Главная   Проекты   Медицинское оборудование   Разработка серии капилляроскопов

Разработка серии капилляроскопов

Разработка серии приборных комплексов (капилляроскопов и спектрокапилляроскопов) для неинвазивной диагностики параметров циркулирующей крови

(Работа проводится при поддержке Федерального агентства по науке и инновациям совместно с Институтом общей физики им. А.М. Прохорова РАН. Государственный контракт № 02.527.12.0001 от 25 сентября 2008 г. )

Микроциркуляторное русло является дистальной (конечной) частью сердечно-сосудистой системы, расположенной между артериями и венами, и представляет собой совокупность кровеносных сосудов, диаметр которых не превышает 2 мм.

Для того, чтобы оценить состояние микроциркуляции необходимо располагать совокупными данными о главных составляющих микроциркуляторного русла, в качестве которых выступают:

  • сосудистая компонента - архитектоника микрососудов, их морфологическое и функциональное состояние;
  • внутрисосудистая компонента - состояние кровотока, его скорость, перфузионный баланс (разность скорости кровотока в предкапиллярах и посткапиллярах), величина давления в капиллярах;
  • внесосудистая компонента - уровень проницаемости и транскапиллярный обмен, морфологическое состояние периваскулярного пространства.

Капилляроскопия

Капилляроскопия - метод неизвазивной диагностики состояния микроциркуляционного русла при помощи визуального исследования структурных и функциональных изменений капилляров.

В качестве объектов каппиляроскопических исследований выступает ногтевое ложе пальцев рук или ног (как альтернатива - десна). Это обусловлено тем, в области ногтевого ложа каппилярные петли выстраиваются параллельно к поверхности кожи и в последнем слое их можно достаточно четко рассмотреть по всей длине (значение показателей микроциркуляторного русла ногтевого ложа приведены ниже). В остальных участках кожи капилляры расположены перпендикулярно к поверхности, что позволяет визуализировать только переходный отдел капилляра.

В основу работы капилляроскопа положен метод исследования биологических объектов с помощью света, отраженного от объекта, который проходит через оптическое устройство на прибор с зарядовой связью, трансляции полученного изображения на экран монитора компьютера, последующей обработки изображения для параметризации объектов исследования.

В группу приборов, разрабатываемых в рамках данного проекта входят:

Капилляроскоп для общеклинического применения
Данный прибор имеет наиболее простую конструкцию, рассчитан на использование при массовых профилактических обследованиях больших групп населения. Исследование проводится специально обученным средним медицинским персоналом.

Капилляроскоп для специализированных медицинских учреждений
Спектрокапилляроскоп

Данные приборы выполняют ряд дополнительных функций, предназначены для проведения более углубленных медицинских исследований.

Опытный образец капилляроскопа общеклинического применения

Опытный образец капилляроскопа общеклинического применения

1 - основание
2 - опора кисти
3 - микрообъектив с осветителем
4 - тубус
5 - видеокамера
6 - система позиционирования в горизонтальной плоскости
7 - ручка наводки на резкость
8 - блок управления осветителем

Технические характеристики Капилляроскопа общеклинического применения

  • поле зрения - 0,62×0,47 мм
  • разрешающая способность - 1,3 мкм
  • диапазон определяемых скоростей - 0-3,5 мм/с
  • частота записи кадров - 100 кадров/с
  • размер изображения - 640×480 пикселей (монохромное)
  • время записи видеоизображения - 1-60 c
  • масса основного блока - 6 кг
  • питание - сетевое 220 В 50/60 Гц

Возможности программного обеспечения

Интерфейс программного обеспечения

  • Наблюдение капиллярного кровотока в режиме реального времени.
  • Видеозапись капиллярного кровотока на жесткий диск с регистрацией дополнительных параметров (АД, ЧСС, температура кожных покровов пальца).
  • Формирование панорамного изображения капилляров ногтевого ложа и сохранение его в базе данных для последующего использования.
  • Обработка записей капиллярного кровотока и автоматическое определение его параметров.
  • Формирование протокола исследования капиллярного кровотока в формате Excel
  • Удобное хранение результатов обследований в базе данных (дерево папок, гибкий поиск по запросам)
  • Мониторинг изменений показателей капиллярного кровотока пациентов в ходе лечения с возможностями табличного и графического сравнения
  • Поддержка архитектуры клиент-сервер с возможностями асинхронной работы специалистов двух категорий: лаборанта (запись видеофрагментов) и врача-лаборанта( обработка данных).

Определяемые показатели капиллярного кровотока

Увеличение – 300 крат (оптическое 10 крат)

Увеличение – 300 крат (оптическое 10 крат)

Определяемые показатели капиллярного кровотока
  • Диаметр венозного отдела
  • Диаметр артериального отдела
  • Диаметр переходного отдела
  • Длина капилляра
  • Ширина капиллярной петли
  • Периваскулярная зона
  • Плотность капиллярной сети
  • Скорость в венозном отделе
  • Скорость в переходном отделе
  • Скорость в артериальном отделе
  • Отношение венозного отдела к артериальному
  • Отношение скорости кровотока артериального отдела к скорости переходного
  • Отношение скорости кровотока венозного отдела к скорости переходного
  • Количество открытых капилляров
  • Количество открытых капилляров расширенных
  • Количество открытых капилляров удлиненных
  • Количество открытых капилляров гигантских
  • Количество извитых капилляров
  • Количество извитых капилляров расширенных
  • Количество извитых капилляров удлиненных
  • Количество извитых капилляров гигантских
  • Количество пересекающихся капилляров
  • Количество кустистых капилляров
  • Количество причудливых капилляров
  • Равномерность капиллярной сети
  • Количество капилляров с экстравазатами
  • Длительность стаза
Построение панорамного изображения для определения плотности капиллярной сети

Построение панорамного изображения для определения плотности капиллярной сети

Видеоизображение

Клиническая апробация капилляроскопа общеклинического применения

  • Центральная клиническая больница №1 ОАО РЖД:
    проводятся исследования микроциркуляторного русла у пациентов, страдающих сахарным диабетом, гипертонической болезнью, системными заболеваниями.
  • Диагностический центр МГТС:
    определяются нормальные величины показателей микроциркуляторного кровотока на выборках здоровых людей.
  • Российский государственный медицинский университет (кафедра неврологии):
    исследуется изменение кровотока у пациентов, страдающих различными формами церебро-васкулярных заболеваний, исследуется динамика изменения микроциркуляторного русла на фоне проводимого лечения
  • Московский областной научно-исследовательский институт акушерства и гинекологии:
    исследуется структура микроциркуляторного русла и гемодинамические показатели микроциркуляции у здоровых беременных и на фоне патологии беременности.
  • Московский государственный медико-стоматологический университет (кафедра фармакологии гемостаза): исследуется микроциркуляторное русло у пациентов, страдающих нарушением свертывающей системы крови.

По контракту с Институтом медико-биологических проблем РАН проводится разработка бортовой модели капилляроскопа для исследования особенностей микроциркуляции человека в условиях невесомости на борту МКС. В настоящее время в Институт медико-биологических проблем РАН поставлен капилляроскоп для общеклинического применения «Капилляроскан-1» с целью проведения научных работ в рамках проекта проведения 500-суточного эксперимента в условиях изоляции и гиподинамии с моделированием основных физиологических эффектов полета человека на Марс.

Результаты клинической апробации

Характерные изменения микрососудистого русла при сахарном диабете обусловлены отложением мукополисахарида в базальной мембране клеток образующих капилляр, что приводит к ее утолщению и вследствие этого нарушению газообмена и массопереноса веществ между кровью и тканями. Микроциркуляторные изменения характеризуются выраженной извитостью капилляров, отечностью периваскулярной зоны, диаметр венозного отдела капилляров больше диаметра артериального отдела более чем в 2 раза.

Результаты клинической апробации Результаты клинической апробации
Результаты клинической апробации

Наиболее характерными признаками артериальной гипертензии является сужение артериального отдела капилляров при относительном расширении венозного отдела. Соотношение венозного отдела капилляра к артериальному составляет в среднем выше 1.55, а у пациентов с тяжелыми формами артериальной гипертензии этот коэффициент выше 2,0. Еще один характерный признак артериальной гипертензии – уменьшение количества капилляров на единицу площади

Макетный образец спектрокапилляроскопа

Макетный образец спектрокапилляроскопа

1 - основание пальца
2 - микрообъектив с осветителем
3 - бинокуляр
4 - видеокамера
5, 6 - система позиционирования
7 - импульсный источник питания осветителя

Макетный образец спектрокапилляроскопа с малогабаритным спектрографом

Макетный образец спектрокапилляроскопа с малогабаритным спектрографом

1 - цветная видеокамера
2 - окуляр
3 - оптоволокно
4 - система позиционирования
5 - микрообъектив со светодиодным осветителем
6 - малогабаритный спектрограф.

Комплект поставки

Комплект поставки

Комплект поставки

В поставку помимо самого капилляроскопа входит также компьютер, оснащенный специализированным программным обеспечением, и стол, на котором выполняются исследования.

Патенты

Все проекты направления "Медицинское оборудование"