Блеск и нищета метода удьтразвуковой допплерографии в

Блеск
и
нищета
метода ультразвуковой
допплерографии в исследованиях
микроциркуляции
Баранов Виталий Васильевич
[email protected]
1
Содержание
№
п.п.
1.
2.
Наименование
Характеристическая
фотография
Блеск метода ультразвуковой допплерографии
в исследованиях микроциркуляции!
Нищета
метода
ультразвуковой
допплерографии
в
исследованиях
микроциркуляции!
Лист
4
6
1. Кровоснабжение тканей челюстно-лицевой
области и шеи, с.4.
1.1.Основы
физиологического
аспекта
гемоциркуляции, с.5.
3.
2.2. Устройство и принцип действия прибора
для ультразвукового допплерографического
исследования кровотока «Минимакс-ДопплерК», с. 10-11.
9
4.
2.3. Анализ спектрограммы, ее качественная и
количественная характеристика, с.12.
42
5.
3.2.Количественная
допплерограмм (с.18-21)
характеристика
4.Определение
реактивности
сосудов.
Резервные возможности организма по данным
допплерографии (с.21-25)
77
Приложение
Презентации:
.Блеск и нищета метода лазерной
допплеровской флоуметрии в исследованиях
микроциркуляции/
Требования к исследованиям
микроциркуляции (DVD)
2
Метод
ультрозвуковой
допплерографии
(УЗДГ)
с
помощью
прибора
МИНИМАКС-ДОППЛЕР-К (Козлов В.А., Артюшенко Н.К., Шалак О.В., Гирина М. Б.,
Гирин И.И., Морозова Е.А., Монастыренко А.А.// Ультразвуковая допплерография
в оценке состояния гемодинамики в тканях шеи, лица, полости рта в норме и при
некоторых
патологических
состояниях.-Медицинская
академия
последипломного образования.- ООО «Минимакс».- С.-Петербург.- 2000.- 31с.)
3
Блеск и нищета метода ультразвуковой допплерографии в
исследованиях микроциркуляции
1.Блеск метода
микроциркуляции!
ультразвуковой допплерографии
в исследованиях
В. Баранов
Метод ультразвуковой допплерографии применяют для исследований
микроциркуляции. Метод позволяет приложить датчик практически к любой «точке»
кожи, слизистых пациента и получить число, которое называют перфузией.
4
2.Нищета метода ультразвуковой допплерографии
в исследованиях
микроциркуляции!
1. Кровоснабжение тканей челюстно-лицевой области и шеи, с.4.
1.1.Основы физиологического аспекта гемоциркуляции, с.5.
… . Капилляры – сосуды гематотканевого обмена. На этом уровне отмечается
относительное постоянство величины давления и скорости кровотока (с.5).
В. Баранов
В капиллярах скорость кровотока изменяется в широких пределах от 0 до 2.000
мкм/с. и более. Кровь в капилляре движется неравномерно, толчками (периоды
ускорения/замедления за счет силы с которой кровь выбрасывается в капилляры с
помощью гладкомышечных клеток артериол. Количество «стимулов» за минуту
достигает нескольких десятков (графические представления изменения линейной,
объемной скоростей, ускорения кровотока в артериальном отделе капилляра
представлено на рисунке).
5
А)
Б)
В)
Рисунок 1.
А)
Линейная скорость капиллярного кровотока в: артериальном отделе
капилляра (норма АО: 500-900 мкм/с);
Б) Обьемная скорость капиллярного кровотока в: артериальном отделе
капилляра, (норма АО: 60.000 – 65.000мкм3/с);;
В) Ускорение
капиллярного кровотока в: артериальном отделе капилляра,
характеристика мышечного тонуса артериол (норма:АО±10.000мкм/с2);
Давление в капилляре – не постоянная величина, являясь производной от
скорости кровотока, давление в капилляре изменяется в широких пределах от 1-2 до
35 мм.рт.ст. с частотой изменения скорости кровотока (графическое представление
изменения давления в капилляре представлено на рисунке).
6
Рисунок 2. Графическое представление изменения давления крови в артериальном
отделе капилляра до, во время, после операции пациентки «З».
АД ( начало ИК, гипотермия) = 79/38 мм рт.ст.
Давление крови до операции (за двое суток) низкое – 7 мм рт. ст., ответ на кожный
разрез, начало ИК – динамический удар – 17 и 23 мм рт. ст., гипотермия – 2 мм рт.ст.;
начало согревания, согревание, конец ИК – плавный рост до 24 мм рт. ст., через 1.5
часа после окончания ИК – 35, через сутки после операции – 25 мм рт. ст. В
артериальном отделе капилляра кожи для движения крови по капилляру со скоростью
«НОРМА» давление должно составлять 1/6 систолического. (Чернух А.М. и др.
Микроциркуляция. М. Медицина. 1984. с.238 - 249.).
Pао = ½ρvао2, где ρ – плотность крови, vао - скорость кровотока в АО.
Физиологический смысл подобного способа организации капиллярного кровотока
– сообщение энергии для диссоциации оксигемоглобина, которая образуется в
результате
перехода
кинетической
энергии
движения
крови
(эритроцитов)
в
потенциальную энергию диссоциации оксигемоглобина в клетке эритроцита.
Утверждение
о «постоянстве величины давления и скорости кровотока» в
капилляре не правильное. Использовать допущение о постоянстве скорости и
давления
в
капилляре
не
целесообразно,
потому,
что
не
соответствует
действительности (фактическому движению крови в капилляре, давлению крови в
капилляре)
Одним из важнейших показателей функционирования как макро- так и
микрососудов
является
скорость
кровотока
(Таблица
1.1.1.),
обусловленная
реологическими свойствами крови. Изменения реологических свойств крови в
7
макрососудах зависят, в первую очередь, от ее вязкости, изменяющейся под влиянием
содержащихся в плазме крупномолекулярных белков (прежде всего фибриногена), в
микрососудах этот фактор не является основополагающим.
( С.5.)
В. Баранов
Верно!
На реологические свойства крови в микрососудах влияют значения диаметров
капиллярного русла;
давление крови в микрососудах;
длина капиллярного русла;
скорости капиллярного кровотока; концентрация фибриногена, количество лейкоцитов;
уровень гематокрита, концентрация оксигемоглобина; присутствие физиологически
активных соединений (гепаринов, антиагрегантов, нитратов и т.д.); температура крови;
концентрация углекислоты; уровень
глюкозы;
эластичность (деформируемость)
эритроцитов; жесткость эритроцитов; рН крови (концентрации жирных кислот:
молочной, мочевой и пр.); гемолиз; плотность крови и пр. В настоящее время не
существует прямых способов и приборов для определения вязко-текучих
свойств капиллярной крови!
При переходе капилляров в венулы еще больше возрастает площадь
поперечного сечения сосудистого русла и, соответственно, растет сопротивление, на
преодоление которого затрачивается оставшаяся кинетическая энергия сердца (с.6).
8
В. Баранов
Утверждение спорно!
Энергии сердца хватает на то, чтобы «вытолкнуть» кровь в аорту!? Энергия на
выполнение прочих функций – энергия мышечного слоя сосудов, которая появляется в
результате биохимических превращений (разрыва связей в молекулах альдегидо
спиртов, жирных кислот, аминокислот - с выделением энергии).
Размер площади капиллярной фильтрации, то есть величина транскапиллярного
обмена и объемная скорость капиллярного кровотока в большей мере зависит от
функциональной емкости капиллярного русла, определяемой числом открытых
капилляров.
подсчитывая
…,
определяя
число
объемную
открытых
скорость
капилляров,
капиллярного
можно
судить
кровотока
о
или
величине
транскапиллярного обмена в тканях (с. 6).
В. Баранов
В обоснование необходимости выполнения исследований микроциркуляции
перечислены задачи, которые необходимо решить с помощью метода УЗДГ, а именно:
идентифицировать микрососуд – капилляр, артериолу, венулу; определить число
открытых
капилляров;
измерить
диаметры
микрососудов,
объемную
скорость
капилляров,
объемную
скорость
капиллярного кровотока.
Определив
капилляр,
число
открытых
капиллярного кровотока возможно составить материальный баланс капиллярной
крови, который
является одной из характеристик величины транскапиллярного
обмена в тканях.
Метод УЗДГ не позволяет идентифицировать микрососуд, определить скорость
капиллярного кровотока, диаметр микрососуда. Описанное – намерения, которые
невозможно выполнить, потому что метод УЗДГ этого не позволяет!
2.Методы
исследования
гемоциркуляции.
Ультразвуковая
допплерография.
2.1. Физические основы ультразвуковой допплерграфии, с. 7-10.
Метод ультразвуковой допплерографии использует эффект изменения частоты
отраженного движущимся объектом сигнала на величину, пропорциональную скорости
движения объекта. … . Наличие отраженного сигнала свидетельствует о наличии
9
кровотока
в
зоне
ультразвуковой
локации.
Распространение
и
отражение
ультразвуковых колебаний – два основных процесса, на которых основано действие
всей диагностической ультразвуковой аппаратуры. Ультразвуковая допплерография по
сравнению с лазерной имеет ряд … преимуществ: звуковой и визуальный контроль
установки датчика в точке локации, определение по форме кривой типа сосудов
(артериальный или венозный), а по спектру – распределение частиц крови с разными
скоростями по сечению исследуемого сосуда, оценка направления кровотока.
Наиболее быстрые … удалены от изолинии. Медленные частицы идут вдоль изолинии
и характеризуют пристеночную область сосуда.
Величина доплеровского сдвига частот пропорциональна скорости кровотока и
определяется по формуле (1):
V = Fd x C/2Fg x cosα,
где
V- скорость потока форменных элементов в сосуде, м/с ;
Fd – доплеровский сдвиг частоты, Гц;
Fg – частота генератора;
С – скорость распространения ультразвука в среде, равная 1540 м/с;
α – угол между осью потока и осью отражения УЗ-луча.
В реальном кровотоке одномоментно присутствуют отражатели, движущиеся в
кровяном русле с различными скоростями, и, следовательно, на приемный элемент
ультразвукового датчика поступает спектр сигналов с разными допплеровскими
частотами. Скорость кровотока не является величиной постоянной
и меняется в
артериальных сосудах в зависимости от фазы сердечного цикла, … .
Для
исследований
гемодинамических
характеристик
участка
тканей
с
микрососудами при оценки динамики интегральных характеристик кровотока в
микроциркуляторном русле применяется непрерывный ультразвукой датчик (частотой
20-30 МГц). В отличие от прозвучивания магистральных сосудов, когда врач
прозвучивает датчиком 5-10 МГц
единичный крупный или средний и получает
артериальную или венозную спектральную картину кровотока, в случае прозвучивания
высокочастотным датчиком микроциркуляторного участка ткани мы фиксируем
интегральные
патофизиологии
гемодинамические
тестом
для
характеристики
определения
данного
возможности
среза
работы
ткани.
В
прибора
в
10
микроциркуляторном
русле
считается
область
ногтевого
валика.
Используя
ультразвуковые датчики с рабочей частотой 20, 30 МГц, получили четкий звуковой и
визуальный сигнал в этой области (с.7,8).
В. Баранов
В соответствии с эффектом Доплера возможно определить скорость кровотока
по изменению частоты.
Эффект Доплера (Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб. Пособие: Для
вузов.Т.4. Оптика. - М: ФИЗМАТЛИТ.- 2005.-792с.) описывается функцией
V = ∆f х λ / 2 n х cos α,
где
V – скорость эритроцитов ???
∆f – доплеровский сдвиг частоты
λ - длина волны
n - показатель преломления излучения в тканях
cos α – коэффициент пропорциональности, учитывающий угол наклона
падающего излучения к току эритроцитов.
Однако, в соответствии с эффектом Доплера невозможно оценить количество
форменных элементов в потоке, невозможно идентифицировать форменный элемент
– эритроцит, лейкоцит, тромбоцит, определить диаметр микрососуда.
Вдоль сосудистой стенки, как правило, движутся лейкоциты, тромбоциты,
поэтому определяют в пристеночном слое скорость не эритроцитов, но скорость
эритроцита, лейкоцита, тромбоцита.
Для того, чтобы охарактеризовать кровоток в микроциркуляторном звене
необходимо идентифицировать микрососуды: артериолы, капилляры, венулы.
То, что необходимо идентифицировать для того, чтобы иметь право называть
исследование ИССЛЕДОВАНИЕМ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ представлено на рисунках.
11
175х
400х
Рисунок 2. Объект исследования – скорость движения эритроцитов
(представлено в приложении в видеофрагменте).
Рука
Расстояние
между
капиллярами
Артериола
АО
ПО
ВО
Венулы
Расстояние
между АО и ВО
Микрососуд, расстояния между микрососудами
Диаметр, мкм
1.Артериола
7
2.Венула
11
3.Капилляр, АО
7
4.Капилляр, ПО
10
5.Капилляр, ВО
9
6.Раасстояние между капиллярами
68,57,79,87
7. Расстояние между венозным и артериальным отделами
8
8.Длина АО капиллярного русла
78
9.Длина ВО капиллярного русла
88
Примечание
Рисунок 3. Артериолы, капилляры, венулы.
Метод/прибор
Идентификация
не
обеспечивают
невозможна,
потому
что
идентификацию
метод
не
микрососудов.
предназначен
для
определения диаметров микрососудов (см. формулу описывающая эфффект
Доппплера).
В области
ногтевого валика, в срезе присутствуют артериолы, капилляры,
венулы (рисунок 2), слепые лимфатические капилляры;
форменные элементы в
микрососудах движутся с разными скоростями и в разных направлениях. Выделить
12
форменные элементы, которые движутся в одном направлении и при этом движутся в
капилляре или в капиллярах, в артериоле, венуле предлагаемым способом –
невозможно. Прицелиться вслепую в объект диаметром от 5 до 20-30 мкм; выделить и
прицелиться в артериальный или венозный отдел капилляра не возможно. Движение
форменных элементов в микрососудах, как правило, противоположное. Поэтому
скорость (сдвиг частоты) отражает движение форменных элементов, которые
отражают падающее излучение.
Как в действительности организован кровоток в микрососудах показано с
помощью видеофрагмента в приложении (рисунок 4).
Рисунок 4. Видеофрагмент (приложение), показывающий ток эритроцитов в
артериолах, капиллярах, венулах.
Если выполнять исследования другого региона (не ногтевого валика), то
получаемый отклик
не возможно УВЕРЕННО отнести к отклику тока крови в
микрососуде!!!
Ответить на вопрос, с какой скоростью движется ток крови в микрососуде
невозможно!!! Число, которое представляется на экране монитора прибора вводит в
заблуждение, но не дает представление о скорости кровотока или скорости
13
кровотока в артериолах, капиллярах, венулах, представленные в таблице 1.1.1.
определены методом УЗДГ?!.
Отраженный
сигнал
стохостический
(отраженный
направлениях). Поэтому величина скорости, в том числе,
случайно,
во
всех
зависит от случайного
положения приемника. Исследователь должен найти положение приемника, при
котором сигнал имеет максимальное значение, но в следующее мгновение для
получения максимального отклика необходимо изменить положение приемника.
Введение поправочного коэффициента
cos α
не может ничего изменить. Мало что
изменяет коэффициент и для учета влияния угла между микрососудами и падающим
лучем потому, что исследователь не знает угла между вектором излучения и
микрососудом (вектором скорости форменных элементов).
В предложенной зависимости (в формуле, описывающая эффект Допплера) не
отражено
количество
эритроцитов,
от
которого
зависит
интенсивность
отраженного сигнала.
Если иметь в виду исследование пародонта, то задача становиться не
выполнимой без идентификации микрососудов.
Определить скорость кровотока в микрососуде невозможно,
потому что метод этого не позволяет!!!
… . Прозвучивание происходит на разные глубины: 20 МГц – до 8мм; 10 МГц –
до 40 мм; 5 МГц – до 80 мм. В случае прозвучивания крупного сосуда (какой диаметр
крупного сосода? В. Баранов) независимо от рабочей частоты датчика включается
фильтр, который очищает полезный сигнал с единичного сосуда от сопутствующей
перфузии
в тканях, когда же в зоне прозвучивания большой сосуд отсутствует
данный фильтр не работает и мы получаем картину интегральной по срезу скоростной
характеристики жидкостного обмена в ткани (перфузии).
В.Баранов
Авторы правдиво оценили метод.
Крупный сосуд (!), но диаметр сосуда определить с помощью метода не
возможно! В сосудах, которые идентифицировать методом невозможно, оценивается
движение жидкости (не крови, но жидкости, что справедливо для метода, который не
14
позволяет отличить кровь от лимфы!!) в понятии ПЕРФУЗИЯ, которая может
изменяться, но стимулы изменения методами УЗДГ не идентифицируются.
Или
метод УЗДГ не позволяет выполнить исследования микроциркуляции!
Примечания
Микроциркуляция – процессы
циркуляции крови и лимфы; доставки клеткам
паренхимы кислорода и питательных веществ, удаление из тканей продуктов обмена;
включения резервных
капилляров, выведения в резерв
(капилляров Крога),
обеспечения адаптации, компенсации, восстановления, развития капиллярной сети;
синтеза и распада, биогенеза и метаболизма, ассимиляции и диссимиляции,
ассоциации и диссоциации, динамики и кинетики; деформации, агрегации, адгезии,
абсорбции, адсорбции, коагуляции, фибринолизиса, тромбооразования, диффузии,
пиноцитоза, фагоцитоза; функционирования и дисфункции эндотелия микрососудов,
регуляции, ауторегуляции перечисленных процессов микроциркуляции.
Система микроциркуляции – соединение взаимодействующих компонентов:
артериол, прекапилляров, капилляров, посткапилляров и венул, упорядоченных по
своему расположению в тканях.
Микроциркуляция – процесс
Система микроциркуляции – сосуды калибра до 200 мкм, которых объединяет
способность к выполнению функции - обмен веществ.
СПРАВЕДЛИВО!
Авторы
понимают
то,
что
методом
УЗДГ
невозможно
выполнить
параметризацию микроциркуляции. Однако, в следующем абзаце авторы забывают о
том, что утверждали в предыдущем и пытаются убедить в том, что метод УЗДГ
обеспечивает параметризацию системы микроциркуляции?! Вместо точки в анализе продолжение
анализа:
«не
существующих»
возможностей
метода/прибора
в
исследовании микроциркуляции.
…: наибольший сигнал мы получаем в случае, когда положение датчика
обеспечит такое направление луча, при котором наибольшее число микрососудов
будет прозвучиваться под углом 60 градусов (Рис. 2.1.6.).
15
Очень важно учесть, что положение по отношению к датчику и кровоток в
микрососудах меняется:
по положению пациента;
в результате физиологических моментов (В. Баранов: …что это –
физиологические моменты – остановка сердца?);
в результате лечения (В. Баранов: … лечите и угол расположения
капилляра изменяется? Чудеса!), других воздействий и т.д.
Поэтому мы можем ориентироваться только по точке прозвучивания на теле
пациента и получению в этой точке максимального сигнала в динамике, ориентируя
датчик только по максимальному сигналу в данной точке. Еще следует отметить, что в
случае
прозвучивания
большого
сосуда
принимается
однородность
течения
(пульсирующий стационарный) по длине сосуда, в случае же прозвучивания перфузии
принимается однородность течения по объему в районе точки (В. Баранов: … что
это – район точки?
Район – площадь или точка – нечто не имеющее
количественной характеристики, но район точки!? С. 8.) прозвучивания.
В.Баранов
Исследователю неизвестен угол наклона капилляра к поверхности кожи.
Капилляры в объеме, в срезе ткани располагаются под разными углами. Если принять
допущение – датчик во время исследований располагается к капилляру, артериоле,
венуле под углом 60о – то, cos 60 (α) равен 0.5.
При вычислениях авторы сделали допущение: α=60о; cos 60о введен в
процедуры вычисления в качестве постоянного параметра в любых исследованиях.
16
Однако, в действительности микрососуды расположены к датчику под разными
углами!
Представление
о
действительных
углах
α
дает
сеть
микрососудов
сканированные
микрососуды,
представленная на рисунке.
Рисунок
5.
Фотографии,
представляющие
показывающий изменения угла расположения микрососудов к поверхности кожи.
№
п.п.
Микрососуды
Действительный угол
расположения
микрососуда к
поверхности кожи/ cos α
Допущение, принятое при
определении ПМ методом
ЛДФ
α/ cos α
1.
Микрососуды
эпонихия
15/0.966
60/0.500
2.
Кожные капилляры
89/0.017
60/0.500
Примечания
Ошибка при неправильном определении угла α составит 190 – 2900%
Допущение, которое предлагает исследователю рассматривать микрососуды,
как один большой сосуд неизвестного диаметра в котором, перемещается что-то
позволяет сделать вывод о том, что авторы понимают то, что метод не позволяет
исследовать состояние микрососудов!
Положение: прозвучивание в срезе ткани, но прозвучивание ПЕРФУЗИИ по
объему в районе точки (с. 8).
Срез или объем?
Что представляли авторы? Объем/срез или …?
Когда авторы пишут слово ПЕРФУЗИЯ. Авторы представляют исследования
микроциркуляции в срезе или в объеме!?
17
… в случае же прозвучивания перфузии принимается однородность течения по объему
в районе точки прозвучивания.
Аксонометрически это выглядит следующим образом (Рис. 2.1.1.):
Датчик прозвучивает полуцилиндр, то есть снимает с данного объема (Рис.
2.1.7.) ткани отраженные от микрососудов сигналы
В случае прозвучивания среза ткани за основу принимается площадь сечения
приведенного сосуда Sпр, которая приведена к площади среза полуцилиндра Sпр
(рис.8а).
Sпр = Sср = kпл х d/2 x H (1b), где
Н – глубина прозвучивания;
d – диаметр рабочей поверхности датчика;
kпл
- коэффициент
зависящий от характеристик тканей по глубине
прозвучивания, т.е. плотности заполнения данных тканей микрососудами.
В. Баранов
Из представленного выражения следует: глубина прозвучивания или глубина
«среза» ткани, в котором оценивают состояние микрососудов неизвестна,
ширина
«среза» известна (диаметр датчика), но авторы предлагают считать ширину «среза»
равной половине диаметра датчика (0+d)/2 = d/2 (допущение о котором промолчали, не
обосновали). Умножили «Н» на «d/2» - получили
Sср. Почему? Если ширина равна
18
половине диаметра (средняя величина), то почему для получения средней площади
умножают на Н, а не на Н/2?
Еще одно допущение, которые авторы не описали, не обосновали!
В выражении Sпр = Sср. Однако в соответствии с рисунком, выражением kпл х d/2
x H, Sпр меньше Sср в 3-5-50 раз!
Небрежность или что-то, что – новое знание?!
Если авторы делают допущение о том, что площадь сечения микрососудов в
площади среза равна Sпр, то Sпр не равно Sср. Авторы! Посмотрите внимательно на
свой рисунок: Sпр не равно Sср
kпл - коэффициент характеризующий количество капилляров в «срезе» ткани.
Неизвестен срез,
неизвестно состояние ткани, патология и пр. Количество
микрососудов «в срезе» значительно отличается, часто в десятки раз, и зависит от
многих факторов, которые неизвестны. Включать в выражение коэффициент
-
инициировать большею ошибку по отношению к ошибке, которая была на предыдущих
этапах исследований.
На рисунках представлены фактические плотности капиллярной сети разных
пациентов, дающие представления о величине возможной ошибки при вычислениях,
исследованиях.
Рисунок 6. Плотность капиллярной сети здорового человека (норма, 4.5 %)
Рисунок 7. Плотность капиллярной сети пациентов, страдающих
гипертензией (1.1-.1.3%).
артериальной
19
Рисунок 8. Плотность капиллярной сети пациента, страдающего сердечной
недостаточностью (больше 14,5%).
Коэффициент плотности заполнения среза микрососудами kпл в зависимости от
частоты датчика и соответственно глубины прозвучивания, определяется эмпирически
по данным патофизиологических исследований и равен:
20 МГц: kпл =0.21 (0.02 для слизистых)
10 МГц: kпл =0.24
5 МГц: kпл =0.33
Диаметр
приведенного
к
срезу
прозвучивания
сосуда
рассчитывается
следующим образом:
dпр = (4 х Sср /π)1/2, (1с)
Где
dпр – диаметр приведенного к площади среза сосуда;
Sср – площадь среза полуцилиндра по хорде d/2.
Приведенные диаметры в зависимости от рабочей частоты датчика:
для
20 МГц: dпр =1мм (0.35 мм для слизистых)
10 МГц: dпр =5мм
5 МГц: dпр =10мм
В. Баранов
kпл определяют по данным патофизиологических исследований. Величина kпл
зависит от частоты датчика и не зависит от количества микрососудов в ткани. Или
сечение виртуального сосуда зависит от частоты датчика, но не зависит от количества
микрососудов в ткани.
Мысленный опыт.
20
У вас датчик 20МГц. Исследуете регионы количество микрососудов в которых
различно (определено другими методами или патофизиологически). Получаете одно и
тоже значение Sпр. Какой исследователю сделать вывод.
Правильно!
Перфузия одинакова!?
В действительности она различна!!!
Диаметр приведенного к срезу прозвучивания сосуда зависит от частоты датчика
и не зависит от количества микрососудов в срезе:
d пр
4 S ср
Или диаметр виртуального сосуда, диаметр которого «включает» диаметры всех
микрососудов в срезе (допущение авторов) равен 1мм (датчик 20 МГц), независимо от
действительного количества микрососудов в срезе ткани. 10 или 100 микрососудов диаметр приведенный равен 1мм.?!.
Патфизиологи с этим согласны (см. рисунки 6-8)?!
Это означает, что исследования не проведены, а АВТОРАМ известно количество
сосудов в срезе (объеме) ткани?!
Для того чтобы обеспечить dпр равное 1мм необходимо, чтобы диаметр датчика
был
равен
2.0мм
(см.
рисунок
2.1.7.),
рассчитываем
по
формуле
(глубина
прозвучивания для датчика 20МГц = 8 мм (до 8 мм, допущение - 8мм) dпр = (4 х Sср
/π)1/2 = 3.19мм.
Почему
не
совпадает
вычисленное
значение
–
3.19мм
с
значением
приведенного диаметра, который авторы предлагают в качестве допущения.
Проверка на соответствие вычислениям того, что представлено на рисунке 2.1.7.
показывает следующее (kпл =0.21; Н=8мм; d=2мм):
Sпр = kпл х d/2 x H = 0.21 х 2/2 х х 8 = 1.68мм2
Sср= d/2 x H = 2/2 х 8 = 8 мм2
Но в равенстве Sпр = Sср = kпл х d/2 x H
Таким способом представлять равенство не правильно. У авторов 1.68мм 2 = 8
мм2!?
21
Далее
приводим
математическое
описание
метода
исследования
микроциркуляторного русла и перфузии тканей ультразвуковым допплером.
Рассмотрим для начала движение
одного эритроцита. Для простоты будем
использовать модель рассеяния одиночными частицами.
Итак, пусть эритроцит движется в некотором направлении со скоростью ν. Тогда
отраженный им в направлении приемника ультразвуковой сигнал будет иметь частоту
v
cos
v0
f0
v
1
cos
v0
1
f0
2 f0
v
cos , (2)
v0
где v0 – скорость звука, f – рабочая частота датчика,α – угол между
направлением
движения
эритроцита
и
направлением
от
эритроцита
к
источнику/приемнику сигнала.
На
выходе детектора будет получен сигнал частотой f
2 f0
v
cos
v0
(3) и
некоторой амплитудой А.
Будем считать, что А не зависит от скорости и направления движения
эритроцитов
и
одинакова
для
всех
эритроцитов,
попадающих
в
диаграмму
направленности датчика.
В области диаграммы направленности движется множество эритроцитов.
Направления движения каждого эритроцита произвольно. Количество эритроцитов
движущихся со скоростями от v до v + v0 равно N (v)dv . Тогда число эритроцитов,
выдающих сигнал с частотой от f
Nf (f)
2 sin
0
N
v0 f
2 f 0 cos
до f
d
f 0 будет равно:
(4)
(с.9)
В. Баранов
Выполним вывод выражения (4).
N (v)dv
sin
N
v0 f
2 f 0 cos
d
(4)
Вывод выражения (4) по правилам интегрирования следующий:
22
N (v)dv
sin
N
N
v0 f
2 f 0 cos
v0 f
2 f 0 cos
d
v0 f
2 f 0 cos
v0 f
2 f 0 cos 2
N
d
v0 f
2 f 0 cos
v0 f sin
2 f 0 cos 2
d
(4.1)
При сравнении уравнений (4) Авторов и (4.1) оказывается, что Авторы директивно, по
своим правилам, исключили множитель
v0 f
2 f 0 cos 2
, что неправильно.
Вывод уравнения выполнен Авторами не корректно!
Для
простейшего
случая,
когда
все
эритроциту
движутся
с
одной
скоростью v1 (const), получаем
Nf (f)
2 sin
A
0
Nf (f)
2 sin
1
A,
v0 f
2 f 0 cos
v0 f
2 f 0 cos
v1 d
(5)
v1 (с.10)
В. Баранов
Авторы директивно заменили в выражении (4) символ N (v) на символ N f ( f ) . В
результате этой «комбинации» авторы «вывели» уравнение (5); определяют вместо
частоты скорость эритроцита, скорость движения эритроцита постоянна (угол α –
постоянная величина; изменение частоты f – постоянная величина).
f
Введем понятие «средней» частоты: f
N f ( f )df
0
(7)
N f ( f )df
0
Nf
одназначно соответствует яркости соответствующей точки спектра,
отображаемого на экране компьютера (с учетом АЧХ)
(с. 10).
23
В. Баранов
Почему N f
яркость. Из выводов уравнений 4, 5 и допущений N f -
эритроцитов, выдающих сигнал с частотой от f
до f
число
f 0 / скорость от v до v + v0 , но
не яркость даже с учетом АЧХ. Если честно, то N f – отражает изменение скорости
перемещения чего-то, но не скорость движения эритроцита!!
Таким
образом,
средневзвешенная
частота,
посчитанная
по
спектру,
соответствует введенной выше средней.
Для рассмотренного простейшего случая: f
4
v
2 f0
(7а)
3
v0
Эту формулу можно использовать в качестве приближения для случаев более
сложного распределения эритроцитов по скоростям.
Таким
образом,
посчитанная
по
спектру
средневзвешенная
частота
соответствует средней скорости движения эритроцитов.
Можно также отметить, что формула (7а) совпадает с формулой (1), если
принять α=60о, т.е. для определения средней скорости микроциркуляции можно
использовать стандартные формулы, применяемые для определения скорости
кровотока в магистральном сосуде с известным направлением (с.10).
В. Баранов
Формула 1: v
fv0
cos (1)
2 f0
Формула 7(а): f
4
v
2 f0
(7а)
3
v0
Выполнили преобразования: вместо cos α, подставили значение cos 60о, равного
½. В результате получили уравнение :
f
4 f 0 v0
(8)
v
Похоже!?
24
Похоже, за исключением: в уравнении (7а) присутствует сомножитель
выведенном
уравнении
(8)
сомножитель
1
3
0,1
отсутствует.
1
, а в
3
Небрежность
увеличивает ошибку при вычислениях в 10 раз.
Однако, другие факторы влияющие на вычисления делают эту ошибку
ничтожной, незначащей!
Утверждение Авторов о том, что предлагаемое возможно использовать для
определения скорости эритроцитов - неправильное.
Авторы не могут идентифицировать микрососуд, отдел
в микрососуде,
направление кровотока в микрососуде, определить скорость в микрососуде.
Авторы не могут это выполнить, потому что метод это ЗАПРЕЩАЕТ!
Авторы не могут выполнять определение скорости, направление движение
эритроцитов в микрососуде, диаметры микрососудов, идентифицировать микрососуды
и пр., потому что метод на основе эффекта Допплера этого не обеспечивает.
Вывод
f
4
v
2 f0
3
v0
(7а) с использованием Авторами выше приведенного
алгоритма лишен смысла по причинам. Авторы приняли допущения: скорость,
направление (угол α), изменение частоты
- постоянные величины, поэтому в
подинтегральном выражении отсутствуют переменные и Авторы получили исходное
уравнение v
fv0
cos (1).
2 f0
Предложенное Авторами не прозрачно, не понятно, мутно!?
25
2.2. Устройство и принцип действия прибора для ультразвукового
допплерографического исследования кровотока «Минимакс-Допплер-К», с. 10-11.
Допплерографические
исследования
проводили
на
ультразвуковом
компьютеризированном приборе для исследования кровотока в крупных кровеносных
сосудах (диаметром
1-7мм),
так
и
в
микрососудах
(диаметр
менее
1
мм)
неинвазивными способами с применением прибора МИНИМАКС-ДОППЛЕР-К (с.10).
В. Баранов
Авторы определили место прибора в системе диагностики для оценки скорости
кровотока в сосудах диаметром больше 1мм-7мм. Отличить сосуды диаметром 1мм от
сосуда диаметром 1.5 мм методом/прибором сложно. Определить точно диаметр
сосудов 1-7 мм возможно с большой ошибкой (до 200 и более процентов).
Оценить
скорость
жидкости
в
сосудах
микроциркуляторного
русла
методом/прибором невозможно по следующим причинам:
идентифицировать выделить сосуд невозможно;
определить направление движения жидкости в сосуде невозможно;
определить диаметр сосуда невозможно.
Программа, разработанная для данного аппарата, обеспечивает возможности
выбора области исследования (туловище, конечности, голова, глаз, челюсти и пр.),
выбор конкретного сосуда или участка тела (глубокие, поверхностные), ввода данных
о рабочей частоте используемого датчика, диаметре исследуемого сосуда (по
литературным данным, таблица 1.1.1.) для получения данных объемной скорости в
первом окне экрана.
В. Баранов
Вводите значение частоты датчика в ответ получаете:
kпл
- коэффициент
зависящий от характеристик тканей по глубине
прозвучивания, т.е. плотности заполнения данных тканей микрососудами
(исследование
не
выполнено,
но
исследователь
охарактеризует
количество микрососудов в срезе, который находиться неизвестно на
какой глубине прозвучивания);
26
dпр =1мм - все микрососуды консолидировано (суммарно) соответствуют
диаметру сосуда в 1мм.
Угол α = 60о , cos α изменяется от 0.1 (допущение) до 1, угол α исследователю
неизвестен(?!).
Ввести диаметр микрососуда. Однако разница в диаметрах по таблице 1.1.1.
составляет от 0,02 до 0.0005 см, отличается в 40 раз, неправильный выбор сосуда:
вместо 0.02см выбрали 0.0005см даст ошибку в объемной скорости в 1600 – 2.560.000
раз
(пропорционально
второй-четвертой
степеней
от
диаметра
микрососуда).
Приведенное описание способа оценки скорости кровотока в микрососуде показывает,
что метод/прибор не позволяют определить линейные/объемные скорости кровотока в
микрососуде. Два аргумента – диаметр микрососуда, количество микососудов в срезе
ткани – данные из справочника, заданы пользователем до начала исследований
2.3.
Анализ
спектрограммы,
ее
качественная
и
количественная
характеристика, с.12.
…
.Смешанный
кровоток
(при
отсутствии
дифферинцировки
сосудов
микроциркуляции) характеризуется волнообразной картиной окрашенного спектра без
острых пиков (с.12).
В. Баранов
Авторы пишут так - при отсутствии дифферинцировки сосудов микроциркуляции
–
что
исследователь
обязательно
пожелает
выполнить
исследование
с
дифферинцировкой сосудов микроциркуляции!
Отличить капилляр от артериолы способ/прибор не позволяют!
В необходимой нам зоне локации микрососудов, а именно в зоне прикрепленной
десны в проекции верхушек корней зубов в комплексе сосудов нам удалось
лоцировать достаточно крупную артериолу с хорошим спектральными звуковым
сигналом (рис. 2.3.5.а, 2.3.5.б.) (с.14).
В. Баранов
Метод не позволяет идентифицировать отдельный микрососуд, не позволяет
отличить артериальное от венулярного звена. Поэтому утверждение о том, что
идентифицировали артериолу вызывает сомнение. Чтобы утверждать, что авторы
идентифицировали артериолу необходимо указать диаметр сосуда. Характеристика
27
сосуда «достаточно крупная артериола»
не позволяет утверждать, что авторы
определили артериолу. Представление о не возможностях слепой идентификации
микрососудов дает рисунок 4 (видеофрагмент в приложении).
При измерении показателей равномерного сигнала
с пучка микрососудов
(В.Баранов. Что такое ПУЧОК МИКРОСОСУДОВ?) мы испытывали определенные
трудности и поэтому для достоверности результатов мы лоцировали только
микрососуды с преобладанием артериального компонента (с.18).
В. Баранов
Метод
не
позволяет
идентифицировать
микрососуды.
Поэтому
авторы
«разговаривают» о пучке микрососудов. Авторы не дают морфологическую оценку
артериол, капилляров, венул, не приводят геометрические размеры микрососудов.
Вызывает большие сомнения утверждение о локации микрососудов. Локацию
микрососуда предложенным методом, «с руки», вслепую выполнить невозможно!
В норме допплерограмма артериол прикрепленный слизистой оболочки десны
отличается от микрососудов двухфазным графическим изображением с углом
систолического пика не более 90о. При сердечно-сосудистой патологии форма
допплерограмм прикрепленной слизистой оболочки десны отличалась от таковой в
группе контроля также значительным снижением амплитуды не только систолической,
но и диастолической волны сердечных сокращений соответственно прогрессированию
заболевания (с.18).
В.Баранов
Выполнили
исследования,
после
которых
исследователь
не
получил
информацию о количестве капилляров, артериол, венул в «лоцируемом срезе ткани»,
о морфологии микрососудов, диаметрах, скорости кровотока в микрососудах. То, что
представлено в качестве результатов исследований не позволяет описать систему
микроциркуляции прикрепленной десны.
3.2.Количественная характеристика допплерограмм (с.18-21)
У больных с недостаточностью кровообращения III степени (3 группа) уже в
наружной сонной артерии отмечалось резкое снижение линейной скорости, … и в
28
сосудах прикрепленной десны соответственно 1.1174 см/сек и 1,255 см/сек у здоровых
людей (с18)
… и в сосудах прикрепленной десны – 1,945 см/сек по сравнению с 1,225 см/сек
в группе практически здоровых людей (с.19)
В. Баранов
Авторы определяют скорость тока жидкости «в сосудах» ! Не в микрососудах, не
в артериоле, капилляре, но «в сосудах»!
Это правильно!
Нельзя утверждать то, о чем не имеешь представления в результате
выполненных исследований.
С. 20.
В. Баранов
Размерность объемной скорости кровотока см3/с; мл/с, но не см/сек. Если это
механическая ошибка, то исправим, но если это сознательное представление авторов
об объемной скорости кровотока, то выполненный анализ лишен смысла!
Авторы
постоянным
директивно назначают
и
закрепляют
количество
константы,
микрососудов в срезе
характеризующие
количество,
ткани
диаметр
микрососудов в способе расчета объемной скорости.
В действительности плотность капиллярной сети – количество капилляров в
срезе – значимо отличаются и зависят от состояния пациента, особенностей развития
системы микроциркуляции, реакций компенсации на возмущение или зависит от
состояния микроциркуляции, определение которой – цель исследования. Для
описанного случая, диаметр микрососудов в лоцируемом срезе может отличаться в 10
29
и более раз.
На рисунках 6-8 представлены капиллярные сети с разной плотностью
капилляров.
Количество капилляров в поле зрения при увеличении 200х отличается в 4,1; в
13 раз.
Авторы не идентифицировали микрососуды, не определили диаметры сосудов,
направление движения жидкости, сделали допущение о постоянном количестве
микрососудов в срезе и представили исследователю ЧТО-ТО, которое назвали
объемной скоростью кровотока.
Это не правильно!
Представленное Авторами - не объемная скорость кровотока!
4.Определение реактивности сосудов. Резервные возможности организма
по данным допплерографии (с.21-25)
С.23
В. Баранов
Почему авторы решили, что снижение амплитуды сигнала обусловлено
снижением скорости кровотока? Для такого вывода у авторов нет данных.
Снижение амплитуды сигнала в действительности может быть обусловлено
уменьшением диаметров микрососудов; уменьшением количества капилляров, или
изменением соотношения скоростей в артериальном и венозном отделах капиллярного
30
русла. Для того, чтобы понять механизм реакций системы микроциркуляции на
воздействие электромагнитного излучения необходимо описать реакции компенсации
на возмущение, что возможно тогда и только тогда, когда Вы идентифицируете
микрососуды, определите диаметры, отделы, направления, скорости кровотока в
отделах
капилляра,
морфологические
особенности
капилляров,
состояние
интерстиция. Анализ сочетания параметров позволит описать реакции компенсации,
ауторегуляции системы микроциркуляции.
То что предлагают авторы – не исследование микроциркуляции.
Исследовать микроциркуляцию невозможно предложенными способами, потому
что метод УЗДГ этого не позволяет!!!
Выводы
Если писать инструкцию о том, как не следует строить способ исследования,
устройство для осуществления способа, то пособие перед Вами и называется пособие
. Ультразвуковая допплерография в оценке состояния гемодинамики в тканях
шеи,
лица,
полости
рта
в
норме
и
при
некоторых
патологических
состояниях.//Козлов В.А., Артюшенко Н.К., Шалак О.В., Гирина М. Б., Гирин И.И.,
Морозова Е.А., Монастыренко А.А. - Медицинская академия последипломного
образования.- ООО «Минимакс».- С.-Петербург.- 2000.- 31.СПСидоров В.В.
Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. Руководство для
врачей.- М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005.-256с.
Выполнить
исследования микроциркуляции с помощью метода/прибора
невозможно! Выполнить невозможно не потому что Авторы ошиблись, а потому, что
МЕТОД – УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДОППЛЕРОГРАФИЯ - НЕ ПОЗВОЛЯЕТ ВЫПОЛНЯТЬ
ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ.
В. Баранов.
На основании выполненного анализа методов ЛДФ, УЗДГ сделали выводы:
МЕТОДЫ
–
ЛАЗЕРНАЯ
ДОППЛЕРОГРАФИЯ
-
ДОППЛЕРОВСКАЯ
НЕ
ПОЗВОЛЯЕТ
ФЛОУМЕТРИЯ,УЛЬТРАЗВУКОВАЯ
ВЫПОЛНЯТЬ
ИССЛЕДОВАНИЯ
МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ.
Однако в медицинской практике методы пытаются применять для оценки
состояния микроциркуляции пациентов, написания диссертационных работ.
31
Для того, чтобы отказ от применения методов ЛДФ, УЗДГ прошел эволюционным
способом предлагаем установить уровни качества исследований микроциркуляции с
описанием требований к каждому уровню исследований. Уровни качества 1, 2 – уровни
качества, которые обеспечивают методы ЛДФ, УЗДГ. Уровни качества 8-10
присвоить
методам,
которые
обеспечивают
действительные
-
исследования
микроциркуляции.
Описание способа представлено
микроциркуляции».
в
статье
«Требования
к
исследованиям
32