Способ спекл-оптической оценки церебральной микрогемодинамики

(71) Заявитель Государственное учреждение Республиканский научнопрактический центр неврологии и нейрохирургии Министерства здравоохранения Республики Беларусь(72) Авторы Василевская Людмила Александровна Нечипуренко Наталия Ивановна Танин Леонид Викторович Короткевич Евгений Александрович(73) Патентообладатель Государственное учреждение Республиканский научно-практический центр неврологии и нейрохирургии Министерства здравоохранения Республики Беларусь(56) Нечипуренко Н.И. и др. Медэлектроника, 2003 г., Средства медицинской электроники и новые медицинские технологии. Материалы международной научно-технической конференции. - Минск БГУИР, 2003. - С. 426430. Василевская Л.А. Функциональные нарушения нейромоторного аппарата,их спекл-оптическая диагностика и коррекция низкоинтенсивным лазерным излучением при некоторых заболеваниях периферической нервной системы Автореферат диссертации. Минск, 1999. - С. 3-4, 7-11.95108773 1, 1997.1474551 1, 1989.1504498 А 1, 1989.(57) Способ спекл-оптической оценки церебральной микрогемодинамики путем регистрации спектральных характеристик рассеянного микрососудами головного мозга спекл-поля мощности спектра, средней частоты спектра и коэффициента асимметрии в диапазоне 9238 1 2007.04.30 частот 50-1000 Гц, отличающийся тем, что по отклонению значений спектральных характеристик от их значений в норме - уменьшению мощности спектра на 42 , возрастанию средней частоты спектра на 15 и возрастанию коэффициента асимметрии на 32 оценивают нарушение церебральной микрогемодинамики. Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальной медицине, неврологии и нейрохирургии, и может найти применение для изучения механизмов нарушения микрогемодинамики в поверхностных структурах головного мозга в условиях моделирования патологических состояний и воздействия фармакологических и других лечебных факторов, а также для оценки церебральной микрогемодинамики при нейрохирургических вмешательствах. Известен ультразвуковой допплерографический метод оценки функционального состояния мозгового кровообращения, который обеспечивает возможность регистрации линейной скорости кровотока во внутричерепных магистральных сосудах и объемного кровотока головного мозга. Однако этот метод не позволяет определить вклад микрогемоциркуляторного русла в общую картину мозгового кровообращения. Известен также метод контактной биомикроскопии, при котором производится визуальная оценка состояния поверхностных сосудов головного мозга с учетом количества нефункционирующих капилляров, частоты спонтанного тромбообразования, адгезии лейкоцитов 1. Недостатком этого метода является субъективизм в анализе наблюдаемых феноменов, констатация изменений отдельных факторов без объективной интегральной оценки состояния микрогемоциркуляции в тканях. Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является метод лазерной допплеровской флоуметрии, который производится с помощью лазерной спектроскопии, а измерения оцениваются по показателю или индексу микроциркуляции 2. Однако этот метод применяется преимущественно для регистрации кожной микрогемодинамики, измерения кровотока в микрососудах кишки, а изменения индекса микроциркуляции дают представления об общей картине состояния микрогемодинамики без анализа динамики отдельных ее компонентов 3. Задачей изобретения является разработка способа диагностики нарушений микрогемодинамики сосудов головного мозга и объективного контроля эффективности лечения за счет регистрациии оценки информативных спекл-оптических показателей церебральной микрогемодинамики. Сущность изобретения заключается в том, что в способе спекл-оптической оценки церебральной микрогемодинамики путем регистрации спектральных характеристик рассеянного микрососудами головного мозга спекл-поля мощности спектра, средней частоты спектра и коэффициента асимметрии в диапазоне частот 50-1000 Гц, отличием является то, что по отклонению значений спектральных характеристик от их значений в норме уменьшению мощности спектра на 42 , возрастанию средней частоты спектра на 15 и возрастанию коэффициента асимметрии на 32 оценивают нарушение церебральной микрогемодинамики. Спекл-оптические показатели церебральной микрогемодинамики регистрируют с помощью разработанного в институте неврологии, нейрохирургии и физиотерапии и защищенного патентом лазерного диагностического аппарата Спеклометр. Изобретение поясняется чертежом - фиг. 1. Устройство для регистрации спекл-оптических показателей состоит из лазера типа ЛГН-208 - 1, излучение которого передается на торец световода - 2 и далее в осветительно-приемный датчик - 3, который располагается над исследуемой поверхностью - 4. Часть отраженного от поверхности излучения попадает на приемный световод с диаметром активной части волокна 4 мкм - 5 и проходит через него и светофильтр - 6 на фотоумножитель - 7 и далее через АЦП - 8 в персональный компьютер - 9. 2 9238 1 2007.04.30 Изобретение используют следующим образом. Способ спекл-оптической оценки церебральной микрогемодинамики апробирован в экспериментах на кроликах. В теменной области слева производится фрезевое отверстие,удаляется твердая мозговая оболочка. Приемно-осветительный датчик прибора помещают над открытой поверхностью мозговых структур и проводят регистрацию флуктуации интенсивности спекл-поля, рассеянного мягкой сосудистой оболочкой головного мозга в трех произвольно выбранных точках по 8 реализаций из каждой точки. Расстояние от торца облучающего световода до поверхности исследуемого объекта от 8 до 12 мм, размер светового пятна на поверхности головного мозга на расстоянии 10 мм от торца облучающего световода не более 4 мм 2. Расчет спектров производят в диапазоне частот 50-1000 Гц с реализацией по 4096 точкам. В процессе исследований для каждого измерения регистрируют от 16 до 54 спектров. Полученные данные обрабатываются статистически. Достоверность различий оценивается по -критерию Стьюдента. В качестве наиболее информативных амплитудно-частотных параметров спектра, характеризующих церебральную микрогемодинамику, с помощью компьютера анализируются мощность спектра, равная площади под спектральной кривой средняя частота спектра и коэффициент асимметрии, характеризующий отношение мощности спектра высокочастотных колебаний к мощности спектра низкочастотных колебаний относительно промежуточной частоты. Спекл-оптическая оценка микрогемодинамики заявляемым способом проведена у 50 интактных кроликов и животных с церебральной ишемией. Локальную ишемию головного мозга создавали путем билатеральной окклюзии сонных артерий на 3 ч под внутривенным тиопенталовым наркозом (50-70 мг/кг). Регистрацию изменений церебральной микрогемодинамики проводили на 6-е сутки после реперфузии. Однократное лазерное облучение крови проводили с помощью световода типа кварц-полимер, вводимого в краевую вену уха через иглу для внутривенных инъекций. Мощность излучения инфракрасного лазера на конце световода составляла 2,0 мВт. Курс внутривенного лазерного облучения крови состоял из 5 ежедневных 10-ти минутных процедур. Применение изобретения поясняется конкретными экспериментальными примерами. Пример 1 Внутривенное лазерное облучение крови интактных кроликов излучением инфракрасного лазера с длиной волны 860 нм и мощностью 2 мВт однократно. Установлено, что после однократного облучения крови изменения спекл-оптических показателей в динамике наблюдения в течение одного часа носили волнообразный характер. Достоверные сдвиги отмечались через 30 мин после окончания лазерного воздействия только в отношении мощности спектра, которая снизилась по сравнению с нормой на 38(фиг. 2). На 2-м часу регистрации вновь проявилась тенденция к росту мощности спектра на 16 по отношению к норме, наблюдаемая и в первые минуты после сеанса внутривенного облучения крови. Средняя частота флуктуации интенсивности спекл-поля, рассеянного поверхностными структурами мозга, и коэффициент асимметрии при этом изменялись однонаправлено постепенная тенденция к увеличению в начале исследования и к уменьшению через час. Изучаемые параметры микрогемодинамики претерпевали фазные изменения и через час после облучения достигали исходных значений, отражая стабилизацию церебральной микрогемодинамики. После курсового воздействия внутривенного лазерного облучения крови выявлена тенденция к увеличению средней частоты, коэффициента асимметрии и незначительному снижению мощности спектра (фиг. 2). Разнонаправленность и волнообразность изменений спекл-оптических показателей у интактных животных в условиях однократного лазерного облучения крови инфракрасным излучением свидетельствует о чувствительности сосудов головного мозга к данному фактору и их пластичности, что является иллюстрацией проявления ауторегуляции мозгового кровообращения, когда в ответ на воздействие лазерного излучения, вызывающего дилатацию гладкой мускулатуры мозговых артерий малого калибра и артериол, сразу же на 3 9238 1 2007.04.30 ступает их констрикция, в результате этого стабилизируется кровоток (эффект Остроумова-Бейлиса). Пример 2 3-х часовая локальная ишемия головного мозга, хронический эксперимент в течение 5 суток без лечения. В эксперименте по изучению влияния гипоксии мозга на состояние церебральной микрогемодинамики на 6-е сут. установлены достоверные изменения всех спекл-оптических показателей. Причем в диапазоне частот на фоне возрастания средней частоты на 15 и коэффициента асимметрии на 32 мощность спектра заметно снижалась и составила лишь 58 от амплитудных характеристик спектрограммы интактных животных (фиг. 3). Таким образом, установлено, что 3-х часовая локальная ишемия головного мозга вызывает значительное снижение амплитудных характеристик спектрограммы с одновременным увеличением частотных показателей. Такое соотношение спекл-оптических параметров по аналогии с ранее проведенными исследованиями состояния кожного кровотока отражает ухудшение микрогемодинамики в поверхностных структурах головного мозга, что, вероятно, связано с реологическими сдвигами, морфологическими изменениями клеток крови, уменьшением емкости микроциркуляторного русла в связи со спастическим состоянием сосудов в условиях гипоксии головного мозга. Разработанный способ спекл-оптической оценки состояния микрогемодинамики поверхности мозговых структур в эксперименте позволяет на основании регистрируемых наиболее информативных спекл-оптических показателей (мощность спектра, средняя частота, коэффициент асимметрии) исследовать изменения церебральной микрогемодинамики при различных патологических состояниях, в том числе гипоксии головного мозга, а также оценить влияние лазерного воздействия на микрогемодинамику поверхностных структур головного мозга. Источники информации 1. Власов Т.Д., Коржевский Д.Э., Гирина М.Б. и др. Роль оксида азота в механизме эндотелий протективного эффекта ишемической адаптации головного мозга // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. -1. - 2002. - С. 66-71. 2. Андожская Ю.С., Гирина М.Б., Васина Е.Ю. Современные методы оценки микроциркуляции в эфферентной терапии при лечении больных с атеросклерозом // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. -1. - 2002. - С. 52-59. 3. Петрищев Н.Н., Власов Т.Д. Эндотелий-протективный эффект ишемической адаптации. Дисфункция эндотелия экспериментальные и клинические исследования // Тр.международной научно-практической конференции. - Витебск, 2002. - С. 25-28. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4