Добавил:
Sekretar
kiopkiopkiop18@yandex.ru
t.me/Prokururor I Вовсе не секретарь, но почту проверяю
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Ординатура / Хирургия / Библиотека им академика М.И. Перельмана / Книга_1449_Библиотеки_им_академика_М_И_Перельмана
.pdf
241
в результате которого НАД
+
восстанавливается до НАДН с образованием
пирувата и АТФ. Отсутствие окисления НАДН через ЭТЦ и увеличение
концентрации НАДН в результате гликолиза приводит к росту интенсивности
флуоресценции НАДН в клетке при гипоксии. Наблюдаемые изменения
согласуются с ранее опубликованными данными [456,489].
Изменения в флуоресценции ФАД во время ишемии были
противоположны изменениям, обнаруженным для НАДН (рисунок 4.17в).
Наблюдаемые противоположные изменения в НАДН и ФАД флуоресценции
во время ишемии после возбуждения с различными длинами волн также
согласуются с наблюдениями, опубликованными ранее другими учеными
[489]. Также возможно, что во время ишемии, некоторое снижение сигнала
флуоресценции связано с эффектом фотообесцвечивания ФАД.
При смоделированной в эксперименте ишемии кровоток прекращался,
что приводило к снижению поступления кислорода к тканям (рисунок 4.17г).
В течение часа искусственной ишемии наблюдалось двукратное снижение
тканевой сатурации.
4.4.2 Методика экспериментальных исследований на основе лазерной
спекл-контрастной визуализации микрогемодинамики поджелудочной
железы, предназначенная для проведения лапароскопических
вмешательств
Для оценки возможностей использования технологии ЛСКВ в
интраоперационном мониторинге микроциркуляции крови в ткани
поджелудочной железы при проведении лапароскопических МИХВ была
разработана система лапароскопической ЛСКВ, совмещенная с оптической
схемой 5-миллиметрового ригидного лапароскопа (Richard Wolf GA-S001,
Германия), схема и общий вид которой приведены на рисунке 4.18.
Спроектированная установка жестко закреплялась на штативе.
242
а)
б)
Рисунок 4.18 – Экспериментальная система ЛСКВ для интраоперационного
неинвазивного мониторинга микроциркуляции крови при проведении
лапароскопического вмешательства: схема установки (а);
общий вид установки (б)
Для освещения объекта через осветительный канал лапароскопа
использовался лазерный источник (635 нм, 10 мВт) (Edmund Optics Inc.,
США). Для регистрации изображения использовалась КМОП-камера
DCC3260M (Thorlabs, Inc., США) с разрешением 1936×1216 пкс при размере
пикселя 5,86 мкм. Изображение проецировалось на матрицу камеры через
плоско-выпуклую линзу с фокусным расстоянием 30 мм (Thorlabs, Inc., США).
Частота записи изображений камерой – 15 кадров в секунду, время экспозиции
камеры – 9 мс. Обработка данных проводилась с использованием алгоритма,
разработанного в программной среде Matlab R2018b и позволяющего получать
динамическую картину изменения спекл-контраста в режиме реального
времени. Спекл-контраст рассчитывался по формуле 4.12.
Объектом исследования была клинически здоровая половозрелая
лабораторная крыса линии Wistar (самец) 3-месячного возраста.
Экспериментальные исследования проводились в соответствии с принципами
надлежащей лабораторной практики GLP (согласно ГОСТ 33647-2015). Работа
была одобрена этическим комитетом ФГБОУ ВО «Орловский
государственный университет имени И.С. Тургенева» (протокол №12 от
243
06.09.2018). Во время эксперимента животное размещалось на специальной
фиксирующей платформе в положении на спине. С помощью инструментов
производился доступ к верхнему отделу брюшной полости и забрюшинного
пространства. После открытия брюшной полости производилось отделение
органокомплекса, содержащего поджелудочную железу, на лабораторный
стол с сохранением кровоснабжения. Выделяли тело поджелудочной железы
и накладывали лигатуру из полиэстеровой нити выше тела, подготавливая
область пережатия питающего сосуда. Дополнительно в операционное поле
помещали ватный тампон, смоченный в растворе хлорида натрия 0,9%. Затем
животное помещали под оптическую систему для визуализации исследуемой
области и записи последовательностей кадров. После окончания исследования
животное выводили из опыта в соответствии с правилами проведения
экспериментов.
Протокол эксперимента состоял из нескольких этапов: 1) базовый тест,
30 с, запись ЛСКВ при освещении поверхности поджелудочной железы при
базовом кровотоке; 2) наложение лигатуры слабой степени на 3 мин, запись
ЛСКВ – 30 с, начиная со 2 мин; 3) наложение лигатуры средней степени на 3
мин, запись ЛСКВ – 30 с, начиная со 2 мин; 4) реперфузия, сопровождающаяся
гиперемией, запись ЛСКВ – 30 с первого момента времени. Между основными
этапами производилась работа с лигатурой, что занимало не более 1,5 мин.
4.4.3 Анализ результатов экспериментальных исследований
перфузионных параметров поджелудочной железы при моделировании
ишемии
На рисунке 4.19 показаны изображения поджелудочной железы,
полученные на камере лапароскопической системы в режиме белого света, и
первые кадры спекл-контрастных изображений каждого этапа протокола,
обработанные пространственным алгоритмом.
244
Рисунок 4.19 – Изображение поджелудочной железы крысы, полученное на
камере лапароскопической системы в режиме белого света, и спекл-
контрастные изображения, полученные в ходе изучения микроциркуляции
крови поджелудочной железы на различных этапах протокола
Для обработки результатов всех этапов эксперимента на поджелудочной
железе крысы была выбрана область интереса (отмечена на рисунке 4.19
белым квадратом) размером 40х40 пикселей (около 0,5 мм
2
). Значения
параметра спекл-контраста усреднялись в пространственном разрешении для
каждого кадра. Для дальнейшей статистической обработки проводилось
усреднение вектора значений спекл-контраста за время проведения каждого
этапа. Для того, чтобы объективно сравнивать результаты экспериментов при
различном освещении, данные каждого этапа эксперимента были
нормированы на среднее значение спекл-контраста, рассчитанного в базовом
тесте.
На рисунке 4.20 представлены результаты статистической обработки
данных относительного изменения контраста на разных этапах эксперимента.
Значимость статистических различий спекл-контраста, рассчитанного в
области интереса поджелудочной железы на различных этапах протокола,
была оценена с помощью однофакторного дисперсионного анализа (One-way
ANOVA). Значение p < 0,01 считалось существенным. На диаграммах размаха
центральная линия является медианой, края бокса – нижний и верхний
квартили (25-й и 75-й).
245
Рисунок 4.20 – Пространственный спекл-контраст, рассчитанный в области
интереса поджелудочной железы на различных этапах протокола
Последовательное изменение степени ишемии на 2 и 3 этапах
эксперимента отражается на графиках резким ступенчатым увеличением
значения спекл-контраста. После снятия лигатуры происходит значительное
уменьшение спекл-контраста, что соответствует представлениям о реактивной
гиперемии в органе при реперфузии и соотносится с ранее опубликованными
результатами, полученными методом ЛСКВ при ишемии разной длительности
и последующей реперфузии в поджелудочной железе [490]. Также результаты
исследований коррелируют с немногочисленными опубликованными
данными по внедрению метода ЛСКВ в лапароскопическую технику для
исследования перфузии различных органов. В работе Zheng и др. [340]
описана интегрированная лапароскопическая лазерная спекл-система, которая
показала хорошую чувствительность к изменению перфузии кишечника крыс
при моделировании ишемии, а также кровотока кишечника, брюшной стенки
и желчного пузыря у свиней. Близкую работу опубликовали Heeman и др.
[336], в которой показана возможность визуализации перфузии с помощью
технологии лапароскопической ЛСКВ и также описан окклюзионный тест для
246
проверки чувствительности системы к изменениям кровотока в толстом
кишечнике.
Таким образом, полученные данные показывают, что
экспериментальная система для регистрации спекл-изображений,
совмещенная с коммерчески доступным 5-миллиметровым ригидным
лапароскопом, способна определять области нарушения перфузии крови
поджелудочной железы.
4.4.4 Синтез алгоритма регистрации перфузионных нарушений
поджелудочной железы при лапароскопических МИХВ
На основе проведённых исследований разработан алгоритм регистрации
перфузионных нарушений поджелудочной железы при проведении
лапароскопических МИХВ, представленный на рисунке 4.21.
Рисунок 4.21 – Схема алгоритма регистрации перфузионных нарушений
поджелудочной железы при лапароскопических МИХВ
В процессе выполнения лапароскопического МИХВ на поджелудочной
железе через порт-систему вводится лапароскоп, имеющий возможность
247
подключения к дополнительному источнику излучения в ИК-диапазоне, и
подводится к интересующему участку органа. После этого проводится
регистрация изображений камерой не менее 15 кадров в секунду и временем
экспозиции камеры – 9 мс. На следующем этапе производится обработка
данных с помощью пространственного алгоритма и вычисление спекл-
контраста с последующим построением пространственных карт спекл-
контраста, отражающих перфузию крови в исследуемой области.
4.5 Выводы по главе 4
1. Многие из клинических задач МИХ связаны с необходимостью
оценки перфузионно-метаболических параметров биотканей, которые, в свою
очередь, могут быть оценены с помощью методов ОД. В данной главе
разработано алгоритмическое обеспечение для решения ряда задач МИХ в
абдоминальной хирургии, онкологии молочных желез и гинекологии,
связанных с оценкой перфузионно-метаболического статуса биологических
тканей и органов для уточнения и улучшения лечебно-диагностического
алгоритма при рассмотренных патологиях.
2. К данному моменту существуют противоречивые данные, что
интрамуральная локализация миоматозных узлов отрицательно влияет на
фертильность. В настоящее время отсутствуют четкие критерии,
определяющие необходимость выполнения миомэктомии и прогнозирование
эффективности хирургического вмешательства при миоме матки у пациенток
с указанной локализацией узлов. Такие МИХВ при миомах характеризуются
высоким рецидивом заболевания и имеют осложнения, связанные с наличием
рубца на матке. Разработанный алгоритм оценки влияния миом на перфузию
эндометрия на основе методов ЛДФ и ФС позволяет выявить наличие или
отсутствие перфузионно-метаболических нарушений в эндометриальной
ткани на этапе диагностической гистероскопии. Это дает врачу
дополнительную диагностическую информацию при принятии решения о
248
лапароскопической миомэктомии у женщин с интрамуральными и
интрамурально-субсерозными узлами, планирующих беременность.
3. Установленная связь оптических характеристик печени и желчи с
ответом состояния печени и организма пациента в целом на антеградную
билиарную декомпрессию легла в основу разработки алгоритма
прогнозирования послеоперационного течения заболевания у пациентов с
синдромом МЖ на фоне МИХВ. Разработанный алгоритм прогнозирования
послеоперационного течения заболевания у пациентов с синдромом МЖ на
фоне МИХВ позволяет выявить группу пациентов, которым необходимы
срочные меры интенсивной терапии на этапе проведения МИХВ,
выполняемого в ранние сроки после поступления в стационар, с высокими
значениями диагностической эффективности: чувствительность 0,88,
специфичность 0,98 и точность 0,96, используя данные метода ФС. В
послеоперационном периоде проводится оценка восстановления
выделительной функции печени по амплитуде линий комбинационного
рассеяния билирубина. Эта дополнительная диагностическая информация
учитывается при решении о подготовке пациентов к следующему этапу
лечения основной причины заболевания, сопровождающегося синдромом
МЖ.
4. Для оценки эффективности лекарственной терапии, проведенной до
хирургического вмешательства, по поводу РМЖ используются данные
методов лучевой диагностики (рентгеновская маммография, УЗИ, МРТ).
Однако, в ряде случаев, они могут не соответствовать результатам
послеоперационного гистологического исследования, что может отразиться в
последующем на дальнейшем течении заболевания в связи с некорректной
интерпретацией диагностических данных и/или выбором неоптимальной
стратегии лечения. Использование методов ОД в комплексе с существующими
методиками обследования может позволить повысить эффективность
дооперационной диагностики лечебного патоморфоза. Разработанный
алгоритм определения метаболического статуса новообразований молочной
249
железы на основе метода СДО позволяет выявлять гипоксические
(низкокислородные) опухоли в когорте пациенток с РМЖ, что потенциально
может улучшить результаты терапии на ранних стадиях заболевания за счет
оптимизации стратегии лечения у отдельных пациенток и предотвратить
развитие побочных эффектов от неэффективной терапии.
5. Внедрение метода ЛСКВ в стандартные лапароскопы значительно
расширит диагностические возможности лапароскопических МИХВ. Оценка
перфузии тканей в режиме реального времени позволит проводить контроль
гемодинамических параметров ткани поджелудочной железы, что является
актуальным для ранней диагностики и лечения осложненного течения острого
панкреатита.
6. Разработанные технические системы и оптоволоконные зонды
являются универсальными и области применения предложенных алгоритмов
в пункционной, дренирующей и лапароскопической МИХВ могут быть
расширены при проведении дополнительных клинических исследований.
250
ГЛАВА 5. ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ
ИНТРАОПЕРАЦИОННОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ВО
ВРЕМЯ ПРОВЕДЕНИЯ МИНИИНВАЗИВНЫХ ХИРУРГИЧЕСКИХ
ВМЕШАТЕЛЬСТВ
5.1 Принципы построения программно-аппаратных комплексов для
интраоперационной оптической диагностики во время проведения
миниинвазивных хирургических вмешательств
В предыдущих главах была предложена и описана схема системы
интраоперационной ОД, а также разработано методическое и алгоритмическое
обеспечение интраоперационной ОД для решения некоторых клинических
задач в МИХ. Для внедрения предложенных технологий в клиническую
практику необходимо сформулировать принципы построения приборных
комплексов, которые могли бы быть в дальнейшем масштабированы для
серийного производства на предприятиях медицинского оптико-электронного
приборостроения. Под программно-аппаратным комплексом (ПАК)
медицинского диагностического назначения подразумевается набор
технических и программных средств, включающий совокупность оптических,
электронных, механических, вычислительных и других элементов и узлов,
работающих совместно и согласовано для выполнения медицинской
диагностики биологических объектов. Согласно Приказу Минцифры России
от 31.01.2023 N 62 (ред. от 08.09.2023) «Об утверждении классификатора
программно-аппаратных комплексов и Правил применения классификатора
программно-аппаратных комплексов» новые разрабатываемые устройства
должны быть отнесены к классу ПАК в сфере здравоохранения для проведения
диагностики и лечения, и должны обеспечивать проведение комплексных
обследований, получения и обработки результатов диагностики и лечения, а
также хранение и анализ таких сведений.
Соседние файлы в папке Библиотека им академика М.И. Перельмана