Ангиоскан что это такое
Ангиоскан что это такое
В основе разработанного метода находится контроль за состоянием артериальной функции (жесткости стенки артерий и состояния эндотелиальной функции). Для этого используются оптические сенсоры, работающие в ближней инфракрасной области, позволяющие надежно регистрировать пульсовую волну объема.
Аппаратную часть устройства условно можно представить в виде специализированного двухканального фотоплетизмографа. При этом при разработке прибора «Ангиоскан-01» основное внимание было уделено качественному получению исходного сигнала. Благодаря использованию оптических сенсоров с большим динамическим диапазоном появилась возможность регистрировать как постоянную составляющую сигнала (DC), связанную с постоянной оптической плотностью тканей, так и переменной составляющей сигнала (АС), в основном определяемой деятельностью сердца (рис.1). Полоса пропускания канала фотоплетизмографа составляет от 0 до 30Гц. Частота оцифрования сигнала равна 1000Гц, эта величина определяется необходимостью измерения временных интервалов с точностью 1 мс. Особенно это важно при регистрации скорости запаздывания (фазового сдвига) прохождения пульсовой волны во время выполнения окклюзионной пробы.
Рис. 1. Схема формирования фотоплетизмографического сигнала.
Необходимо отметить, что величина переменной составляющей (АС) реально составляет единицы процента от всей оптической плотности.
На рисунке 2 схематически представлен оптический сенсор, установленный на концевой фаланге пальца руки.
Рис. 2. 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).
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 если датчики выполнены в виде «прищепки», необходимо через несколько часов работы менять их расположение. В случаях кратковременных (несколько минут) измерений сенсоры, работающие в режиме прохождения света наиболее оптимальны.
На рисунке 3 представлены пульсовые волны объема, зарегистрированные оптическим сенсором, установленном на пальце.
Рис. 3. Пример типичных пульсовых волн объема.
Оценка состояния эндотелия
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.
Оценка жесткости артериальной стенки
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:
Определение центрального артериального давления
В последние годы установлено, что артериальное давление (АД) в аорте (центральное АД) в большей степени, чем АД, традиционно измеренное на плече, отражает кровоток в коронарных и мозговых сосудах, является более значимым предиктором сердечно-сосудистых осложнений. Для оценки центрального давления можно использовать определение давления в сонной артерии, так как оно соответствует давлению в восходящем отделе аорты. Для измерения (АД) можно использовать прямые методы регистрации пульсовой волны с сонной артерии с помощью тонометрических датчиков с последующим измерением пульсового давления. В основу калибровки артериальной пульсовой волны положены величины среднего и диастолического (АД), которые постоянны в различных сосудистых бассейнах.
Нами разработан алгоритм определения центрального артериального давления. Перед проведением контурного анализа проводится определение артериального давления с помощью стандартного тонометра.
Ангиоскан что это такое
Диагностический комплекс включает в себя аппаратную часть – собственно прибор «АнгиоСкан-01» и программное обеспечение для персонального компьютера – программу «АнгиоСкан». Компьютер/ноутбук не входит в базовую комплектацию, однако, по отдельной заявке компьютер может быть включен в комплект поставки.
Прибор «АнгиоСкан-01» представляет собой двухканальную версию прибора и предназначен для использования обученным медицинским персоналом в условиях медицинских учреждений. Этот прибор обеспечивает измерение наибольшего набора параметров состояния сердечно-сосудистой системы человека по сравнению с другими приборами с технологией АнгиоСкан.
В основе работы диагностического комплекса «АнгиоСкан-01» находится регистрация пульсовой волны объема оптическим сенсором (т.е., регистрация неинвазивная, не требующая повреждений кожи, слизистых и т.д.), работающим в ближней инфракрасной области спектра. Обработка полученного сигнала позволяет детально оценить жесткость артериальной стенки. С помощью окклюзионной пробы проводится оценка состояния эндотелиальной функции.
Принципиальным отличием данной технологии является возможность проведения контурного анализа для определения параметров жесткости артериальной стенки с одновременной оценкой вазомоторной функции эндотелия. При этом проводится оценка состояния эндотелия, как в системе мелких резистивных артерий, так и в крупных артериях мышечного типа.
К преимуществам диагностического комплекса «АнгиоСкан-01» следует отнести:
Графический интерфейс программы «АнгиоСкан» обеспечивает простой и удобный доступ оператора ко всем функциональным возможностям прибора:
Примеры интерфейса программы «АнгиоСкан», база данных и контурный анализ:
Ангиоскан что это такое
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.
Ангиоскан что это такое
Site language: 
АнгиоСкан
Наука
Данные о состоянии сосудистой стенки, полученные на приборах «АнгиоСкан», могут использоваться для определения сердечно-сосудистого риска у людей, страдающих:
Приборы могут использоваться как в клиниках, так и в домашних условиях (помощь медицинского персонала не требуется). Для этого разработаны и сертифицированы несколько моделей аппаратов: двухканальный комплекс АнгиоСкан-01 для работы в лечебно-диагностических учреждениях, одноканальный прибор АнгиоСкан-01M, предназначенный как для клинического применения, так и для домашней диагностики, и портативный автономный прибор для персональной (домашней) диагностики здоровья сердечно-сосудистой системы АнгиоСкан-01П.
Пятиминутная неинвазивная диагностика сосудов диагностическими комплексами АнгиоСкан позволяет:
Рекомендуем Вашему вниманию статью об устройстве сосудистой системы, которая написана языком, понятным неподготовленному читателю.
Инфаркт миокарда и инсульт довольно часто может явиться первым и неожиданным проявлением стенозирующего атеросклероза сосудов у лиц, которые до этого события не имели каких-либо клинических проявлений этого хронического процесса. Этим во многом определяется важность разработки новых подходов по выявлению лиц с высоким риском развития ССЗ. Решение этой диагностической проблемы позволит эффективно и целенаправленно проводить медикаментозную терапию у этих пациентов. Имеющиеся подходы и алгоритмы основаны на статистических взаимосвязях факторов риска с развитием того или иного неблагоприятного сердечно-сосудистого события (острый инфаркт миокарда, нестабильная стенокардия, инсульт). Данный подход позволяет выделить три категории лиц: с высоким, средним и низким уровнем риска. Однако анализ его применения показал, что, например, в США более одной трети взрослого населения страны находятся в средней категории риска. В такой ситуации для принятия решения о проведении профилактической медикаментозной терапии необходима более детальная информация о каждом индивидууме этой группы. Такую принципиальную возможность дает оценка состояния артериальной стенки (эндотелиальная функция и ригидность), что подтверждается результатами ряда выполненных исследований, в которых показана высокая прогностически значимая информация, которая существенно улучшает ситуацию с выявлением лиц с высокой угрозой развития инфаркта или инсульта.
В Российской Федерации смертность от ССЗ стабильно составляет 57%, что за два последних года составило 2,4 млн. человек. При этом почти 20% из этого числа умирают в трудоспособном возрасте. В основе возникновения этих состояний находятся нарушения функции артериальной стенки, определяемые прогрессированием атеросклероза. Принципиально изменить эту ситуацию возможно только с помощью мероприятий по первичной профилактике этих заболеваний. Новые медицинские знания и развитие новой медицинской диагностической техники позволяющей проводить раннюю диагностику ССЗ дают возможность изменить ситуацию с ССЗ в России.
Ангиоскан что это такое
В основе разработанного метода находится контроль за состоянием артериальной функции (жесткости стенки артерий и состояния эндотелиальной функции). Для этого используются оптические сенсоры, работающие в ближней инфракрасной области, позволяющие надежно регистрировать пульсовую волну объема.
Аппаратную часть устройства условно можно представить в виде специализированного двухканального фотоплетизмографа. При этом при разработке прибора «Ангиоскан-01» основное внимание было уделено качественному получению исходного сигнала. Благодаря использованию оптических сенсоров с большим динамическим диапазоном появилась возможность регистрировать как постоянную составляющую сигнала (DC), связанную с постоянной оптической плотностью тканей, так и переменной составляющей сигнала (АС), в основном определяемой деятельностью сердца (рис.1). Полоса пропускания канала фотоплетизмографа составляет от 0 до 30Гц. Частота оцифрования сигнала равна 1000Гц, эта величина определяется необходимостью измерения временных интервалов с точностью 1 мс. Особенно это важно при регистрации скорости запаздывания (фазового сдвига) прохождения пульсовой волны во время выполнения окклюзионной пробы.
Рис. 1. Схема формирования фотоплетизмографического сигнала.
Необходимо отметить, что величина переменной составляющей (АС) реально составляет единицы процента от всей оптической плотности.
На рисунке 2 схематически представлен оптический сенсор, установленный на концевой фаланге пальца руки.
Рис. 2. 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).
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 если датчики выполнены в виде «прищепки», необходимо через несколько часов работы менять их расположение. В случаях кратковременных (несколько минут) измерений сенсоры, работающие в режиме прохождения света наиболее оптимальны.
На рисунке 3 представлены пульсовые волны объема, зарегистрированные оптическим сенсором, установленном на пальце.
Рис. 3. Пример типичных пульсовых волн объема.
Оценка состояния эндотелия
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.
Оценка жесткости артериальной стенки
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:
Определение центрального артериального давления
В последние годы установлено, что артериальное давление (АД) в аорте (центральное АД) в большей степени, чем АД, традиционно измеренное на плече, отражает кровоток в коронарных и мозговых сосудах, является более значимым предиктором сердечно-сосудистых осложнений. Для оценки центрального давления можно использовать определение давления в сонной артерии, так как оно соответствует давлению в восходящем отделе аорты. Для измерения (АД) можно использовать прямые методы регистрации пульсовой волны с сонной артерии с помощью тонометрических датчиков с последующим измерением пульсового давления. В основу калибровки артериальной пульсовой волны положены величины среднего и диастолического (АД), которые постоянны в различных сосудистых бассейнах.
Нами разработан алгоритм определения центрального артериального давления. Перед проведением контурного анализа проводится определение артериального давления с помощью стандартного тонометра.