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:

• Длительность изгнания крови левым желудочком
• Амплитудные и временные соотношения ранней и поздней систолических волн
• Индекс аугментации (вклад поздней или отраженной волны в величину пульсового давления)
• Эффективность работы барорецепторного центра
• Величину центрального давления

Проведение окклюзионной пробы, с помощью манжеты установленной на плече, дает возможность получить информацию о состоянии эндотелиальной функции:

• В области мелких резистивных артерий (системе микроциркуляции)
• Крупных артерий мышечного типа

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.