В работе рассмотрены новейшие разработки, которые связаны с визуализацией кровеносных сосудов, а также их особенности работы. На основе зарубежных и отечественных статей, изучена способность методов визуализации быть полезными при постановке различных диагнозов, связанных с кровеносной системой. Изучены индивидуальные особенности человека, которые могут повлиять на результаты визуализации. Разработана таблица сравнения основных методов визуализации кровеносных сосудов, которые известны на данный момент.
Ключевые слова: визуализация сосудов, ультразвуковая диагностика, инфракрасный свет, ангиология.
Заболевания сосудов известны человеку с древних времен. Варикозное расширение вен нижних конечностей еще Клавдий Гален (в 130–200 г. н. э.) успешно лечил, удаляя расширенные вены с помощью специального крючка. Постановка диагноза была довольно непростой, ведь в большинстве врач руководствовался лишь анамнезом, клинической картиной и собственным опытом. Методы диагностики сосудов чаще были инвазивными, довольно болезненными, и иногда, из-за отсутствия асептики и антисептики, приводили к сепсису и смерти. Лечение было оперативным, потому что не было способов «осмотреть» поврежденный болезнью сосуд изнутри и отсутствовали компьютерные технологии. Но наука не стояла на месте. В древние времена уже появилось учение о сосудах, об этом упоминается в трудах Авиценны (Ибн-Сина 980–1037 г. н. э.), в его трактатах и в самом ведущем — «Каноне Медицины».
Ангиология развивалась и настоящим поворотом в науке стало открытие рентгеновского излучения Вильгельмом Рентгеном в 1895 году. Так начала развиваться клиническая ангиология, было проведено много исследований, начиная с введения рентгеноконтрастных взвесей в сосуды трупов, заканчивая прижизненным исследованием животных, а затем и человека. Первым человеком, который предположил исследовать сосуды с помощью рентгеновского излучения был В. М. Бехтерев. Он сказал о том, что если существуют растворы, которые не пропускают рентгеновские лучи, то можно ввести их в сосуды и сфотографировать in situ. Человек, который впервые выполнил данную манипуляцию был португальский нейрохирург и психиатр. Его звали Антониу Эгаш Мониш. В 1923 году он впервые описал технику пункционной церебральной ангиографии и данные первого в мире контрастного исследования сосудов головы у больного c опухолью мозга. Далее, уже другие, не менее талантливые врачи и ученые, провели исследование аорты и других периферических сосудов. Ангиография хорошо работает при уточнении диагноза, когда анамнез собран и осталось сделать запись в истории болезни, но нужно принимать во внимание тот факт, что рентгеновское излучение может привести к патологическим изменениям в клетках и тканях. Что чревато развитием злокачественных новообразований, преждевременным старением, появлением импотенции, нарушением обменных процессов.
Но ангиография не единственное изобретение человека, которое специализировалось на визуализации сосудов. Из-за распространенности метода рентгеновского исследования и оперативного вмешательства в сосудистую систему, человечество искало пути решения нескольких проблем. Во-первых, способ визуализации должен был быть безвредным. Во-вторых, операция по восстановлению здоровья, из-за патологии сосудистого русла, должна быть менее травматичной. Французский хирург, биолог, патофизиолог Алексис Каррель проводил попытки осмотреть изнутри сосуды человеческого тела, но первым человеком, у которого это получилось был Рассел Брок. В 1946 году с помощью ангиоскопа он смог осмотреть межжелудочковую перегородку сердца и оценить результаты коррекции порока, клапаны аорты и визуально контролировать аортальную комиссуротомию. Тогда Брок провел ангиоскоп через аорту. В данном исследовании ангиоскопия решила проблемы, которые были поставлены чуть выше. К тому же она была полезна при осмотре, как подтверждение выздоровления и успешного проведения операции.
На этом исследования сосудов не остановились, наравне с эндоскопией и рентгеновскими снимками разрабатывалась ультразвуковая диагностика. Интересно то, что ультразвук использовался изначально только в промышленности, а также на подводных лодках (для которых и разработано было обнаружение объектов при помощи эха). В 1947 году венский психоневролог К.Дюссик рассказал миру о гиперсонографии. Используя ультразвуковую волну, он направлял ее на голову человека, волна проходила через структуры, и доктор Дюссик замерял интенсивность прохождения волны. Именно это — прообраз теперешней ультразвуковой диагностики. В нашей стране в 1954 году появилось целое специализированное отделение, которое возглавлял профессор Л. Розенберг, в институте акустики Академии СССР. Там проводились эксперименты, связанные с ультразвуком и его влиянием на биологические объекты. К сожалению, тогда не было такого сильного интереса к их техническим моделям, и когда он все-таки появился было поздно. Тогда врачи начали пользоваться зарубежной техникой, а разработки профессора Л. Розенберга и команды стали устаревшими. Многие ученые начали активно углубляться в тему ультразвука и его полезности при визуализации сосудов. Поэтому сейчас можно говорить о том, что без травматизации человека, лишь при определенном техническом оборудовании, мы можем заглянуть в сосуды человека. На протяжении многих лет направление ультразвуковой диагностики развивалось, сейчас в клиниках это обыкновенная процедура, которая проводится довольно часто. Имеется много видов, но в теме данной работы интересны несколько из них. Для получения изображения используются разные режимы работы сканеров. Их подразделяют на В-режим, М-режим и D-режим.
В-режим — используется в масштабе реального времени, дает двухмерную картинку в виде томографического изображения.
М-режим — одномерное изображение, хорошо работает при исследовании сердца, исчисляет скорость движения его структур и амплитуду.
D-режим — применяется с помощью эффекта Доплера. Сущность эффекта в том, что от движущихся объектов ультразвуковые волны отражаются с разной и измененной частотой. Ультразвуковая допплерография подразделяется на 2 вида, которые интересны нам как способы исследования сосудов.
Непрерывная постоянно-волновая допплерография. Методика основана на постоянном излучении и постоянном приеме отраженных ультразвуковых волн. Получается усредненная скорость кровотока от всех сосудов, попавших в зону сканирования. Достоинства: допускает измерение больших скоростей потоков крови, но недостаток — невозможность исследования в определенном месте.
Импульсно-волновая допплерография. Методика основана на периодическом излучении серий импульсов ультразвуковых волн, которые, отразившись от эритроцитов, последовательно воспринимаются тем же датчиком. В этом режиме фиксируются сигналы, отраженные только с определенного расстояния от датчика, которые устанавливаются по усмотрению врача. В данном методе была улучшена способность исследования сосудов в определенной точке.
Еще одним интересным аспектом в визуализации сосудов стало ультразвуковое исследование разного диаметра артерий с контрастным усилением. Если сравнивать, то обычное ультразвуковое исследование не дает нам такую картину как просвет сосуда. Ведь при воспалительных процессах, появлении атеросклеротических бляшек изменяется просвет определенного сосуда. Но с помощью контрастной взвеси эта проблема была решена. Контраст представляет собой суспензию микропузырьков газа от 1 до 25 мкм, пузырьки заключены в белковую оболочку. Взвесь не вступает во взаимодействие с тканями организма и не оказывает нефротоксического действия. Введение вещества производится через катетер в периферическую вену. Основная область применения: определение места локализации атеросклеротической бляшки, установление точного диагноза, установление степени стеноза сонных артерий, из-за поражения атеросклерозом, выявление изъязвлений на поверхности бляшки. Поэтому УЗИ с контрастным усилением, на данный момент, позволяет как можно точно определить любые мелкие структуры.
Каждый из методов, описанных выше, не является на данный момент устаревшим, ведь у каждого из них есть свои плюсы и минусы. Каждый из способов визуализации сосудов подходит под определенную ситуацию, ведь где-то нужно быстро узнать о локализации патологических изменений и приступить к лечению, а где-то важно оценить каждую микрочастицу патологии.
Литература:
- Покровский А. В., Глянцев С. П. Избранные страницы истории сосудистой хирургии в России. Ангиология и сосудистая хирургия. 2014;2: 10–20.
- Войтко С. Б. Ангиография: показания и противопоказания. Вестник хирургии Казахстана. 2012;4:90–91.
- Фиши М., Кинг III С. В поисках уязвимой бляшки. Международный журнал интервенционной кардиоангиологии. 2004;4:18–22.
- Ахметов В. В., Дуданов И. П., Азиева А. З., Н. Ю., Завалишин С. Е., Матюшечкин И. В., Стафеева И. В. Эхографические и ангиоскопические характеристики атеросклеротических изменений сонных артерий у больных с преходящими нарушениями мозгового кровообращения. Ученые записки Петрозаводского государственного университета. 2014;8:36–40.
- Фомина Е. Е. Роль ультразвуковой диагностики при заболеваниях сосудов. Главный врач Юга России. 2015;1:47–48.
- Нарциссова Г. П. Актуальные проблемы ультразвуковой диагностики патологии сердца и сосудов. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2011;4:8–9.
- Ивашкевич В. М., Крюк Н. В. Использование ультразвуковой диагностики для контроля эффективности лечения атеросклероза сосудов нижних конечностей. Медицинские новости. 2014;5:58–61.
- Тимина И. Е., Аскерова Н. Н., Кармазановский Г. Г., Пяткова И. И., Зотиков А. Е. Ультразвуковое исследование с контрастным усилением у пациентов с поражениями артерий нижних конечностей. Журнал «Ангиология и сосудистая хирургия». 2018;24(2):41–47.
- Никандров Р. А., Петров А. В., Шишкин А. В., Карбань О. В., Шайхутдинов Б. И. Апробация экспериментальных устройств для визуализации кровеносных сосудов. Инженерный вестник Дона. 2018;1:1–13.
- Шишкин А. В., Карбань О. В., Петров А. В., Никандров Р.А, Гараев А. Р. Разработка устройства для обнаружения кровеносных сосудов. Инженерный вестник Дона. 2018;1: 1–11.
