RU2688811C2 - Method for diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in feet of patients with diabetes mellitus - Google Patents
Method for diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in feet of patients with diabetes mellitus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688811C2 RU2688811C2 RU2017139818A RU2017139818A RU2688811C2 RU 2688811 C2 RU2688811 C2 RU 2688811C2 RU 2017139818 A RU2017139818 A RU 2017139818A RU 2017139818 A RU2017139818 A RU 2017139818A RU 2688811 C2 RU2688811 C2 RU 2688811C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microcirculatory
- tissue
- disorders
- wavelength
- tissue disorders
- Prior art date
Links
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 208000026062 Tissue disease Diseases 0.000 title claims abstract description 25
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 title description 10
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 claims abstract description 28
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims abstract description 26
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 claims abstract description 25
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 claims abstract description 23
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 claims abstract description 18
- 230000004089 microcirculation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000013145 classification model Methods 0.000 claims abstract description 4
- 210000001872 metatarsal bone Anatomy 0.000 claims abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract 2
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 208000000558 Varicose Ulcer Diseases 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 11
- 230000001228 trophic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 239000008280 blood Substances 0.000 abstract description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 abstract description 5
- 201000010099 disease Diseases 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 208000002193 Pain Diseases 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 4
- 238000011990 functional testing Methods 0.000 description 4
- 208000008960 Diabetic foot Diseases 0.000 description 3
- 231100000862 numbness Toxicity 0.000 description 3
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 3
- 208000002249 Diabetes Complications Diseases 0.000 description 2
- 208000007342 Diabetic Nephropathies Diseases 0.000 description 2
- 208000032131 Diabetic Neuropathies Diseases 0.000 description 2
- 206010054044 Diabetic microangiopathy Diseases 0.000 description 2
- 206010016326 Feeling cold Diseases 0.000 description 2
- 208000004880 Polyuria Diseases 0.000 description 2
- DDRJAANPRJIHGJ-UHFFFAOYSA-N creatinine Chemical compound CN1CC(=O)NC1=N DDRJAANPRJIHGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 201000009101 diabetic angiopathy Diseases 0.000 description 2
- 208000033679 diabetic kidney disease Diseases 0.000 description 2
- 201000002342 diabetic polyneuropathy Diseases 0.000 description 2
- 230000035619 diuresis Effects 0.000 description 2
- 206010013781 dry mouth Diseases 0.000 description 2
- 230000001991 pathophysiological effect Effects 0.000 description 2
- 230000035922 thirst Effects 0.000 description 2
- 208000001072 type 2 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 208000017667 Chronic Disease Diseases 0.000 description 1
- 206010012655 Diabetic complications Diseases 0.000 description 1
- 206010012689 Diabetic retinopathy Diseases 0.000 description 1
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- 208000004044 Hypesthesia Diseases 0.000 description 1
- 208000010415 Low Vision Diseases 0.000 description 1
- 206010027525 Microalbuminuria Diseases 0.000 description 1
- 208000007101 Muscle Cramp Diseases 0.000 description 1
- 206010062237 Renal impairment Diseases 0.000 description 1
- 206010038934 Retinopathy proliferative Diseases 0.000 description 1
- 208000014306 Trophic disease Diseases 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000007248 cellular mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000007635 classification algorithm Methods 0.000 description 1
- 229940109239 creatinine Drugs 0.000 description 1
- 230000004452 decreased vision Effects 0.000 description 1
- 238000012774 diagnostic algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 208000002173 dizziness Diseases 0.000 description 1
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 1
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 1
- 208000034783 hypoesthesia Diseases 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004303 low vision Effects 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 206010062198 microangiopathy Diseases 0.000 description 1
- 238000001543 one-way ANOVA Methods 0.000 description 1
- 230000008506 pathogenesis Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 231100000857 poor renal function Toxicity 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 210000000323 shoulder joint Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 210000001685 thyroid gland Anatomy 0.000 description 1
- 238000007473 univariate analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/06—Measuring blood flow
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно, к функциональной диагностике и может быть использовано для диагностики микроциркуляторно-тканевых нарушений в стопах пациентов с сахарным диабетом.The invention relates to medicine, namely, to functional diagnostics and can be used to diagnose microcirculatory disorders in the feet of patients with diabetes.
Сахарный диабет - одно из наиболее распространенных хронических заболеваний в современном мире. Системные микроциркуляторные нарушения играют ключевую роль в патогенезе осложнений СД (Rask-Madsen С., King G.L. Vascular complications of diabetes: mechanisms of injury and protective factors. Cell Metab 2013; 17(1):20-33.). Синдром диабетической стопы в настоящее время рассматривают как наиболее тяжелое из всех поздних осложнений диабета. Микроциркуляторно-тканевые нарушения на ранних стадиях развития синдрома диабетической стопы могут быть первичными, а на первых этапах - единственными свидетелями развивающихся расстройств. Именно поэтому важно оценивать состояние микроциркуляторного русла в стопах пациентов с сахарным диабетом еще до стадии появления трофических язв и/или деструкции глубоких тканей, выявляя предъязвенные изменения стоп.Diabetes mellitus is one of the most common chronic diseases in the modern world. Systemic microcirculatory disorders play a key role in the pathogenesis of diabetes complications (Rask-Madsen S., King G.L. Vascular complications of diabetes: Cell mechanisms and mechanisms for injury and protective factors. Cell Metab 2013; 17 (1): 20-33.). Diabetic foot syndrome is currently considered the most severe of all the late complications of diabetes. Microcirculatory tissue disorders in the early stages of the development of diabetic foot syndrome may be primary, and in the early stages - the only witnesses of developing disorders. That is why it is important to assess the state of the microcirculatory bed in the feet of patients with diabetes mellitus even before the stage of appearance of trophic ulcers and / or destruction of deep tissues, revealing pre-ulcerous changes in the feet.
Диагностика микроциркуляторно-тканевых нарушений в стопах пациентов с сахарным диабетом направлена на оценку состояния микроциркуляторного русла и интенсивность происходящих в коже метаболических процессов на ранних стадиях заболевания. Более информативным и метрологически обоснованным направлением оценки общего функционального состояния микроциркуляторного русла является применение функциональных тестов (провокационных проб). Это позволяет расширить диагностические возможности методов, дополнительно оценивая резервные и адаптивные возможности гемодинамической системы.Diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in the feet of patients with diabetes mellitus is aimed at assessing the state of the microvasculature and the intensity of metabolic processes occurring in the skin in the early stages of the disease. A more informative and metrologically sound assessment of the overall functional state of the microvasculature is the use of functional tests (provocative tests). This allows you to expand the diagnostic capabilities of the methods, further evaluating the reserve and adaptive capabilities of the hemodynamic system.
Известен способ оценки риска синдрома диабетической стопы, включающий измерение температуры на подошвенной поверхности стоп в точках наибольшего плантарного давления и выявление термоасимметрии в точках на правой и левой стопах (патент РФ 2433783; МПК А61В 5/01, 2011 г.). Недостатком способа является то, что термография лишь косвенно указывает на функциональное состояние микроциркуляторного русла, так как величина температуры стоп определяется не только скоростью кровотока, но и другими факторами, в том числе теплопроводностью окружающих тканей. Кроме этого, указанный способ не предполагает проведение функциональных проб, что сокращает его диагностические возможности.There is a method for assessing the risk of diabetic foot syndrome, which includes measuring the temperature on the plantar surface of the feet at the points of the greatest plantar pressure and identifying thermal asymmetry at the points on the right and left feet (RF patent 2433783; IPC AV 5/01, 2011). The disadvantage of this method is that thermography only indirectly indicates the functional state of the microvasculature, since the temperature of the feet is determined not only by the blood flow velocity, but also by other factors, including the thermal conductivity of the surrounding tissues. In addition, this method does not involve functional tests, which reduces its diagnostic capabilities.
Известен способ диагностики микроангиопатии у больных сахарным диабетом, включающий проведение капилляроскопии и оксигенометрии с четырьмя функциональными пробами с воздействием физических факторов на исследуемую конечность: окклюзия манжетой, проба с холодовым воздействием, проба с тепловым воздействием, проба с поднятием конечности вверх (патент РФ 2559640; МПК А61В 5/083, А61В 5/026, 2015 г.). Недостаток способа состоит в том, что результаты определения параметров мелких сосудов являются недостаточно точными, так как они реализуются при визуальном (субъективном) определении, а также чувствительны к малейшим колебаниям зоны исследования.A known method for the diagnosis of microangiopathy in patients with diabetes mellitus, including capillaroscopy and oxygenometry with four functional tests with the influence of physical factors on the limb under study: occlusion of the cuff, test with cold exposure, test with heat exposure, test with lifting the limb up (RF Patent 2559640; IPC А61В 5/083, А61В 5/026, 2015). The disadvantage of this method is that the results of determining the parameters of small vessels are not sufficiently accurate, as they are realized by visual (subjective) determination, as well as sensitive to the slightest fluctuations of the study area.
Наиболее близким по технической сущности решением является способ определения состояния биологической ткани и диагностическая система для его реализации, представлявший собой комплексную диагностику неинвазивными оптическими методами, которая позволяет оценить физиологическое и патофизиологическое состояние биологических тканей путем облучения исследуемого участка ткани источниками лазерного или узкополосного светодиодного излучения с различной длиной волны, мощностью, поляризацией и другими физическими параметрами луча, освещающего ткань, и последующим частотно-спектральным и/или амплитудно-спектральным анализом параметров вышедшего из ткани вторичного излучения (отраженного, рассеянного, наведенного, возбужденного, фонового и т.п.) (патент РФ 2234242; МПК А61В 5/05, 2003 г.). Недостатками способа являются сложность интерпретации полученных результатов врачом, так как авторами предлагается таблица с несколькими параметрами, не имеющими конкретных значений. Большое количество измеряемых параметров имеет условные границы, обозначенные повышенной, пониженной концентрацией или понятиями «нарастание-убывание». Также способ не предполагает проведение функциональных проб, не в полной мере реализуя возможности диагностического алгоритма оптической неинвазивной диагностики и не позволяя оценить резервные возможности микроциркуляторного русла больных диабетом, что ограничивает применение способа на начальных стадиях микроциркуляторно-тканевых нарушений у больных сахарным диабетом.The closest to the technical essence of the solution is the method of determining the state of biological tissue and the diagnostic system for its implementation, which is a comprehensive diagnosis of non-invasive optical methods, which allows you to assess the physiological and pathophysiological state of biological tissues by irradiating the investigated portion of tissue with laser sources or narrowband LED radiation of different lengths waves, power, polarization and other physical parameters of the beam, tissue, and the subsequent frequency-spectral and / or amplitude-spectral analysis of the parameters of secondary radiation released from the tissue (reflected, scattered, induced, excited, background, etc.) (RF patent 2234242; IPC А61В 5/05, 2003 .). The disadvantages of the method are the complexity of the interpretation of the results by the doctor, as the authors propose a table with several parameters that do not have specific values. A large number of measured parameters has conditional boundaries, indicated by high, low concentration or the concepts of "increase-decrease". Also, the method does not involve carrying out functional tests, not fully realizing the possibilities of the diagnostic algorithm of optical non-invasive diagnostics and not allowing to evaluate the reserve capabilities of the microcirculatory bed of diabetic patients, which limits the application of the method at the initial stages of microcirculatory disorders in diabetic patients.
Технической задачей изобретения является разработка способа диагностики микроциркуляторно-тканевых нарушений в стопах пациентов с сахарным диабетом, позволяющего комплексно оценить состояние микроциркуляторного русла на ранних стадиях заболевания и вести мониторинг терапии.An object of the invention is to develop a method for the diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in the feet of patients with diabetes mellitus, which allows a comprehensive assessment of the state of the microvasculature in the early stages of the disease and monitor therapy.
Техническая задача достигается тем, что способ диагностики микроциркуляторно-тканевых нарушений заключается в воздействии на биологическую ткань электромагнитным излучением оптического диапазона двух длин волн постоянной мощности однократно на длине волны 365 нм для возбуждения флуоресценции и однократно на длине волны 1064 нм для определения динамических параметров микроциркуляции крови, регистрации вышедшего из ткани вторичного оптического излучения и определении по характеристикам вторичного оптического излучения параметров состояния микроциркуляторного русла исследуемой биологической ткани. На первом этапе анализа спектральных характеристик вторичного излучения определяют интенсивность флуоресценции исследуемого участка биоткани, возбужденной на длине волны 365 нм с максимальной амплитудой флуоресценции на длине волны 460±10 нм методом флуоресцентной спектроскопии. На втором этапе проводят тепловую пробу, сначала охлаждая биоткань до 25°С в течение 4 минут для приведения температуры кожи в зоне обследования у всех испытуемых к одинаковым начальным условиям. Затем биоткань нагревают до 42°С в течение 10 минут. На этом этапе методом лазерной допплеровской флоуметрии (рабочая длина волны 1064 нм) определяют динамические параметры микроциркуляции крови в исследуемой биологической ткани и на третьем этапе проводят общий анализ физиологического и патофизиологического состояния биологической ткани с использованием статистико-вероятностных алгоритмов классификации полученных данных исследований.The technical problem is achieved by the fact that the method for diagnosing microcirculatory and tissue disorders consists in exposing biological tissue to electromagnetic radiation in the optical range of two wavelengths of constant power once at a wavelength of 365 nm to excite fluorescence and once at a wavelength of 1064 nm to determine the dynamic parameters of microcirculation, registration of secondary optical radiation from a tissue and determination of parameters with parameters of secondary optical radiation by -being microvasculature examined biological tissue. At the first stage of analyzing the spectral characteristics of secondary radiation, determine the fluorescence intensity of the biotissue section of interest, excited at a wavelength of 365 nm, with a maximum fluorescence amplitude at a wavelength of 460 ± 10 nm using fluorescence spectroscopy. In the second stage, a thermal test is carried out, first cooling the biological tissue to 25 ° C for 4 minutes to bring the skin temperature in the examination area of all subjects to the same initial conditions. Then the biological tissue is heated to 42 ° C for 10 minutes. At this stage, the method of laser Doppler flowmetry (working wavelength 1064 nm) determines the dynamic parameters of blood microcirculation in the biological tissue studied and at the third stage, conduct a general analysis of the physiological and pathophysiological state of biological tissue using statistical probabilistic classification algorithms for the obtained research data.
Технический результат заключается в повышении точности и информативности диагностики микроциркуляторно-тканевых нарушений у больных сахарным диабетом, что позволит выбирать наиболее эффективную терапевтическую тактику индивидуально для каждого пациента и проводить мониторинг эффективности лечения.The technical result is to increase the accuracy and informativeness of the diagnosis of microcirculatory disorders in patients with diabetes mellitus, which will allow to choose the most effective therapeutic tactics individually for each patient and monitor the effectiveness of treatment.
На фиг. 1 представлены результаты линейного дискриминантного анализа, на фиг. 2 представлены кривые ошибок оценки эффективности дискриминантного анализа.FIG. 1 shows the results of a linear discriminant analysis; FIG. 2 shows the error curves for evaluating the effectiveness of discriminant analysis.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Все измерения проводятся в положении лежа через 2 часа после приема пищи. Испытуемый должен адаптироваться к условиям окружающей среды не менее 10 минут. На дорсальной поверхности стопы пациента в точке, расположенной на плато между 1-й и 2-й плюсневыми костями, устанавливают оптико-волоконный зонд диагностического комплекса, например, «ЛАЗМА МЦ» (ООО НПП «ЛАЗМА», г. Москва, Россия). Зонд позиционируют внутри устройства, позволяющего осуществлять тепловые пробы, например, теплового пробника установки «ЛАЗМА-ТЕСТ» (ООО НПП «ЛАЗМА», г. Москва, Россия). На исследуемый участок биологической ткани воздействуют электромагнитным излучением оптического диапазона двух длин волн постоянной мощности однократно на длине волны 365 нм для возбуждения флуоресценции и однократно на длине волны 1064 нм для определения динамических параметров микроциркуляции крови. На первом этапе исследований регистрируют интенсивность вышедшего из ткани вторичного оптического излучения флуоресценции исследуемого участка, возбужденного на длине волны 365 нм, с максимальной амплитудой флуоресценции на длине волны 460±10 нм. По зарегистрированным спектрам флуоресценции производят расчет нормированных амплитуд как отношение максимальной амплитуды флуоресценции к максимуму обратно отраженного излучения источника (I460). На втором этапе проводят тепловую пробу с помощью канала температурного воздействия, устанавливая тепловой пробник в место исследования. Для приведения температуры кожи в зоне обследования у всех испытуемых к одинаковым начальным условиям биоткань охлаждают до 25°С в течение 4 минут, затем нагревают до 42°С в течение 10 минут. Во время проведения тепловой пробы регистрируют вторичное оптическое излучение биоткани методом лазерной допплеровской флоуметрии, производят расчет среднего показателя микроциркуляции крови (Im 42°С). На третьем этапе на основе двух полученных значений определяются координаты точки (Im 42°C; I460) и с помощью модели классификации в виде двух дискриминантных функций D1 и D2 (фиг. 1) делают вывод об отсутствии (положение точки на плоскости ниже линии D1); наличии (положение точки на плоскости между линиями D1 и D2) или более тяжелой форме диабетических осложнений (положение точки на плоскости выше линии D2):All measurements are taken in the prone position 2 hours after meals. The subject must adapt to environmental conditions for at least 10 minutes. On the dorsal surface of the patient's foot at the point located on the plateau between the 1st and 2nd metatarsal bones, a fiber-optic probe of the diagnostic complex is installed, for example, LAZMA MC (LLC NPP LAZMA, Moscow, Russia). The probe is positioned inside the device, which allows to carry out thermal tests, for example, a thermal probe of the LAZMA-TEST installation (OOO NPP LAZMA, Moscow, Russia). The studied area of biological tissue is affected by electromagnetic radiation in the optical range of two wavelengths of constant power once at a wavelength of 365 nm to excite fluorescence and once at a wavelength of 1064 nm to determine the dynamic parameters of microcirculation. At the first stage of the research, the intensity of the secondary optical radiation of fluorescence released from the tissue of the investigated area excited at a wavelength of 365 nm is recorded with a maximum amplitude of fluorescence at a wavelength of 460 ± 10 nm. The recorded fluorescence spectra are used to calculate the normalized amplitudes as the ratio of the maximum amplitude of fluorescence to the maximum of the back-reflected radiation of the source (I 460 ). At the second stage, a thermal test is carried out with the help of a temperature effect channel, installing a thermal probe at the place of study. To bring the skin temperature in the examination area of all subjects to the same initial conditions, the biological tissue is cooled to 25 ° C for 4 minutes, then heated to 42 ° C for 10 minutes. During the heat test, secondary optical radiation of a biological tissue is recorded by laser Doppler flowmetry, and the average blood microcirculation is calculated (I m 42 ° C ). At the third stage, on the basis of two obtained values, the coordinates of the point (I m 42 ° C ; I 460 ) are determined and using the classification model in the form of two discriminant functions D 1 and D 2 (Fig. 1), the absence is concluded (the position of the point on the plane below line D 1 ); the presence (position of a point on a plane between lines D 1 and D 2 ) or a more severe form of diabetic complications (position of a point on a plane above line D 2 ):
где А1, А2, В1, В2, С1 и С2 - коэффициенты, полученные экспериментальным путем в ходе предварительных исследований группы лиц без микроциркуляторно-тканевых нарушений и пациентов, больных сахарным диабетом с различными стадиями микроциркуляторно-тканевых нарушений в поликлинических условиях методами флуоресцентной спектроскопии и лазерной допплеровской флоуметрии.where А 1 , А 2 , В 1 , В 2 , С 1 and С 2 are coefficients obtained experimentally during preliminary studies of a group of persons without microcirculatory disorders and patients with diabetes mellitus with various stages of microcirculatory disorders in polyclinic conditions by fluorescence spectroscopy and laser Doppler flowmetry.
Предлагаемый способ был апробирован на 76 исследуемых пациентах (28 мужчин и 48 женщин) с сахарным диабетом. Все пациенты были разделены на две группы: группа пациентов с серьезными микроциркуляторно-тканевыми нарушениями в стопах с предъязвенными и язвенными изменениями стоп (8 мужчин и 6 женщин, средний возраст 53±13 лет) и группа пациентов с наличием микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических язв (20 мужчин и 42 женщины, средний возраст 54±10 лет). Кроме предъязвенных и язвенных изменений, первая группа пациентов имела более длительную продолжительность диабета, более высокие значения креатинина и мочевины (которые могут указывать на нарушение в функции почек) и более высокий процент диагностированных осложнений (диабетическая полинейропатия, диабетическая ретинопатия, диабетическая нефропатия, диабетическая микроангиопатия нижних конечностей). Контрольную группу составили 48 исследуемых без микроциркуляторно-тканевых нарушений в стопах (16 женщин, 32 мужчины) со средним возрастом 46±6 лет.The proposed method was tested on 76 of the studied patients (28 men and 48 women) with diabetes. All patients were divided into two groups: a group of patients with severe microcirculatory and tissue disorders in the feet with pre-ulcer and ulcerative changes of the feet (8 men and 6 women, average age 53 ± 13 years) and a group of patients with microcirculatory disorders without current risk the occurrence of trophic ulcers (20 men and 42 women, average age 54 ± 10 years). In addition to pre-ulcer and ulcerative changes, the first group of patients had a longer duration of diabetes, higher creatinine and urea values (which may indicate impaired renal function) and a higher percentage of diagnosed complications (diabetic polyneuropathy, diabetic retinopathy, diabetic nephropathy, diabetic microangiopathy of the lower limbs). The control group consisted of 48 subjects without microcirculatory and tissue disorders in the feet (16 women, 32 men) with an average age of 46 ± 6 years.
Все сравниваемые параметры, полученные в результате обработки данных первого и второго этапа исследований, были проверены на нормальность распределения по критерию Колмогорова-Смирнова и гомогенность дисперсий с использованием теста Левена. Значимость статистических различий выборок была оценена с помощью однофакторного дисперсионного анализа (One-way ANOVA). Значение уровня значимости р<0,01 считалось существенным.All compared parameters obtained as a result of processing the data of the first and second stages of research were tested for normal distribution according to the Kolmogorov-Smirnov criterion and the homogeneity of dispersions using the Leuven test. The significance of statistical differences in the samples was assessed using univariate analysis of variance (One-way ANOVA). The significance level of p <0.01 was considered significant.
В таблице приведены показатели флуоресцентной спектроскопии и лазерной допплеровской флоуметрии по заявляемому способу для трех исследуемых групп.The table shows the indicators of fluorescence spectroscopy and laser Doppler flowmetry by the present method for the three studied groups.
* - статистическая значимость различий по отношению к исследуемой группе без микроциркуляторно-тканевых нарушений с вероятностью р<0,01;* - statistical significance of differences in relation to the studied group without microcirculatory disorders with a probability of p <0.01;
** статистическая значимость различий по отношению к группе пациентов эндокринологического профиля с наличием микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических язв с вероятностью р<0,01.** statistical significance of differences in relation to the group of endocrinological patients with the presence of microcirculatory disorders without the current risk of trophic ulcers with a probability of p <0.01.
Как видно из таблицы, при проведении диагностики по заявляемому способу у больных сахарным диабетом обнаружено увеличение нормированной максимальной амплитуды флуоресценции на длине волны 460±10 нм, возбужденной на длине волны 365 нм. При этом статистическая значимость различий этого параметра подтверждена и внутри группы больных диабетом с предъязвенными и язвенными изменениями и без них. Аналогично статистически подтверждено различие средней перфузии на этапе с нагревом 42°С. Эти параметры были положены в основу линейного дискриминантного анализа, проводимого на третьем этапе заявляемого способа диагностики.As can be seen from the table, when diagnosing by the claimed method in patients with diabetes mellitus, an increase in the normalized maximum amplitude of fluorescence at a wavelength of 460 ± 10 nm, excited at a wavelength of 365 nm, was found. At the same time, the statistical significance of the differences in this parameter was also confirmed within the group of patients with diabetes with pre-ulcerous and ulcerative changes and without them. Similarly, the difference in average perfusion in the 42 ° C heating stage was statistically confirmed. These parameters were used as the basis for the linear discriminant analysis carried out at the third stage of the proposed diagnostic method.
Дискриминантные функции в предлагаемом способе синтезированы таким образом, чтобы обеспечить высокую чувствительность при обеспечении хорошей специфичности. Для первого классифицирующего правила по разделению контрольной группы и группы пациентов с диабетом с наличием микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических язв были получены чувствительность и специфичность равные 0,92 и 0,90, соответственно. Для второго классифицирующего правила для группы пациентов с наличием микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических язв и группы пациентов с серьезными микроциркуляторно-тканевыми нарушениями в стопах с предъязвенными и язвенными изменениями - 0,86 и 0,85. Для наилучшего сочетания чувствительности и специфичности на фиг. 1 показан график рассеяния экспериментальных данных с наложением дискриминантных линий, которые делят экспериментальные точки на три группы (исследуемые без микроциркуляторно-тканевых нарушений в стопах, пациенты с наличием микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических язв и пациенты с серьезными микроциркуляторно-тканевыми нарушениями в стопах с предъязвенными и язвенными изменениями). Группа без микроциркуляторно-тканевых нарушений показана квадратами, группа с наличием микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических язв - кругами и группа с серьезными микроциркуляторно-тканевыми нарушениями в стопах с предъязвенными и язвенными изменениями - треугольниками. Непосредственным диагностическим критерием является модель классификации в виде двух дискриминантных функций D1 и D2, позволяющая соотносить вновь измеренный объект с одной из трех групп:The discriminant functions in the proposed method are synthesized in such a way as to ensure high sensitivity while providing good specificity. For the first classifying rule on the separation of the control group and the group of patients with diabetes with the presence of microcirculatory and tissue disorders without the current risk of trophic ulcers, sensitivity and specificity of 0.92 and 0.90 were obtained, respectively. For the second classifying rule for a group of patients with microcirculatory and tissue disorders without the current risk of trophic ulcers and a group of patients with severe microcirculatory and tissue disorders in the feet with pre-ulcerous and ulcerative changes - 0.86 and 0.85. For the best combination of sensitivity and specificity in FIG. 1 shows a plot of experimental data scattered overlaid with discriminant lines that divide the experimental points into three groups (examined without microcirculatory disorders in the feet, patients with microcirculatory disorders without current risk of trophic ulcers, and patients with serious microcirculatory disorders in feet with pre-ulcer and ulcerative changes). The group without microcirculatory disorders is shown by squares, the group with microcirculatory disorders without current risk of trophic ulcers - circles and the group with serious microcirculatory disorders in the feet with pre-ulcer and ulcerous changes - triangles. The direct diagnostic criterion is the classification model in the form of two discriminant functions D1 and D2, which allows to relate the newly measured object to one of three groups:
На фиг. 2 представлены кривые ошибок, вычисленные для полученных дискриминантных функций: пунктирная линия - разделение контрольной группы без микроциркуляторно-тканевых нарушений с диабетической группой с наличием микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических нарушений; сплошная линия - разделение диабетической группы с наличием микроциркуляторно-тканевых нарушений без текущего риска возникновения трофических язв с диабетической группой с серьезными микроциркуляторно-тканевыми нарушениями в стопах с предъязвенными и язвенными изменениями. Для сравнения качества различных классифицирующих правил удобно использовать интегральную характеристику - площадь под кривой ошибок. В заявляемом способе для обеих классифицирующих правил площадь под кривой равна 0,93.FIG. 2 shows the error curves calculated for the discriminant functions obtained: dashed line - separation of the control group without microcirculatory disorders with a diabetic group with microcirculatory disorders without the current risk of trophic disorders; the solid line is the separation of a diabetic group with the presence of microcirculatory and tissue disorders without the current risk of trophic ulcers with a diabetic group with serious microcirculatory and tissue disorders in the feet with pre-ulcer and ulcerative changes. To compare the quality of various classifying rules, it is convenient to use the integral characteristic — the area under the error curve. In the present method for both classifying rules, the area under the curve is 0.93.
Приведенные показатели подтверждают, что заявляемый способ диагностики микроциркуляторных нарушений в стопах больных сахарным диабетом обладает большой чувствительностью и информативностью.These figures confirm that the claimed method for the diagnosis of microcirculatory disorders in the feet of patients with diabetes has great sensitivity and informativeness.
Способ диагностики микроциркуляторно-тканевых нарушений в стопах пациентов с сахарным диабетом может быть проиллюстрирован на следующих клинических примерах.A method for the diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in the feet of patients with diabetes mellitus can be illustrated in the following clinical examples.
Пример 1Example 1
Больной А. 60 лет. Диагноз: сахарный диабет 2 типа, недостижение целевых показателей гликемии. При поступлении предъявлял жалобы на сухость во рту, жажду, повышенный ночной диурез, похудание, общую слабость, боли и онемение в ногах, судороги ног, похолодание и онемение рук, снижение зрения, боли в сердце, иррадиирущие под левую лопатку, повышение артериальное давление 190/100 мм рт.ст., головокружение, отеки голеней и стоп. Из анамнеза известно, что страдает диабетом в течение 25 лет.Patient A. 60 years. Diagnosis: type 2 diabetes mellitus, glycemia target achievement. On admission he complained of dry mouth, thirst, increased nighttime diuresis, weight loss, general weakness, pain and numbness in the legs, leg cramps, coldness and numbness of the hands, decreased vision, pain in the heart radiating to the left shoulder blade, elevated blood pressure 190 / 100 mm Hg, dizziness, swelling of the legs and feet. From the anamnesis, it is known that he suffers from diabetes for 25 years.
При обследовании больного заявляемым способом было выявлено:When examining a patient by the claimed method, it was revealed:
перфузия при 42°С Im 42°C=9,1 пф.ед; нормированная амплитуда I460=4,2 отн. ед. Точка с такими координатами на плоскости двух дискриминантных функций находится выше пунктирной линии D2.perfusion at 42 ° C I m 42 ° C = 9.1 pf.ed; normalized amplitude I 460 = 4.2 rel. units A point with such coordinates on the plane of two discriminant functions is above the dotted line D 2 .
Заключение: есть серьезные микроциркуляторно-тканевые нарушения, возможность развития трофических язв.Conclusion: there are serious microcirculatory and tissue disorders, the possibility of the development of trophic ulcers.
Пример 2Example 2
Больная Б. 58 лет. Диагноз: сахарный диабет 2 типа, недостижение целевых показателей гликемии. Осложнения: диабетическая непролиферативная ретинопатия обоих глаз, диабетическая полинейропатия конечностей смешанного генеза, диабетическая микроангиопатия конечностей, диабетическая нефропатия в стадии микроальбуминурии. Жалобы на сухость во рту, жажду, повышенный диурез, никтурию, онемение левой кисти, боль в области плечевых суставов, боли, зябкость в ногах, понижение зрения, головные боли, утомляемость, общую слабость, боли в левой половине грудной клетки, повышение артериального давления. Пульсация на стопах сохранена. Все виды чувствительности на обеих ногах снижены. Щитовидная железа не увеличена. Из анамнеза известно, что страдает диабетом в течение 13 лет.Patient B. 58 years. Diagnosis: type 2 diabetes mellitus, glycemia target achievement. Complications: diabetic non-proliferative retinopathy in both eyes, diabetic polyneuropathy of the extremities of mixed origin, diabetic microangiopathy of the extremities, diabetic nephropathy in the microalbuminuria stage. Complaints of dry mouth, thirst, increased diuresis, nykturii, numbness of the left hand, pain in the shoulder joints, pain, chilliness in the legs, low vision, headaches, fatigue, general weakness, pain in the left half of the chest, increased blood pressure . Pulsation on the feet saved. All kinds of sensitivity on both legs are reduced. The thyroid gland is not enlarged. From the anamnesis it is known that he suffers from diabetes for 13 years.
При обследовании больной заявляемым способом было выявлено:When examining a patient by the claimed method, it was revealed:
перфузия при 42°С Im 42°C=14,3 пф.ед; нормированная амплитуда I460=3,1 отн. ед. Точка с такими координатами на плоскости двух дискриминантных функций находится между сплошной и пунктирной линиями D1 и D2.perfusion at 42 ° C I m 42 ° C = 14.3 pf.ed; normalized amplitude I 460 = 3.1 rel. units The point with such coordinates on the plane of two discriminant functions lies between the solid and dotted lines D 1 and D 2 .
Заключение: есть микроциркуляторно-тканевые нарушения в жизнеобеспечении тканей.Conclusion: there are microcirculatory and tissue disorders in the sustenance of tissues.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139818A RU2688811C2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Method for diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in feet of patients with diabetes mellitus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017139818A RU2688811C2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Method for diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in feet of patients with diabetes mellitus |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017139818A3 RU2017139818A3 (en) | 2019-05-15 |
| RU2017139818A RU2017139818A (en) | 2019-05-15 |
| RU2688811C2 true RU2688811C2 (en) | 2019-05-22 |
Family
ID=66548789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017139818A RU2688811C2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | Method for diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in feet of patients with diabetes mellitus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688811C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750361C1 (en) * | 2021-01-21 | 2021-06-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тюменский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Method of diagnosis of diabetic foot syndrome |
| RU2808480C2 (en) * | 2021-12-29 | 2023-11-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" | Method of diagnosing early neurological disorders in patients with type 1 diabetes mellitus |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234242C2 (en) * | 2002-03-19 | 2004-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" | Method for determining biological tissue condition |
| WO2005045393A2 (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-19 | Veralight, Inc. | Determination of a measure of a glycation end-product or disease state using tissue fluorescence |
| RU2433783C2 (en) * | 2009-12-08 | 2011-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" | Method of estimating risk of diabetic foot syndrome |
| RU2559640C1 (en) * | 2014-10-23 | 2015-08-10 | Евгений Сергеевич Крутиков | Diagnostic technique for microangiopathy in diabetic patients |
| RU2609059C2 (en) * | 2015-07-06 | 2017-01-30 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний" | Method of estimating adaptive-compensatory reactions in healthy individuals to remote pre-conditioning |
-
2017
- 2017-11-15 RU RU2017139818A patent/RU2688811C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2234242C2 (en) * | 2002-03-19 | 2004-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" | Method for determining biological tissue condition |
| WO2005045393A2 (en) * | 2003-10-28 | 2005-05-19 | Veralight, Inc. | Determination of a measure of a glycation end-product or disease state using tissue fluorescence |
| RU2433783C2 (en) * | 2009-12-08 | 2011-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" | Method of estimating risk of diabetic foot syndrome |
| RU2559640C1 (en) * | 2014-10-23 | 2015-08-10 | Евгений Сергеевич Крутиков | Diagnostic technique for microangiopathy in diabetic patients |
| RU2609059C2 (en) * | 2015-07-06 | 2017-01-30 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний" | Method of estimating adaptive-compensatory reactions in healthy individuals to remote pre-conditioning |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ДРЕМИН В.В. и др. Исследование окислительного метаболизма и показателей гемодинамики при диагностике жизнеспособности тканей нижних конечностей пациентов с сахарным диабетом. Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии. Доклады XII Международной научной конференции с научной молодежной сессией. 2016 с.63-67. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750361C1 (en) * | 2021-01-21 | 2021-06-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тюменский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Method of diagnosis of diabetic foot syndrome |
| RU2808480C2 (en) * | 2021-12-29 | 2023-11-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" | Method of diagnosing early neurological disorders in patients with type 1 diabetes mellitus |
| RU2822726C1 (en) * | 2023-05-11 | 2024-07-11 | Общество с ограниченной ответственностью "ОПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА" | Method for diagnosing peripheral blood flow disorders in diabetes mellitus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017139818A3 (en) | 2019-05-15 |
| RU2017139818A (en) | 2019-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2721941C (en) | Methods for measuring changes in optical properties of wound tissue and correlating near infrared absorption (fnir) and diffuse reflectance spectroscopy scattering (drs) with tissue neovascularization and collagen concentration to determine whether wound is healing | |
| JP4220782B2 (en) | Devices and methods for monitoring fluid and electrolyte disorders | |
| US8135448B2 (en) | Systems and methods to assess one or more body fluid metrics | |
| US7657292B2 (en) | Method for evaluating extracellular water concentration in tissue | |
| KR101399907B1 (en) | Measuring tissue oxygenation | |
| US7239902B2 (en) | Device and method for monitoring body fluid and electrolyte disorders | |
| Deng et al. | Measurement of vascularity in the scar: a systematic review | |
| TWI493169B (en) | Optical system for evaluating concentration and distribution of skin parameter and method thereof | |
| Potapova et al. | Evaluation of microcirculatory disturbances in patients with rheumatic diseases by the method of diffuse reflectance spectroscopy | |
| Sánchez-Ramos et al. | Determination of tissue oxygen saturation by diffuse reflectance spectroscopy | |
| Seki et al. | Regional tissue oxygen saturation measured by near-infrared spectroscopy to assess the depth of burn injuries | |
| RU2688811C2 (en) | Method for diagnosis of microcirculatory and tissue disorders in feet of patients with diabetes mellitus | |
| Tanamai et al. | Diffuse optical spectroscopy measurements of healing in breast tissue after core biopsy: case study | |
| Papazoglou et al. | Changes in optical properties of tissue during acute wound healing in an animal model | |
| Tikhonova et al. | Analysis of oscillatory processes in the cardiovascular system in response to local heating in patients with type 2 diabetes mellitus | |
| Perkov et al. | Optical Based Methods for Water Monitoring in Biological Tissue | |
| Tikhonova et al. | Effect of local heating on couplings between cardio-respiratory and peripheral oscillations in type 2 diabetes mellitus | |
| RU2822726C1 (en) | Method for diagnosing peripheral blood flow disorders in diabetes mellitus | |
| Lee et al. | Polarization speckles and skin applications | |
| Yamaki et al. | Time taken to the maximum increase in the oxygenated hemoglobin level in calf muscle as a predictor of mild and moderate post-thrombotic syndrome | |
| WO2008029162A1 (en) | Biomarkers | |
| Murray et al. | Using Nailfold Capillaroscopy in Combination with Other Non-invasive Imaging Techniques | |
| Tolouei | Optical monitoring in kidney transplant | |
| Barker et al. | The diagnosis of acute lower limb compartment syndrome: applications of near infrared spectroscopy | |
| Pinto Lima et al. | Optical Monitoring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201116 |