление неблагоприятно действует на капилляры (особенно мозга и почек), что приводит к ухудшению функционирования этих органов.
Схема формирования пульсовой волны.
Схема формирования пульсовой волны. Зеленым цветом представлена пульсовая волна
2. Оценка эндотелиальной функции
Поперечный разрез артерии мышечного типа
Эндотелиальные клетки располагаются в виде монослоя на границе с текущей по артерии крови. Средний слой – медия, представлен гладкими мышцами, которые в зависимости от их напряжения определяют тонус артериальной стенки. Наружный слой – адвентиция, преимущественно состоит из соединительнотканных волокон.
Схема кровотока в артерии с нормально функционирующим эндотелием.
Схема кровотока в артерии с нарушенной функцией эндотелия. В области ветвления сосуда имеется атеросклеротическая бляшка, вызывающая сужение просвета артерии.
Схема развития атеросклеротического поражения артерий. Дисфункция эндотелия определяется, когда еще отсутствуют структурные изменения артериальной стенки.