СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ХРОНИЧЕСКИХ ОБЛИТЕРИРУЮЩИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ АРТЕРИЙ КОНЕЧНОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано при лечении заболеваний сосудов конечностей.

Способы и устройства для лечения заболеваний сосудов нижних конечностей, в том числе и облитерирующего эндартериита, известны. Они основаны на ритмичном сдавливании сосудов пораженной конечности, синхронизированном с сердечной деятельностью, т.н. «синкардиальный» массаж. Так, аппарат «Синкардон» включает систему регистрации ЭКГ и надеваемую на конечность оболочку, подключенную к пневмосистеме для осуществления компрессии воздушными волнами переменного давления, синхронизированными с сигналами ЭКГ (см., например, US4077402, Benjamin et al., 07.03.1978; А.Ф. Вербов «Основы лечебного массажа» ACT, Полигон, 2006).

Известен способ лечения заболеваний сосудов нижних конечностей, который состоит в мониторинге ЭКГ пациента и создании последовательности импульсов давления в компрессионном элементе, размещаемом на пораженной конечности, причем импульсы давления синхронизованы с параметрами QRS-комплекса ЭКГ (см. US5514079, Dillon, 07.05.1996) - ближайший аналог первого изобретения группы). Параметры импульса давления и его длительность устанавливались таким образом, чтобы импульс подавался с задержкой по отношению к QRS-комплексу, а задний фронт заканчивался до начала систолы QRS-комплекса. Недостатком способа является недостаточная эффективность процедуры, т.к. не обеспечивается эффективное создание антеградной волны давления крови.

Из указанного источника известно устройство для лечения заболеваний нижних конечностей, содержащее анализатор ЭКГ, подключенный к компьютеру, связанному с управляющим входом блока управления и индикации, управляющий выход которого через газораспределительное устройство и источник сжатого воздуха подключен к компрессионному элементу (US 5514079 - ближайший аналог второго изобретения группы). Компрессионный элемент обеспечивает нагружение на всю конечность - от стопы до колена. Недостатками устройства являются ограниченные функциональные возможности, исключающие селективность воздействия.

Патентуемый способ направлен на устранение недостатков прототипа, а именно на повышение эффективности лечения и профилактику предупреждения прогрессирования заболевания, а устройство - на расширение функциональных возможностей путем эффективной организации антеградной волны - периферической пульсовой волны давления крови, распространяющейся по конечности от проксимальной области к дистальной.

Способ лечения хронических облитерирующих заболеваний артерий конечностей заключается в периодической компрессии пораженной конечности импульсами давления, синхронизированными с QRS-комплексом, а также в соответствии с параметрами пульсовой волны кровотока, и коррекции параметров импульсов давления на основе регистрации кровотока дистальнее зоны компрессии.

Способ отличается тем, что компрессию каждой пораженной конечности осуществляют раздельно в двух зонах - проксимальной и дистальной, импульсы давления к которым подают с задержкой относительно друг друга. Причем в проксимальной зоне начало импульса давления задерживают по отношению к R-пику текущего QRS-комплекса таким образом, чтобы импульс начинался в период прохождения пульсовой волны от сердца через проксимальную зону.

В дистальной зоне - начало импульса давления по отношению к началу импульса давления в проксимальной зоне задерживают на время распространения пульсовой волны между зонами, при этом компрессию в обеих зонах прекращают одновременно до начала следующего QRS-комплекса.

Способ может характеризоваться тем, что значение давления импульсов устанавливают с превышением систолического давления в артериях конечности, преимущественно на 10-50 мм рт.ст.

Способ может характеризоваться и тем, что значение давления импульсов в дистальной зоне компрессии устанавливают ниже значения импульсов давления в проксимальной зоне компрессии, преимущественно на 10-40 мм рт.ст.

Способ может характеризоваться также тем, что начало импульсов давления в проксимальной зоне компрессии относительно R-пика текущего QRS-комплекса задерживают на величину t₁=t_C+Т, где t_C задают в диапазоне от момента открытия аортального клапана до момента максимума систолического давления в устье аорты; Т - время распространения пульсовой волны от устья аорты до зоны компрессии.

Способ может характеризоваться также и тем, что при регистрации кровотока дистальнее зоны компрессии, предпочтительно на пальце ноги или руки, определяют задержку между текущими R-пиками и максимумами пульсовой волны в отсутствие и при воздействии импульсов давления, вычисляют разницу времен Δt по выражению Δt=t_B-t₀, где t_B, t₀ - задержка между R-пиками и максимумами пульсовой волны при воздействии и отсутствии импульсов давления соответственно, при этом начало импульса давления в проксимальной зоне корректируют по выражению: t_{1 корр}=t₁-Δt.

Способ может характеризоваться, кроме того, тем, что подачу импульсов давления в зонах компрессии прекращают перед началом следующего QRS-комплекса, преимущественно за 0,02-0,1 с.

Способ может характеризоваться, кроме того, и тем, что начало следующего QRS-комплекса оценивают по выражению: t(QRS_i+1)=t(QRS_i)+<RR>, где t(QRS_i) и t(QRS_i+1) - начало текущего и следующего QRS-комплекса соответственно; <RR>=<t(QRS_i) - t(QRS_i-1)> - средняя длительность кардиоцикла, вычисленная по нескольким предыдущим периодам сердечных сокращений.

Устройство для лечения хронических облитерирующих заболеваний артерий конечностей содержит средство для создания периодической компрессии пораженной конечности, связанное с источником сжатого воздуха через газораспределительное устройство, подключенное к блоку управления, связанному с анализатором QRS-комплекса и средством для регистрации кровотока на пораженной конечности.

Патентуемое устройство отличается тем, что средство для создания периодической компрессии конечностей включает, по меньшей мере, пару независимых компрессионных проксимальных и дистальных манжет конечности. Блок управления и индикации выполнен с возможностью управления подачей импульсов давления в упомянутые манжеты с задержкой по отношению к R-пику текущего QRS-комплекса таким образом, чтобы импульс начинался во время прохождения пульсовой волны от сердца через место наложения упомянутой проксимальной манжеты, а в дистальной манжете - величина задержки начала импульса давления по отношению к началу импульса давления в проксимальной манжете соответствовала времени распространения пульсовой волны между манжетами. При этом момент прекращения подачи импульсов давления в проксимальные и дистальные манжеты одинаков и более ранний, чем начало следующего за текущим QRS-комплекса.

Устройство может характеризоваться тем, что содержит две пары упомянутых манжет, представляющие собой манжеты бедра и голени для каждой из конечностей, подключенные к газораспределительному устройству одноименными манжетами параллельно.

Устройство может характеризоваться и тем, что содержит две пары упомянутых манжет, представляющие собой манжеты плеча и предплечья для каждой из конечностей, подключенные к газораспределительному устройству одноименными манжетами параллельно.

Устройство может характеризоваться также тем, что содержит четыре пары упомянутых манжет, представляющие собой манжеты плеча и предплечья и манжеты бедра и голени для каждой из конечностей, подключенные к газораспределительному устройству одноименными манжетами параллельно.

Устройство может характеризоваться также и тем, что дополнительно содержит средство для регистрации изменения температуры на периферии пораженной конечности в процессе периодической компрессии, а также и тем, что средство для регистрации изменения температуры выполнено с возможностью измерения и анализа пространственного распределения температуры.

Устройство может характеризоваться, кроме того, тем, что дополнительно содержит средство для регистрации изменения содержания кислорода в тканях на периферии пораженной конечности в процессе периодической компрессии.

Технический результат способа состоит в обеспечении эффективной антеградной волны давления крови, синхронизированной с фазами кардиоцикла.

Технический результат устройства состоит в повышении точности формирования временных характеристик пневматических импульсов относительно параметров QRS-комплекса для осуществления эффективной антеградной волны давления крови, направленной на увеличение кровотока в дистальных областях конечности.

В основе патентуемой группы изобретений лежат следующие положения и экспериментальные данные. Нами установлено, что при заболеваниях сосудов конечностей стойкий лечебный эффект может достигаться при обеспечении антеградной волны потока крови. Для этой цели следует секционировать компрессионный элемент - выполнить его в виде независимо управляемых компрессионных манжет, размещаемых на проксимальных и дистальных областях пораженной конечности, что в принципе известно без использования синхронизации с QRS-комплексом (RU 2253429 С1, Амосов и др., 10.06.2005). Однако не был известен новый алгоритм подачи и характеристик пневматических импульсов, при котором рассчитывают: а) величину задержки между QRS-комплексом и началом (передним фронтом) импульса давления в компрессионной манжете, размещенной в проксимальной области; б) величину задержки между импульсами в компрессионных манжетах, размещенных в проксимальной и дистальной областях. Вычисленные значения используют для формирования пневматических импульсов. При малых длительностях переднего фронта импульса давления, а также при относительно коротких длительностях компрессии создается высокое давление перфузии в дистальных областях, приводящее к существенному увеличению кровотока в них. Кроме того, синхронизация создаваемой при компрессии антеградной волны давления с исходной увеличивает эффективность волны давления из-за суперпозиции этих волн.

Аналогично эффектам, возникающим при последовательной наружной контрпульсации, но в отличие от нее при антеградной усиленной волне давления увеличиваются скорость кровотока и напряжение сдвига в сосудах дистальнее зоны воздействия.

Соответственно, такое гемодинамическое воздействие вызывает аналогичные положительные изменения в дистальных зонах, влияя на эндотелий сосудов нижних конечностей. Это обуславливает открытие сосудов и появление дополнительных сосудов из-за выделения сосудорасширяющих факторов и увеличения синтеза факторов роста сосудов (факторов ангиогенеза) в конечностях.

В результате формирования совокупности лечебных импульсов компрессии периферическая пульсовая волна ниже зоны компрессии представляет собой суперпозицию двух волн. Первая - пульсовая волна, вызванная сердечным сокращением, а вторая - волна, вызванная последовательной компрессией.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:

на фиг.1 показана блок-схема устройства;

на фиг.2 - временная диаграмма реализации способа лечения сосудов конечностей;

на фиг.3 - алгоритм работы блока управления;

на фиг.4 - алгоритм корректировки времени задержки;

на фиг.5, а), б) показана термограмма до (а) и после (б) лечения.

Реализацию способа удобно раскрыть на примере работы устройства.

Устройство для реализации способа лечения заболеваний сосудов нижних конечностей (фиг.1) содержит: вычислитель 10, кардиоанализатор 12, фотоплетизмограф 14, блок 16 управления, низконапорный источник 18 воздуха, например, марки Becker DT 4.40, газораспределительное устройство 20, компрессионные манжеты 22, 23, датчики 24 давления в компрессионных манжетах.

Устройство обеспечивает реализацию способа следующим образом. После закрепления на пораженной конечности пациента компрессионных манжет 22, 23, измерительных датчиков кардиоанализатора 12 и фотоплетизмографа 14 включают электропитание. В течение кардиоцикла по сигналам с кардиоанализатора 12 регистрируется ЭКГ, а по сигналам с фотоплетизмографа ФПГ 14 на пальце пораженной конечности - плетизмограмма.

Блок управления выполнен с возможностью управления подачей импульсов давления в упомянутые манжеты с задержкой по отношению к R-пику текущего QRS-комплекса. В проксимальной манжете 22 начало импульса давления задерживают на время распространения пульсовой волны от сердца до места наложения упомянутой проксимальной манжеты. Это время рассчитывают в вычислителе 10 по времени распространения пульсовой волны: t_распр=L/v, где L - расстояние от сердца до середины области наложения проксимальной манжеты, a v - скорость распространения пульсовой волны в сосуде.

В дистальной манжете 23 начало импульса давления по отношению к началу импульса давления в проксимальной манжете 22 задерживают на время распространения пульсовой волны между манжетами. Подачу импульсов давления в манжеты прекращают одновременно до начала следующего QRS-комплекса.

Способ, реализуемый устройством, может быть осуществлен посредством нескольких пар одновременно функционирующих компрессионных манжет (манжет бедра и голени, плеча и предплечья для каждой из конечностей), подключенных к газораспределительному устройству 20 одноименными манжетами параллельно.

Значение давления импульсов устанавливают с превышением систолического давления в артериях конечности, преимущественно на 10-50 мм рт.ст., что обеспечивает полную окклюзию сосудов конечности.

Значение давления импульсов в дистальной зоне компрессии устанавливают ниже значения импульсов давления в проксимальной зоне компрессии, преимущественно на 10-40 мм рт.ст. Такой режим позволяет обеспечить окклюзию дистальной зоны.

Начало импульсов давления в проксимальной зоне компрессии (манжеты 22) относительно R-пика текущего QRS-комплекса задерживают на величину t₁=t_C+Т, где t_C задают в диапазоне от момента открытия аортального клапана до момента максимума систолического давления в устье аорты; Т - время распространения пульсовой волны от устья аорты до зоны компрессии. Такой режим обеспечивает антеградную волну потока крови, синхронизированную с R-пиком текущего QRS-комплекса, что повышает эффективность процедуры.

Практически же для эффективного усиления естественной пульсовой волны время t₁ задержки может быть несколько большим, вплоть до t₁=t_d+Т, где t_d - момент закрытия аортального клапана относительно R-пика.

Кроме того, при компрессии проксимальной зоны возникает ретроградная волна давления, которая суммируется с естественной волной, в том числе и в аорте. Для того чтобы эта волна не вызывала преждевременного закрытия аортального клапана и дополнительную нагрузку на левый желудочек необходимо, чтобы она доходила до устья аорты не раньше обычного момента закрытия аортального клапана. Соответственно, начало компрессии должно наступать позже, чем t_d - Т (все моменты отсчитываются относительно R-пика).

При выполнении этого условия ретроградная волна давления достигает устья аорты во время диастолы, вызывая полезные гемодинамические физиологические эффекты в коронарном кровотоке, аналогичные тем, которые происходят во время наружной контрпульсации.

Практическая реализация этих условий для определения момента t_d закрытия аортального клапана может быть выполнена путем определения времени окончания Т-зубца ЭКГ, которое практически совпадает с t_d.

При регистрации кровотока дистальнее зоны компрессии, предпочтительно на пальце ноги или руки, определяют задержку между текущими R-пиками и максимумами пульсовой волны в отсутствие t₀ и при воздействии t_B импульсов давления, вычисляют разницу времен Δt=t_B-t₀, a начало t_1корр импульса давления в проксимальной зоне корректируют по выражению t_1корр=t₁-Δt. Такая коррекция времени задержки позволяет учесть фактическое время распространения до зоны компрессии пульсовой волны, вызванной сердечным сокращением, и скорректировать начало компрессии для максимального усиления суммарной волны.

Подачу импульсов давления в зонах компрессии прекращают перед началом следующего QRS-комплекса, преимущественно за 0,02-0,1 с. Это позволяет обеспечить возможность полной разгрузки сердца и в то же время препятствовать снижению амплитуды антеградной волны потока крови.

Патентуемый способ, реализуемый предлагаемым устройством, эффективен и в случае аритмии, которая может наблюдаться в процессе всей процедуры. Для этой цели начало следующего за текущим QRS-комплекса рассчитывают в вычислителе 10 по выражению t(QRS_i+1)=t(QRS_i)+<RR>, где t(QRS_i) и t(QRS_i+1) - начало текущего и следующего QRS-комплекса соответственно; <RR>=<t(QRS_i)-t(QRS_i-1)> - средняя длительность кардиоцикла, вычисленная по нескольким (в реальном случае 4-10) предыдущим периодам сердечных сокращений.

Для контроля эффективности процедуры периодической компрессии удобно использовать термометрию: регистрировать локальное изменение температуры, например, посредством термистора, устанавливаемого на периферии пораженной конечности на пальце, либо бесконтактное средство измерения и анализа пространственного распределения температуры - компьютерный термограф. Может быть также использовано средство для регистрации изменения содержания кислорода в тканях на периферии пораженной конечности. Указанные средства дают возможность оптимизировать воздействие.

Алгоритм работы вычислителя 10 представлен на фиг.3, 4 в соответствии с обозначениями, приведенными на циклограмме, приведенной на фиг.2.

Вычислитель определяет время задержки между R-пиком текущего QRS-комплекса и подачей импульсов давления в проксимальной зоне компрессии. Время задержки t₁=t_C+Т, где t_C задают в диапазоне от момента открытия аортального клапана до момента максимума систолического давления в устье аорты; Т - время распространения пульсовой волны от устья аорты до зоны компрессии.

При регистрации кровотока дистальнее зоны компрессии, предпочтительно на пальце ноги или руки, вычислитель 10 определяет задержку t между текущими R-пиками и максимумами пульсовой волны в отсутствие t₀ и при воздействии t_B импульсов давления, вычисляет разницу времен Δt=t_B-t₀, а начало импульса давления в проксимальной зоне корректируется по выражению t_1корр=t₁-Δt. Вычислитель 10 определяет момент прекращения подачи импульсов давления в зонах компрессии перед началом следующего QRS-комплекса, преимущественно за 0,02-0,1 с. Начало следующего за текущим QRS-комплекса рассчитывается по выражению t(QRS_i+1)=t(QRS_i)+<RR>, где t(QRS_i) и t(QRS_i+1).

Рекомендуемый цикл лечения по патентуемому способу: длительность сеанса - 40-60 мин, через день, число сеансов - 7-10. Целесообразно проводить два-три цикла лечения в год.

Лечебный эффект патентуемого способа подтверждается примером клинического применения, а также термограммами (фиг.5), свидетельствующими об эффективности способа. Динамика температуры нижних конечностей регистрировалась компьютерным термографом ИРТИС-2000 (www.irtis.ru). На термограммах справа - шкала температуры, цифрами показаны значения температуры в проблемных областях.

Пример. Больной Н-ров В.А., 56 л.. Жалобы на боли в ногах, появившиеся за последние 1,5-2 года. Боли в икроножных мышцах, «перемежающая хромота», появляются через 300-400 м ходьбы по ровной местности с равномерной нагрузкой - 2 шага в секунду. Больной отмечает прогрессирование заболевания за последний год. Дважды проводил курс инфузионной терапии с использованием вазоперостана с положительным эффектом на 2-3 месяца.

При обследовании. АД: на плечевой артерии - 120/88 мм рт.ст.; на правой стопе - 65 мм рт.ст., на левой стопе - 65 мм рт.ст. Лодыжечно-плечевой коэффициент (ЛПК): слева - 0,54, справа - 0,54.

Дуплексным сканированием артерий нижних конечностей установлено: стеноз правой общей бедренной артерии - 22%, стеноз левой общей бедренной артерии - 52%. Окклюзия передних бедренных артерий с обеих сторон в Гюнтеровом канале. Окклюзия передней большой берцовой артерии справа.

Диагноз: Хроническое облитерирующее заболевание артерий нижних конечностей (ХОЗАНК), 2Б ст.

Больному проведен курс из 10 сеансов лечения нижних конечностей по патентуемому способу. Длительность каждого сеанса 50 минут. Компрессионные манжеты размещались в средней трети бедер и в верхней трети голеней. Импульс давления в бедренных манжетах подавался с задержкой 200±50 мс от зубца «R» ЭКГ. Импульс давления в манжетах голени подавался с задержкой 50 мс от начала воздействия на бедренные манжеты. Амплитуда давления в манжетах устанавливалась на 20-40 мм рт.ст. выше величины текущего АД. Для оперативного контроля кровотока на палец стопы укреплялся датчик фотоплетизмографа. Динамика температуры нижних конечностей регистрировалась компьютерным термографом ИРТИС-2000 (см. фиг.5). Видно, что по отношению к исходному состоянию (фиг.5,а) произошло повышение температуры стопы пораженной конечности (в среднем на 1-3°С) (фиг.5, б), что свидетельствует об увеличении кровотока в дистальной области.

В процессе сеанса амплитуда пульсации в нижней конечности, регистрируемая датчиком фотоплетизмографа, увеличивалась в 5-7 раз.

Уже после первого сеанса больной отметил легкость в ногах, значительное облегчение при ходьбе. После завершения курса лечения больной без затруднений проходит 1,5-2 км с отсутствием синдрома «перемежающей хромоты». Наблюдается очевидный переход в другой функциональный класс - класс 1-2А по Фонтену-Покровскому. После 10-го сеанса курса лечения АД на стопах увеличилось до 85 мм рт.ст., что, по-видимому, связано с значительным увеличением коллатеральных путей кровоснабжения. ЛПК возрос до 0,7 с обеих сторон.

Средства и компоненты, обеспечивающие формирование импульсов давления в манжетах и управления могут быть выполнены на основе современной элементной базы по типу реализованных в устройствах «КАРДИОПУЛЬСАР»® (www constel.ru) для вспомогательного кровообращения методом наружной контрпульсации.