Диссертация (1025342), страница 4
Текст из файла (страница 4)
У компании БИОСС в класседоплеровскиханализаторовпредставленоцелоесемействоаппаратовАНГИОДИН, при этом основное место занимают системы для исследованиятранскраниального, экстракраниального, периферического и микрососудистогокровотока; имеются комплексы билатерального мониторинга и ангиологическогоскрининга [39]. Измерители и анализаторы коронарного кровообращенияпрактически не представлены. Имеется серия измерителей МИНИДОП (8Мгц и16МГц, см. Рис. 1.3), а также в разделе кардиологического оборудованияпредставлены регистраторы электрокардиограмм широкой функциональности.17Данное оборудование можнолишь косвенно отнестик системам дляисследований коронарного кровообращения, кроме того, не предоставляетсявозможность всестороннего исследования кровотока (синхронного снятияпоказаний ЭКГ, артериального давления, скорости кровотока).
В ходе работывелись переговоры с компанией о возможности разработки соответствующегоприбора.Среди основных недостатков описанного оборудования можно выделитьследующие.Большинствостандартныхфлоуметровприспособленыдляизмерений кровотока в коронарных шунтах, в связи с чем они т.н. «бандажного»типа (Transonic Systems Inc., США; CardioMed A.S., Норвегия; PeriVascular,QuickFit Medistim A.S.A., Норвегия и др.), и их использование малопригодно из-занеобходимости потенциально травматичного выделения из окружающих тканей искелетизированияисследуемогосегментакоронарнойартерии.Такжеоборудование обладает низкими показателями дифференцирования «сигналшум», в том числе из-за помех от бьющегося сердца.Кроме того, громоздкость отечественных и зарубежных датчиков иконструктивныеограничения,непозволяющиепроводитьлокациюэпикардиальных артерий различных отделов сердца (кроме Very-Q X-Plore probe,тожеMedistim)являютсясущественныминедостатками.Отсутствиеуотечественных образцов каналов и соответствующего программного обеспеченияне позволяет проводить фазовый анализ коронарного кровотока.Несмотря на решение ряда вопросов исследования коронарного кровотока вэксперименте и первые успешные шаги в клинике, проблема теоретическогоисследования патофизиологии коронарного кровообращения остается открытой:требуется существенное развитие доступной аппаратуры, построение моделейболезней ССС, а также выявление закономерностей влияния заболеваний наразличные показатели кровотока.
Отсутствие систематических фактическихданныхвсовременныхкрупныхзарубежныхизданияхпофизиологиикровообращения свидетельствует об актуальности выбранного направления.181.2. Существующие решения в исследованиях кровотокаЛитературныйматериал,посвященныйобластиисследованийкровообращения при помощи различных средств обработки данных, являетсяузкоспециализированным и, как правило, представляет собой освещение какойлибо частной задачи, специфичной для разработок и исследований конкретнойорганизации медико-биологического профиля.Относительнообъектаисследований,существеннаячастьназваннойлитературы посвящена изучению данных о сердечном ритме (далее – СР)человека припомощиэлектрокардиографии, т.е.
исследованиям кривыхэлектрокардиограмм [1, 57, 77 и др.]. Это связано, в первую очередь, с простотойснятия таких показаний. Иногда в сочетании с детектированием сердечного ритмависследованияханализируетсяформапульсовойволны(сигналфотоплетизмографии, PPG signal) [87]. Также большой объем статей относится кисследованиям давления в различных магистральных сосудах [62, 63, 71, 99 идр.]. В меньшей степени в литературе встречаются исследования скоростикровотока в сосудах и отделах сердца, в особенности – линейной скоростикровотока (далее – ЛСК). Среди данных материалов больше тех, что посвященыизучению периферического и микрососудистого кровотока [26, 47, 49, 74 и др.],чаще всего – церебрального [73, 100 и др.] и пренатального кровообращения [86,88 и др.].
Реже встречаются работы, посвященные исследованию кривых скоростикровотока в коронарных сосудах [95, 114].Относительно применяемых методов исследований, указанную литературуможно разделить на освещающую вопросы распознания форм кривых [63, 99, 104и др.], вопросы разбиения кривых кровотока на фазы [95, 114], вопросывизуализации полученных данных [67, 69, 85, 101, 109], вопросы диагностикиконкретных заболеваний ССС по анализируемым данным [107, 74], вопросыгемодинамики [68, 91] и вопросы применимости, точности и недостатковразличных методик исследования [67, 9 и др.].19Одним из ключевых направлений исследований в области анализа кривыхкровотока является распознание форм кривых – waveform analysis.
Как правило,литература,посвященнаяартериальногодавленияданному[75,вопросу,71,99],затрагиваетгдеисследованияподробноописываетсяпоследовательность «волн» (например, «a», «c», «v» и т.д.), которые должныприсутствовать в зарегистрированной кривой АД у пациента в норме. Однако,анализ формы этих волн и их присутствия в исследуемой кривой проводитсявизуально на основе графика кривой экспертом. Также в подобных работахбольшое внимание уделяется не столько способу распознания форм кривых,сколько рекомендациям относительно правильного снятия показаний (способаустановкидатчика,связанныхсэтойпроцедуройрисков,признакам,позволяющим обнаружить некорректность снимаемых данных, и т.п.).
В [63]центральное место так же занимает обсуждение вопросов правильной установкидатчика, причины возможной неточности в зарегистрированных сигналах(недооценкиипереоценкиреальныхзначенийдавления),связанныеснеобходимостью уточнения физических характеристик используемой системыкатетер-трубка-датчик.Приводитсяисследованиевзаимосвязимеждусобственной частотой и коэффициентом затухания системы и неточностью воценке давления. Обсуждаются показания к прямому мониторингу артериальногодавления и сложности (механические, инфекционные, тромботические) такогоизмерения.
Большое внимание уделяется нормальному виду формы кривых вразличных сосудах, а также их виду в случае наложения дыхательного цикла приневерном снятии показаний. Как и в [98], в [63] описывается нормальноеположение «волн», составляющих цикл кривой АД, вопросы автоматическойобработки данных и диагностики по форме кривой не обсуждаются.Задача визуализации данных сигнала кровотока, а также результатоврасчета количественных скоростных характеристик потока крови являетсянетривиальной. Представление данных должно включать информативность,удобство в использовании, быстроту обработки и др.20В большей части литературы, посвященной исследованиям кровотока, вкачестве методики визуализации объекта изучения используется цветноедоплеровское изображение – CDI [63, 101].
В [101] описывается развитие ихарактеристика двух методик: трехмерной визуализации потока и количественнойоценкиобъемногокровотока.Обсуждаетсятехникареконструированиятрехмерного ультразвукового изображения кровотока в естественных условияхпри помощи 64 последовательных двухмерных изображений, получаемыхсинхронно с сердечным циклом. Трехмерное изображение представляет скоростикровотока в цветной шкале. Рассмотрены два метода оценки потока. Первый – наоснове одномерных профилей скоростей вдоль диаметра сосуда – оценивалсячисленно и в лабораторных (искусственных) условиях, с учетом влияния шириныультразвукового луча, размера и эллиптичности сосуда, выравнивания положениялуча к сосуду.
Было установлено, что последнее является критическимпараметром. Измерения варьировались на 5% на каждый градус доплеровскогоугла. Причем ошибка существенно наращивается, когда значение доплеровскогоугла выходит за пределы диапазона [400; 700]. Одна из глав посвященаподробному исследованию влияния ширины ультразвукового луча и его угланаклона к сосуду на точность измерений кровотока. Вторая рассмотреннаяметодика оценки потока – с использованием двумерных профилей скорости.Оценивалось влияние неопределенности доплеровского угла, неопределенностимощности сигнала, размера сосуда, частотных характеристик потока и получениявидео-формата данных.
Неточность измерений при помощи данной техникисущественно увеличивалась в сосудах с диаметром меньше 2 мм. Замечено, чтосбор видео данных не подходит для оценки пульсирующего кровотока, нореализация алгоритма с использованием цифровых данных в ультразвуковойсистеме показала хорошую производительность на образцах свыше 20 Гц.Измерения варьировались на 4% на градус неопределенности доплеровского угла.В 4 главе [101] предлагается методика расчета объемного кровотока путемпрямогоизмерениянеобходимостипрофиляпроведенияобъемнойотдельногоскорости,измерениясцельюдиаметраизбеганиясосудаи21предположения о круговом строении его поперечного сечения, которое приводитк большим ошибкам и, как следствие, мало подходит для оценки объемногокровотока.
В предложенной технике оценки доплеровский угол определяетсяотдельно, исходя из пары измерений, снятых под двумя разными углами, такимобразом, обходя предположение об округлости сосуда и соответствующие емуошибки. Для каждого из двух измеренных углов цветные доплеровскиеультразвуковые изображения оцифровываются; эти изображения представляют вградациях цвета наборы измерений скорости, разделенные приблизительно 0,51,0 мм поперек двумерной плоскости изображения.
Эти оцифрованные цветныедоплеровские изображения затем преобразовываются в двумерные профилискорости. Объемная скорость кровотока Q в момент времени t оценивается как(1.1)где– доплеровский угол,– -ый пиксель изображения,пикселей в плоскости изображения,измеренная скорость,– соответствующая– количество-му пикселю– область изображения (таким образом,–спроецированная на поперечное сечение сосуда область изображения).Во многой более поздней литературе приводятся идеи дополнения техникицветных доплеровских изображений. Например, в [69, 70] описывается концепцияметодики BFI (Blood Flow Imaging, изображение кровотока).
Отмечается, чтометоды B-mode и CDI (Color Doppler Imaging) способны визуализировать толькокомпоненту скорости, параллельную ультразвуковому лучу, и еще болееограниченны максимально измеряемой скоростью до проявления эффектаалиасинга [72]. Изучаемый же ультразвуковой метод визуализации потока вреальномвремени (BFI)позволяет визуализировать кровоток в любомнаправлении плоскости изображения, без ограничений наложения скоростей.Применяется комбинация данной техники с обычными измерениями CDI. Косновному преимуществу данного метода отображения относят [69] уменьшениеутечки информации о кровотоке в ткани, что в результате приводит к лучшей22визуализации границы раздела между кровотоком и сосудистой стенкой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
