Изобретение относится к методам изучения функции эндотелия и основано на регистрации вазомоторного (вазорелаксационного) эффекта оксида азота, который вновь синтезируется при проведении окклюзионной пробы.

Уровень техники

В последнее время все большую актуальность приобретает задача раннего выявления атеросклеротического поражения артерий. Показано, что инициирующим началом поражения артерии, является нарушение функции эндотелиальных клеток. При этом большое значение придается способности эндотелия синтезировать оксид азота. В настоящее время общепризнанно, что оксид азота может рассматриваться как «антиатерогенная молекула», а нарушенная способность эндотелиальных клеток продуцировать эту молекулу является «барометром» указывающим на вероятность развития атеросклероза. Оценка состояния эндотелиальных клеток являющихся органом мишенью всех факторов риска представляет не только огромный интерес с позиций раннего выявления стенозирующего атеросклероза, но имеет большое значение для контроля эффективности проводимой терапии. Все этого делает чрезвычайно актуальным, разработку простого, хорошо воспроизводимого метода оценки функции эндотелия.

В настоящее время для оценки функции эндотелия используются методы, в основе которых находится регистрация тем или иным способом вазомоторного эффекта вновь синтезированного оксида азота. При этом используется, либо фармакологическое воздействие на эндотелиальные клетки, либо физические стимулы в виде локального повышения напряжения сдвига. Методы с увеличенным напряжением сдвига наиболее широко распространены. Как правило, используется окклюзионная проба, приводящая к развитию реактивной гиперемии, с соответствующим увеличением линейной скорости кровотока. Кратко последовательность событий можно представить следующим образом: после окклюзии резко увеличивается линейная скорость кровотока, при этом текущая по сосуду кровь оказывает возросшее силовое воздействие (напряжение сдвига) на эндотелиальные клетки. Эндотелий при увеличении напряжения сдвига, начинает синтезировать оксид азота, который в свою очередь действует на гладкомышечный аппарат стенки артерии. Под действием оксида азота тонус гладких мышц снижается, что сопровождается падением напряжения сосудистой стенки. Артериальная стенка становится более податливой. В качестве объекта наблюдения за вазомоторным эффектом наиболее часто используется плечевая артерия. Ультразвуковая методика оценки состояния эндотелия основана на прямой визуализации размеров плечевой артерии, до и после проведения окклюзии. С учетом малых размеров этой артерии, просвет составляет 3-4 мм, а прирост диаметра колеблется в пределах 5-10%, этот метод требует с одной стороны, достаточно дорогостоящей техники двухмерного сканирования на частотах не менее 7,5Мгц, а главное метод сильно зависит от опыта оператора, проводящего эту методику. Искусство оператора состоит в установке датчика аппарата на заданный участок плечевой артерии, до и после окклюзии, при этом прижим датчика к тканям во время всей процедуры должен быть все время одинаков, для того чтобы избежать миогенной реакции (феномен Бэйлиса). Все эти технические детали ультразвуковой методики регистрации индуцированной потоком дилатации плечевой артерии, делают ее недостаточно хорошо воспроизводимой, а это в свою очередь ограничивает ее широкое распространение.

Не смотря на постоянное развитие и модификации ультразвукового метода, по мнению большинства, этот метод во многом зависит от подготовки и опыта оператора, а результаты теста плохо воспроизводимы.

Целью настоящего изобретения является преодоление вышеперечисленных недостатков, присущих методам, основанным на регистрации индуцированной потоком дилатации сосуда. Отказ от прямого измерения прироста диаметра артерии в ходе окклюзионной пробы и ее замена на регистрацию вазорелаксации (оценка податливости) артерии позволяет существенно упростить и сделать ее более воспроизводимой.

В ряде патентов, этот подход описан. В качестве примера можно привести патент Chowienczyk et al, US 6908436 опубликованный 21.06.2005 в котором для оценки вазорелаксации использовался двух канальный пальцевой фотоплетизмограф, с помощью которого регистрировалось запаздывание прихода пульсовой волны объема на той руке, где выполнялась окклюзионная проба.

В патенте Schnall et al., US 6939304 опубликованном 06.09.2005 описано применение двухканального пальцевого плетизмографа, с помощью которого оценивается прирост амплитуды плетизмографического сигнала на той руке, где выполнялась окклюзионная проба.

В заявке Maltz et al., US 20060264755 опубликованной 23.11.2006 для оценки функции эндотелия описано устройство «релаксоскопа», с помощью которого определяется скорость распространения пульсовой волны, до и после выполнения окклюзионной пробы.

В патенте Drzewiecki et al., US 6626840 опубликованном 30.09.2003 описано устройство, с помощью которого оценивается податливость и эластичность артерии до и после проведения окклюзионной пробы. Причем как для регистрации сигнала, так и для выполнения окклюзии используется манжета, установленная на плече испытуемого.

В патенте Raines et al, US 6152881, опубликованном 28.1 1.2000 описан метод и устройство для оценки функции эндотелия с использованием окклюзионной манжеты, размещенной на конечности испытуемого. В манжете создается давление равное диастолическому давлению, регистрируется величина кровотока. После чего, манжета на заданное время перекрывает кровоток, путем создания в ней давления превышающее систолическое давление. Далее в этой манжете давление опять снижается до диастолического и происходят повторные замеры величины кровотока. При этом для получения корректных данных о кровотоке, проводиться постоянные калибровочные замеры. Для чего в манжету поступает заданный объем воздуха и при этом регистрируется амплитуда сигнала. Данный подход с необходимостью постоянной калибровки и поддержанием заданного диастолического давления в манжете на относительно длительный период времени 5-10 минут делает этот метод излишне трудоемким и не достаточно точным. Так как даже, по мнению авторов патента, поддержание давления во время измерения является непростой задачей. При этом необходимо учитывает, что поддувать манжету во время измерения нельзя (увеличиваются помехи связанные с работой воздушного компрессора), а полностью предотвратить утечки воздуха практически невозможно.

Предложенное изобретение направлено на устранение вышеуказанные недостатков, а также повышение точности определения состояния эндотелиальных клеток артериальной стенки.

Сущность предложенного решения

Для достижения вышеуказанного технического результата был разработан осциллометрический способ оценки состояния эндотелия, включающий следующие шаги: накладывают на участок конечности пневматическую манжету; повышают давление в манжете до систолического; повышают давление в манжете выше систолического; регистрируют величину давления в манжете и присутствие пульсаций объема при помощи, по меньшей мере, одного датчика; определяют зависимость амплитуды пульсаций объема исследуемой артерии от величины трансмурального давления в данном участке артерии, до и после проведения повышения давления в манжете; по определенной зависимости оценивают состояние клеток эндотелия.

В качестве датчика может быть использован датчик давления. В качестве датчика может быть использован оптический датчик.

Могут быть использованы одновременно датчик давления и оптический датчик.

Датчик давления регистрирует давление в манжете, а оптический датчик фиксирует пульсовую ссютавляющую прироста объема крови.

Продолжительность этапа повышения давления составляе от 1 до 10 минут.

Оптимальная продолжительность этапа повышения давления составляет от 3 до 5 минут.

Давление повышают давление в манжете выше систолического до давления в 50 мм.рт.ст.

Ниже приведено детальное описание предложенного решения

Для того чтобы оценить состояние эндотелия с помощью данного способа можно по состоянию вазорелаксации, возникающей после проведения окклюзионной пробы. Для этого снимается зависимость амплитуды осцилляций объема исследуемой артерии от величины трансмурального давления в данном участке артерии, до и после проведения окклюзионной пробы. Для получения кривой зависимости амплитуды осцилляций от трансмурального давления используется пневматическая манжета, наложенная на участок конечности, давление в манжете меняется от величины равной систолическому давлению до 50 мм.рт.ст. Тем самым создается широкий, плавный диапазон трансмурального давления в испытуемом участке артерии, от его отрицательных значений, нулевого значения при котором амплитуда осцилляций максимальна, переходя затем в область положительных значений. Согласно широко распространенному мнению, максимальная амплитуда осцилляций возникает в момент равенства давления в манжете среднему давлению в артерии. В этой точке эластические свойства артериальной стенки преимущественно определяются тонусом гладких мышц артерии и по ее динамике амплитуды, до и после окклюзии, имеется возможность оценить способность эндотелиальных клеток продуцировать оксид азота. Окклюзия артерии выполняется с помощью пневматической манжеты, в которой создается давление выше систолического. Для регистрации осцилляций можно использовать либо только один датчик давления, регистрирующий величину давления в манжете и присутствие пульсаций объема, либо два датчика. В варианте использования двух датчиков, датчик давления регистрирует давление в манжете, а оптический датчик фиксирует пульсовую составляющую прироста объема крови в лоцируемой области. Использование двух датчиковой системы позволяет проводить тест практически на любом участке верхней или нижней конечности. Продолжительность окклюзии может варьировать от 1 до 10 минут. Как показали, проведенные эксперименты оптимальное время окклюзии колеблется в пределах от 3 до 5 минут.

Окклюзионная проба, приводящая к активации синтеза оксида, сопровождается в первую очередь вазорелаксацией, которую можно надежно зарегистрировать в области нулевых и малых положительных значений трансмурального давления. Сравнив амплитуду осцилляций сигнала, до и после проведения окклюзии, проводится оценка выраженности вазорелаксации. Отсутствие прироста амплитуды или даже парадоксальное снижение свидетельствует о неспособности эндотелиальных клеток синтезировать оксид азота, то есть о наличии дисфункции. Проведение теста оценки состояния эндотелиальной функции в области малых значений трансмурального давления позволяет существенно увеличить чувствительность метода, так как при этом стенка сосуда находится в «разгруженном» состоянии, что делает возможным визуализировать малейшие изменения вязко-эластических свойств артерии и в первую очередь ее податливость. Особую диагностическую ценность имеет анализ прироста амплитуд осцилляций примыкающих к области максимума на правом нисходящем крыле огибающей. Проведение контурного анализа единичной пульсовой волны объема, полученной при регистрации серии этих волн при различных значениях трансмурального давления, позволяет получить как информацию о жесткости крупных проводящих артерий, так и тонусе мелких мышечных резистивных артерий и артериол. Контурный анализ репрезентативной пульсовой волны объема проводится с комплексом, зарегистрированным при давлении в манжете равным диастолическому. Проведение контурного анализа пульсовой волны объема, наряду с выполнением окклюзионной пробы позволяет получить дополнительную информацию о состоянии эндотелия. Особую важность контурный анализ приобретает у пациентов с повышенным артериальным давлением. Артериальная гипертензия сопровождается выраженными изменениями структуры артериальной стенки (снижение количества эластина и увеличение коллагена), что может приводить к значительному снижению податливости артериальной стенки. В этих случаях, динамика прироста амплитуды осцилляций может иметь небольшую амплитуду, определяемую не нарушением способности синтезировать оксид азота эндотелиальными клетками, а извращенным откликом гладкомышечного аппарата артериальной стенки на действие этого соединения. В этих случаях необходимо проведение фармакологической пробы с эндотелийнезависимым оксидом азота (нитроглицериновая проба), а отклик гладких мышц регистрируется путем проведения контурного анализа пульсовой волны объема.

Примеры осуществления способа

Пример 1

Испытуемый Иванов возраст 44 года на рис 1 приведен исходный сигнал максимальная амплитуда осцилляций 3.41 мм.рт.ст. Испытуемому была наложена на участок конечности пневматическую манжета; давление в которой вначале увеличили до систолического после чего продолжили повышение давления в манжете выше систолического; зарегистрировали величину давления в манжете и присутствие пульсаций объема при помощи, датчика; определили зависимость амплитуды пульсаций объема исследуемой артерии от величины трансмурального давления в данном участке артерии, до и после проведения повышения давления в манжете. В результате был построен график (Рис.2) на котором обозначен сигнал после проведенного окклюзионного теста - максимальная амплитуда 5,24 мм.рт.ст. у данного испытуемого амплитуда сигнала увеличилась на 1,83 мм.рт.ст., что рассматривается как положительный результат проведенного теста и свидетельствует о сохранности вазомоторной функции эндотелия.

Пример 2

Испытуемый Петров, тест проводился аналогично с примером 1 полученные зависимости отображены на рис. 3 и рис. 4, при этом было выявлен минимальный прирост амплитуды сигнала, что свидетельствует о нарушении вазомоторной функции эндотелия.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретные варианты его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.