Прибор для определения объема циркулирующей крови методом разведения ЯМР-контраста

Исследование объема циркулирующей крови (ОЦК) имеет большое значение при ряде заболеваний сердечно-сосудистой системы, печени, почек. По мере развития сердечной недостаточности ОЦК неуклонно возрастает, главным образом за счет объема плазмы, тогда как объем циркулирующих эритроцитов остается нормальным или даже снижается. Раннее выявление гиперволемии позволяет своевременно корректировать проведение лекарственной терапии. Плазмопотеря является одним из важных звеньев развития шока и ее учитывают при назначении интенсивной терапии. Определение ОЦК чрезвычайно важно в современной хирургической клинике, поскольку изменения окраски кожных покровов, частоты пульса и дыхания, динамика артериального и венозного давления, показатели гемограммы часто свидетельствуют об уже наступившей декомпенсации кровообращения. Одним и наиболее употребительных методов измерения ОЦК является метод изотопного разведения. В отличие от методов, основанных на разведении красителей, он дает существенно меньше осложнений, особенно у больных с заболеванием или травмой почек. Однако использование радионуклидов ограничивает сферу применения данного метода лабораториями радионуклидной диагностики. В любом из методов разведения, используемом для определения ОЦК, основное требование состоит в том, что фармпрепарат — индикатор не должен покидать сосудистое русло в течение продолжительного времени. В последнее время появились новые контрастные вещества, содержащие гадолиний и используемые для визуализации кровяных бассейнов методами ЯМР. Эти вещества имеют свойства, делающие их пригодными для определения ОЦК. Степень разведения такого препарата, введенного в сосудистое русло, устанавливается посредством измерения содержания гадолиния в соответствующих пробах методом ЯМР. Расчеты и эксперименты показывают, что новейший препарат MS-325, созданный фирмами EPIX Medical и Mallinckrodt, может вводиться в дозах 0,05 ммоль/кг, при этом методами ЯМР можно определить количественное содержание гадолиния в пробах крови объемом всего 20-50мкл после разведения препарата в сосудистом русле. Для реализации метода целесообразно использовать ЯМР — детектор с постоянным магнитом, выполненным из редкоземельных сплавов с направленностью магнитного поля, действующего, на пробу порядка, 5-10 кЭ. В качестве индуктивности зондирующего контура используется обмотка, охватывающая капилляр с пробой объемом 50 мкл. Особенностью такого простого устройства является то, что частота резонансного поглощения зависит от многих дестабилизирующих факторов (в т.ч. температуры). Зондирующий контур, в качестве емкости которого используется варикап, использован в качестве частотно-задающего элемента в генераторе, управляемом напряжением. Частотный синтез в диапазоне 10-30 МГц осуществляется с помощью системы ФАПЧ, управляемой с помощью портативного компьютера, снабженного соответствующим контроллером и программным обеспечением. Система АРУ обеспечивает постоянство амплитуды возбуждаемых колебаний. В качестве индикатора резонанса используется величина тока в зондирующем контуре. При установке в детектор раствора препарата MS-325 осуществляется сканирование частот и поиск гигантского резонанса. Величина тока возбуждения на частоте резонансного поглощения пропорциональна содержанию гадолиния в пробе. Однако сила тока нелинейно связана с содержанием метки, поэтому перед измерением прибор калибруется по пробам с известным содержанием гадолиния (стандартным разведениям). Для повышения точности и расширения динамического диапазона система генератор — детектор тока охвачена обратной связью, поддерживающей силу тока в контуре неизменной от концентрации гадолиния в пробе. При этом мерой содержания гадолиния является сигнал в цепи обратной связи. Одна из задач, стоящих перед проектировщиками прибора — оптимизация его структуры и линеаризация шкалы, что исключит необходимость калибровки по нескольким точкам. В данном приборе в силу принципиальных особенностей затруднительно измерить количество введенной пациенту метки, поэтому ориентация при расчете ОЦК идет по введенному объему с известным удельным содержанием метки. Остаточный в шприце объем учитывается с помощью эмпирического коэффициента.

Значительный интерес представляет сочетание прибора для измерения ОЦК с прибором для определения гематокрита. Знание гематокрита позволяет определить объем циркулирующей плазмы (ОЦП) и количество эритроцитарной массы. Измерение гематокрита может производиться в той же пробе бесконтактным высокочастотным кондуктометром, конструктивно объединенным с прибором для измерения ОЦК, т.к. наличие следов метки гадолиния не искажает определение гематокрита.

Программное обеспечение прибора включает в себя управляющие программы, программы осуществления измерений и обработки их результатов, базы данных пациентов, таблицы должных значений и поправок, базу знаний по проведению процедур замещения кровоплазмопотерь и сопутствующих терапевтических мероприятий, поиск решения в которой активизируется объективными данными конкретного пациента.

Предлагаемый прибор найдет применение в различных областях медицины, в т.ч. в медицине катастроф, военной медицине, хирургии и диагностике широкого круга заболеваний.