Содержание к диссертации
Введение
Глава I Обзор литературы 10
1 Общие представления о функционировании системы свертывания крови 10
1.1 Физиологическое значение системы свертывания крови 10
1.2 Первичная реакция организма на кровотечение 10
1.3 Биохимический механизм ССК 11
1.4 Полимеризация фибрина 14
1.5 Система противосверт ывания 15
1.6 Фибринолиз 16
2 Влияние гидродинамики на процессы свертывания крови 20
2.1 Влияние конвективного массопереноса на плазменную систему гемостаза 21
2.2 Напряжения сдвига и гидродинамическая активация тромбоцитов 22
3 Математическое моделирование процессов свертывания крови 27
4 Методы диагностики нарушений ССК 30
5 Акустические методы 34
5.1 Ультразвуковые методы в медицине ЪА
5.2 Использование акустических методов для изучения свертывания крови 37
5.3 Регистрация микроэмболов с помощью TCD 39
С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo.
5.4 Спонтанный эхоконтраст и его возможная связь с
тромбообразованием 42
Постановка задачи 46
Глава II Методы и материалы. схема эксперимента 47
Глава III Акустическое детектирование ранних стадий внутрисосудистого тромбообразования 54
1 Стадийность процессов тромбообразования 54
2 Анализ и сопоставление оптического и акустического сигналов 55
3 Регистрация процессов тромбообразования в оптически непрозрачной цельной крови 63
4 Влияние гемодинамический условий на процесс тромбообразования 66
5 Влияние гематокрита на эффективность акустической регистрации процессов тромбообразования 68
Глава IV Ультразвуковое исследование процессов фибринолиза под действием препарата «стрептокиназа» 73
1 Методика эксперимента 73
2 Акустическая регистрация фибринолиза 74
3 Влияние концентрации стрептокиназы на протекание фибринолиза 77
4 Влияние задержки введения стрептокиназы от начала процессов тромбообразования на протекание фибринолиза 79
Глава V Обсуждение результатов 81
Выводы 89
Благодарности 90
Список литературы
- Физиологическое значение системы свертывания крови
- Математическое моделирование процессов свертывания крови
- Регистрация процессов тромбообразования в оптически непрозрачной цельной крови
- Влияние концентрации стрептокиназы на протекание фибринолиза
Введение к работе
Проблемы тромбообразования интенсивно изучаются в связи с важной ролью нарушений системы гемостаза при целом ряде клинически проявляющихся патологий [Баркаган 1999, Балуда 1995, Макаров 2003, Levi 1999, Colman 2006]. Оценка состояния системы гемостаза производится посредством специальных диагностических тестов, многие из которых выполняются в лабораторно-клинических условиях [Баркаган 1999, Балуда 1995, Козинец 1997, Hall 1991, Baglin 2005].
Для изучения наиболее деликатных, а в ряде случаев и наиболее сложных вопросов, касающихся механизмов регуляции системы свертывания крови, создаются специальные методики, в том числе основанные на использовании новых физико-химических или биологических принципов [Barrowcliffe 2006, Baglin 2008, Brummel-Ziedins 2008].
В силу сложности механизмов регуляции системы свертывания крови бывает далеко непросто установить истинную причину нарушения процессов тромбообразования у конкретного пациента [Балуда 1995, Баркаган 1999, Zwaal 1986].
Для описания динамики процессов тромбообразования используются математические методы, моделируются отдельные звенья системы регуляции свертывания крови, кинетика процессов контактной активации [Pokhilko 1998, Khanin 1989, Kramoroff 2001], каскадный механизм усиления сигнала по внешнему и/или внутреннему пути регуляции [Beltrami 1995, Jesty 2005, Lu 2004]. Моделируются этапы ранней пристеночной полимеризации [Guy 2007].
В последнее время интенсивно изучаются пространственные аспекты процессов тромбообразования в бесконвективных и конвективных условиях [Атауллаханов 1994, Лобанов 1997, Lobanov 1997, Lobanov 2005, Злобина 2006, Гузеватых 2000, Чуличков 2000, Panteleev 2006]. К сожалению, развитые к
СТ. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo.
настоящему времени теоретические методы позволяют эффективно описывать тромбообразование в потоках слабой интенсивности (Re«l ) [Гурия 2002]. Перенос полученных результатов на интенсивные течения наталкивается на общую гидродинамическую проблему описания развития турбулентности в сосудах при высоких числах Рейнольдса [Falkovich 2006].
В связи с этим, большое значение имеют методы прямого непосредственного детектирования процессов тромбообразования в сосудах большого диаметра.
В отличие от процессов свертывания крови в бесконвективных (или слабо конвективных) условиях (когда имеет место формирование сплошных (солидных) тромбов), в интенсивных потоках крови (или плазмы) внутрисосудистое тромбообразование обычно представляет собой стадийный процесс [Злобина 2006], на ранних стадиях развития которого в кровотоке формируются множественные микротромбы (размером до 100 микрон).
Развитие такого рода микротромбов в условиях кровотока in vitro приводит, как показали оптические методы, к появлению в кровотоке макроскопических флотирующих сгустков, или же - макроэмболов [Шевкопляс
2000, Falati 2002, Turitto 1998, Ruggeri 1993].
В микрокапилярном кровотоке нарушения гемодинамики эффективно регистрируются in vivo в реальном времени оптическим методом капилляроскопии [Gurfmkel 1998, Гурфинкель 2001].
Проблема проходимости крупных сосудов (особенно глубоко-залегающих) обычно изучается методами ангиографии [Зубарев 1991, Зубарев 1998, Correas
2001, Сатрапі 1998]. Эти методы позволяют эффективно обнаруживать
локальную блокаду сосудов фибриновыми и тромбоцитарными тромбами
[Зубарев 1991, Зубарев 1998, Correas 2001, Сатрапі 1998]. Однако на ранних
Re = VL/v - известный безразмерный параметр подобия - число Рейнольдса [Ландау 2003].
в пластиковых трубках с силиконовым внутренним покрытием, используемых в аппаратах для гемодиализа.
С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo.
этапах внутрисосудистого тромбообразования, когда нарушения кровотока обуславливаются свежими, т.е. структурно рыхлыми тромбами, методы ангиографии неэффективны (в силу проницаемости рыхлых тромбов для радиоконтрастных веществ) [Бузиашвили 2001].
В связи с тем, что выявление самых ранних этапов внутрисосудистого тромбообразования представляет большой клинический интерес, разработка методов эффективного раннего детектирования микротромбов в кровотоке представляет собой важную актуальную задачу.
В настоящей работе для указанных целей нами предлагается использовать ультразвуковые методы. Анализ современных работ о применении ультразвуковых методов к изучению проблем тромбообразования, проведенный в главе I настоящей диссертации, показал, что в этой области можно выделить несколько перспективных направлений.
Одно из таких направлений связано с применением транскраниального доплеровского сканирования (ультразвуковая доплерография сосудов головного' мозга) для регистрации одиночных флотирующих эмболов различного происхождения [Markus 1995, Russell 2002, Ringelstein 1998].
Другое направление исследований представлено работами по непосредственному изучению изменения параметров акустического сигнала в ходе тромбообразования в бесконвективных системах in vitro [Грибаускас 1972, Machado 1991, Huang 2005, Shung 1986].
С клинической точки зрения большой интерес представляют работы, посвященные изучению эффекта спонтанного эхоконтраста (СЭК) [Iliceto 1985, Ercan 2003, Rastegar 2003, Merino 1992, Панченко 2007]. СЭК - явление увеличения интенсивности рассеяния ультразвука от кровотока, часто наблюдаемое в крупных сосудах и полостях сердца.
СТ. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo.
В главе II описаны методы и материалы, используемые в данном исследовании. Приводится подробное описание экспериментальной установки и последовательности действий при проведении опытов, указана методика обработки данных.
В главе III изучаются процессы свертывания, регистрируемые одновременно оптическими и акустическими методами. Результаты разбиты на три основные части. В первой части показана коррелляция между оптическим и акустическим сигналами, регистрируемыми в ходе свертывания в оптически прозрачной плазме крови. Во второй части приведены результаты обработки и анализа акустических данных для плазмы крови и цельной крови. Продемонстрированна стадийность процессов тромбообразования. В третьей части приводятся данные экспериментов по влиянию гидродинамических условий на процессы свертывания крови, а также влияние гематокрита на эффективность регистрации начальных этапов тромбообразования.
В главе IV рассматривается возможность использования разработанной методики ультразвуковой регистрации процессов свертывания крови для исследования динамики лизиса, вызванного действием фибринолитического препарата стрептокиназы, в условиях интенсивного кровотока.
В проведенном исследовании показано, что акустическое детектирование фибриновых микросгустков в условиях интенсивных течений, как плазмы крови, так и цельной крови позволяет надежно выявлять самую раннюю (взрывную) фазу полимеризации фибрина при внутрисосудистом свертывании крови.
Проведенный в свете полученных результатов анализ данных детектирования методами ультразвуковой диагностики эффектов спонтанного эхоконтраста у пациентов ГНЦ РАМН позволил выдвинуть представление о стадийности тромбообразования в условиях in vivo [Узлова 2008].
СТ. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo.
Исследование показало, что СЭК может иметь различную структуру, характеристики которой такие как плотность, форма рассеивающих частиц, их подвижность, могут меняться во времени в широком диапазоне. В работе выделено несколько характерных видов СЭК: «метель», «мусс», «желе», «студень». Сопоставление клинических записей (см. Приложение) и записей, описанных в главе III, показало сходство клинически наблюдаемых типов СЭК с наблюдаемыми в эксперименте картинами изменения эхоконтраста в ходе процессов тромбообразования in vitro.
В заключительной части работы обсуждаются ограничения рассмотренных в работе акустических методов для проведения диагностики ранних этапов внутрисосудистого тромбообразования непосредственно в клинических условиях.
С.Г. Узпова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo.
Физиологическое значение системы свертывания крови
Основная функция системы свертывания крови (ССК) заключается в предохранении организма от чрезмерной кровопотери в случае нарушения целостности кровеносной системы. Эта система по своему устройству является достаточно сложной [Баркаган 2008, Баркаган 1999, Балуда 1995, Zwaal 1986]. В ее состав входит комплекс взаимовлияющих друг на друга органических и неорганических веществ (факторов), распределенных в плазме и клетках крови, содержащихся в стенках кровеносных сосудов и окружающих тканях. Факторы свертывания связаны между собой системой каскадных реакций [Шмидт 1996]. В норме ССК должна обеспечивать достаточно быструю и пространственно локализованную коагуляцию. Способность крови сохранять жидкое состояние определяется содержанием в ней специальных противосвертывающих веществ -антикоагулянтов. Для обеспечения пространственно локализованной коагуляции и поддержания крови в жидком состоянии наряду с инициирующими и катализирующими процессы свертывания факторами, необходимы так же противосвертывающие факторы, ингибирующие процессы свертывания, и фибринолитические агенты, обеспечивающие растворение кровяного сгустка [Макаров 2003, Козинец 1997, Дранник 1987].
Первичная реакция организма на кровотечение
Систему гемостаза принято подразделять на два, вообще говоря тесно связанных между собой, звена: тромбоцитарное (клеточное) звено и плазменное С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. звено. Первичная реакция организма на кровотечение проявляется в виде сужения сосудов с их последующей механической закупоркой агрегатами тромбоцитов. На первом этапе гемостатической реакции наибольшую роль, как правило, играет именно тромбоцитарное звено за счет запуска процесса адгезии тромбоцитов к волокнам соединительной ткани по краям раны. Прилипание тромбоцитов обусловлено взаимодействием рецепторов GPIIWIIIa на их поверхности с фактором фон Виллебранда, содержащимся в субэндотелии. Фактор фон Виллебранда создает мостики между субэндотельными структурами и рецепторами тромбоцитов [Kulkami 2000]. В процессе адгезии частично из поврежденных клеток, частично из гранул кровяных пластинок, выделяются такие агенты, как серотонин (сосудосуживающий агент), катехоламины и АДФ [Шмидт 1996, Born 1962]. АДФ и адреналин повышают способность тромбоцитов к взаимной агрегации. В свою очередь под действием сосудосуживающих веществ, просвет поврежденных сосудов уменьшается и перекрывается массой тромбоцитов, прилипших к коллагеновым волокнам. Таким образом, возникает первичный тромбоцитарный сгусток. После образования тромбоцитарного сгустка, степень сужения сосудов обычно уменьшается, что в принципе может привести к вымыванию сгустка и возобновлению кровотечения. Однако к этому времени набирают силу процессы плазменного звена гемостаза, обеспечивающие плотную закупорку поврежденных сосудов тромбом.
Биохимический механизм ССК (плазменное звено гемостаза)
Плазменная система гемостаза является весьма сложным, однако к настоящему времени достаточно хорошо изученым объектом. В основе современных представлений плазменная система гемостаза представляет собой набор взаимодействующих биохимических каскадов реакций (так называемый С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. каскадный механизм ССК). Согласно этому механизму цепочка автокаталитических реакций приводит к наработке тромбина (фактора Па) из протромбина (фактора II), исходно присутствующего в плазме крови. Тромбин в свою очередь расщепляет растворенный в плазме фибриноген (фактор I) с образованием фибрина (фактор 1а). Полимеризация фибрина в сосудах и приводит к образованию тромбов. Общепринятая схема коагуляционного каскада реакций приведена на рис. 1 [Davie 2005].
Для запуска коагуляционного каскада необходима стимуляция или, другими словами, первичная активация системы свертывания крови. Принято выделять внешний и внутренний пути активации [Davie 1995]. Внешний путь активирует ССК через тканевый фактор из поврежденной стенки сосуда или через активацию фактора VII, содержащегося в клетках крови [Mann 1998] (оба С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. приведенных варианта указывают на нарушение целостности сосудистой системы). Термин "внутренняя система свертывания" используют в тех случаях когда первичная инициация свертывания происходит под влиянием факторов, присутствующих в плазме. Каскад реакций активированных по внутреннему пути начинается с образования фактора ХПа в результате контакта фактора XII с отрицательно заряженной поверхностью (например, коллагеном или стеклом in vitro) [Colman 2006].
Как видно из рис. 1, в процессе свертывания принимает участие целый ряд веществ, которые принято называть факторами свертывания крови. Отсутствие любого из них может привести к нарушению образования тромбина и процесса коагуляции. Так, например, недостаток фактора VIII в крови является главной причиной генетически передаваемого заболевания - гемофилии A [Collins 2007]. В случае гемофилии В снижение интенсивности свертывания крови напрямую связано с дефицитом фактора IX [Zwaal 1986, Esmon 2000]. Напротив, мутация фактора V (известная как мутация Лейдена) приводит к значительному увеличению скорости генерации фактора Va, который в свою очередь ускоряет формирование фибринового сгустка. В такого рода случаях патологические изменения приводят к повышению вероятности образования внутрисосудистых тромбозов [Ноте 2006].
Математическое моделирование процессов свертывания крови
Использование математических подходов к описанию процессов свертывания крови сыграло очень важную роль в развитии представлений об активации и функционировании ССК [Khanin 1989, Kramoroff 2001, Beltrami 1995, Guy 2007]. Стремительность развития событий при свертывании крови позволяет не принимать во внимание какие-либо сопутствующие изменения иных органов и систем на ход реакции, т.е. процесс тромбообразования можно рассматривать как автономный. Появляется возможность использовать физико-математические подходы для описания процесса свертывания.
Математическое моделирование дает возможность предсказывать динамику развития процессов при свертывании, а затем экспериментальным путем искать подтверждения теоретических предсказаний.
Использование теоретических методов позволило предсказать такие эффекты, как пороговая активация ССК [Khanin 1989], взрывная самоускоряющаяся наработка тромбина [Kessels 1994], пороговая реакция на концентрацию Са2+ [Атауллаханов 1994, Pakhilko 1998] и т.п.
Наиболее простыми для математического моделирования представляются задачи биохимической активации в бесконвективной системе [Атауллаханов 1994, Beltrami 1995]. На основе таких моделей исследуются роли и динамика наработки того или иного фактора системы свертывания крови. Известно несколько математических моделей, которые качественно описывают определенные стадии каскадного механизма свертывания крови [Khanin 1989, Willems 1991] и пороговые эффекты в ССК [Jesty 2005]. Для описания АЧТВ тестов, используемых в клинической практике, были предложены более сложные расширенные модели [Kogan 2001, Kramaroff 2001]. Тем не менее, степень их достоверности и применимости к реальным системам остается открытым вопросом. Так, явного математического выражения для частичного С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. тромбопластинового времени как функции кинетических параметром каскада свертывания так и не было установлено. Более того, недавно были выявлены определенные проблемы в интерпретации данных о непрерывной генерации тромбина [Butenas 2007].
Следующий класс математических задач направлен на исследование пространственной динамики развития тромба в бесконвективных системах [Ataullakhanov 1998, Гурия 2002]. В работах, посвященных решению этой задачи, рассматривается профиль и зависимость скорости роста тромба как функции расстояния от зоны повреждения.
Исследование предложенной в этих работах математической модели выявило несколько характерных режимов тромбообразования. Типы режимов: локализованная структура (тромб), бегущие пульсирующие волны (множественное тромбообразование), эффект кинетического эха (возобновление процесса полимеризации из областей, в которых был ранее остановлен). Наряду с перечисленными, возможны режимы с конечным числом структурных элементов - так называемые структуры в виде "мишеней" (множественное тромбообразование с наперед заданным числом элементов).
Теоретические оценки показывают, что конечная толщина слоя полимеризованного сгустка практически не должна зависеть от размера и материала инициирующих активацию частиц; передний фронт движущегося концентрационного тромбинового профиля является крутым; а формирующиеся в ходе свертывания структуры растут со скоростями, значительно превышающими характерные скорости диффузии реагентов. Основные предсказанные моделью режимы наблюдаются в эксперименте [Гурия 2002].
Недавно было установлено, что с учетом внутренней сложности кинетического каскада возникают очень существенные ограничения для математического моделирования [Wagenvoord 2006]. Было обнаружено, что С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. существенное количество биохимических реакционных механизмов, подходящих для моделирования кривой наработки тромбина могут быть описаны системой из шести реакций. Довольно ограниченные кинетические механизмы из шести реакций (включающие протеолитическую реакцию активации фактора X и фактора II, активацию через обратную связь фактора V и инактивацию тромбина антитромбином) могут моделировать практически любую кривую наработки тромбины многими различными способами. Таким образом, авторы пришли к заключению, что успешное моделирование экспериментальных данных само по себе не может выступать критерием справедливости исходных предположений. Вместе с тем, моделирование, результаты которого не сопоставлялись с экспериментальными данными, следует рассматривать только как, вероятно, обладающие предсказательной силой. Информационное содержание кривой наработки тромбина меньше чем информация, необходимая для описания физиологически реалистичной реакционной схемы.
Приведенные аргументы частично объясняют широкую распространенность простых феноменологических математических моделей при описании свертывания крови в реакционно-диффузионных системах без конвекции [Ataullakhanov 1998] и в условиях медленного переноса [Чуличков 2000, Гузеватых 2000, Guy 2007]. Простая структура данных моделей позволяет сопрягать процессы свертывания со процессами, происходящими в окружающих тканях. К примеру, это позволило получить нетривиальные результаты при моделировании внутрисосудистого свертывания крови в условиях венозного кровотока, опубликованные в работе Злобиной и др. [Злобина 2006]. В данной работе особое внимание уделяется начальной наработке микроэмболов в ответ на стимуляцию ССК цитокинами, выделяющимися из очага патологического процесса в ткани.
Регистрация процессов тромбообразования в оптически непрозрачной цельной крови
Постановка эксперимента на начальном этапе совпадала с описанной в Главе II, посвященной материалам и методам. Объем системы силиконовых трубок в данной серии экспериментов составлял 14 мл. Гидродиномеческий режим течения был выбран из соображений физиологически достижимых значений: скорость потока 15 см/с, степень локального пережатия — 0,5 (или 50% величина просвета трубки от диаметра). Оптическое и акустическое наблюдение осуществлялось по той же схеме, которая описана в Главе П. Через 2 минуты после начала эксперимента производилась активация ССК 10% раствором хлорида кальция (объем 400 мкл). После появления в потоке микрочастиц происходило резкое увеличение интенсивности ультразвукового сигнала. Этот момент служил сигналом для введения стрептокиназы. В проведенной серии из 10 экспериментов, введение стрептокиназы производилось с задержкой в 10±1 с от начала роста интенсивности. Объем вводимой стрептокиназы варьировался от 10 до 200 мкл. После введения стрептокиназы наблюдение продолжалось в течение времени от 20 минут до 1,5 часов в зависимости от цели эксперимента.
При планировании данной серии экспериментов было поставлено несколько целей: 1. исследовать процесс активированного фибринолиза с помощью ультразвуковой регистрации; С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. 2. исследовать зависимость эффективности действия препарата «стрептокиназа» на фибринолитическую систему от концентрации вводимого препарата. 3. оценить влияние задержки введения препарата «стрептокиназа» на процесс фибринолиза.
На исследуемом образце плазмы крови было проведено 2 предварительных эксперимента со свертыванием плазмы крови без активации фибринолитической системы стрептокиназой. На рисунке 16 приведены зависимости изменения интенсивности доплеровского сигнала в двух экспериментах: черным цветом представлена зависимость кинетики процессов свертывания без активации фибринолиза, серым - при активации фибринолитической системы инъекцией 100 мкл раствора стрептокиназы с задержкой в 10±1 секунд от момента начала роста интенсивности рассеяния ультразвука.
Сравнение графиков, представленных на рисунке 16, показывает, что введение стрептокиназы не проявляется акустически на протяжении 130-140 секунд после введения. В дальнейшем, однако, влияние стрептокиназы становится заметным. Когда в процессе свертывания плазмы начинается этап образования кластеров из микросгустков (см. описание экспериментов Глава II) и происходит уменьшение интенсивности рассеяния ультразвука (см. черный график на рис. 16) в системе с активированным фибринолизом, напротив, происходит увеличение интенсивности рассеяния ультразвука. Рост интенсивности сигнала наблюдается в течение следующих 250 секунд (см. серый график на рис. 16). По истечении этого времени интенсивность рассеяния С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo.
Рисунок 16. Изменение интенсивности рассеянного ультразвука в ходе свертывания и фибринолиза. Черным цветом отображено изменение интенсивности рассеяния ультразвука в ходе эксперимента при свертывании плазмы крови, без активации фибринолиза, серым -изменение интенсивности рассеяния ультразвука в опыте с добавлением стрептокиназы, активирующей фибринолиз. Серой полоской выделено время, в течение которого производилось введение стрептокиназы.
Вышеприведенные данные свидетельствуют о том, что через 130-140 секунд после введения препарата стрептокиназы в системе нарабатывается достаточное количество плазмина для того, чтобы началось расщепление уже сформировавшихся к этому моменту микросгустков фибрина. По-видимому, при этом происходит не «растворение» фибрина, а, скорее, измельчение молекул фибрин-полимера путем их фрагментации. При этом у молекул-фрагментов сохраняется их акустическое сопротивление, а так как их общее число в потоке при фибринолизе увеличивается, то это и влечет за собой рост С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. общей интенсивности рассеяния ультразвука. Простая оценка показывает, что интенсивность рассеянного сигнала (I) зависит от общей площади (S) поверхности частиц. Последняя пропорциональна произведению числа частиц (п) на квадрат их радиуса (R), получаем: I S nR. Считая, что при фибринолизе суммарная масса частиц (m nR) сохраняется, получаем: njRi = n2R2 , и следовательно пу n2 = (R2/R1) . Таким образом, Ы2 = (n,/n2)-(R,/R2)2 = (R2/R,)3-(R,/R2)2 = R2/R1, (2) а так как при расщеплении размер микрочастиц уменьшается (R2 Ri), то в силу соотношения (2) интенсивность рассеянного сигнала должна возрастать.
Стремление к плато при значении 1,4Е+06 у.е. (см. серый график на рис. 16) может свидетельствовать о полном израсходовании свободного плазмина в системе. Подтверждением последнего служит эксперимент, в котором после выхода интенсивности доплеровского сигнала на плато при значении около 1,4Е+06 у.е. проводилась дополнительная инъекция 100 мкл стрептокиназы (см. рис. 17). В данном опыте первоначальная активация фибринолиза вызывалась также введением 100 мкл стрептокиназы в первые 20 секунд регистрируемого свертывания плазмы крови.
Как видно из рисунка 17 дополнительная активация фибринолитической системы (ФС) не приводит к заметному изменению рассеяния ультразвука. Можно предположить, что в системе не возобновляются процессы расщепления фибрина. Концентрация и размеры рассеивателей сохраняются на прежнем уровне.
Влияние концентрации стрептокиназы на протекание фибринолиза
Активация ССК, вне зависимости от того, чем именно она вызвана, инициирует запуск каскада автокаталитических реакций, приводящих к лавинообразной наработке фибрина мономера. По мере увеличения концентрации фибрина происходит его полимеризация [Hemker 1986, Mosesson 2005]. Сначала молекулы фибрина образуют димеры, тримеры и олигомеры. Затем появляются фибриновые микросгустки, их последующая взаимная агрегация приводит к образованию фибриновых нитей и сетей макроскопического масштаба. Конечным результатом процесса полимеризации фибрина является формирование солидных сгустков - тромбов. После активации ССК наработка фибрин мономера происходит стремительно. В случае перенасыщенного раствора, процесс полимеризации фибрина развивается взрывным образом [de Gennes 1979; Gennisson 2006; Guria in press].. Вследствие этого, время от момента появления первичных детектируемых микросгустков в потоке до образования эмболов значительных размеров в наших опытах не превышает 60 секунд. При достижении агрегатами, образующимися в процессе полимеризации, размеров сопоставимых с длинной акустической волны рассеяние ультразвуковых волн на потоке существенно увеличивается. В двумерном изображении потока, получаемом при помощи ультразвукового сканера, наблюдается появление акустического эхоконтраста.
Вопрос о возможных причинах возникновения спонтанного эхоконтраста (СЭК) в кровотоке широко обсуждается в литературе [Wang 1992, Fatkin 1997, Zotz 2001, Ercan 2003]. Механизмы, приводящие к появлению спонтанного эхоконтраста, изучались как в моделях in vitro [Fatkin 1997], так и in vivo [Wang 1992]. В настоящее время дискуссия продолжается [Tanaka 2007]. Необходимо С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. отметить, что природа процессов ведущих к возникновению спонтанного акустического эхоконтраста не всегда сводится только к протеканию коагуляционных процессов в крови [Wang 1992, Fatkin 1997]. Однако полученные нами результаты однозначно указывают на то, что образование микросгустков на ранней стадии процессов тромбообразования в интенсивных потоках всегда сопровождается возникновением эхоконтраста в ультразвуковом сигнале. На основании чего появление СЭК in vivo следует, по нашему мнению, рассматривать как ранний признак (или же значимый предвестник) тромбообразования.
Грубость полученных результатов свидетельствует о том, что регистрация ранних стадий тромбообразования акустическими методами может использоваться в клинических приложениях. Разработка акустического метода для диагностики процессов внутрисосудистого свертывания на ранней стадии представляет большой интерес в силу неинвазивности метода. Более того, все практически используемые коагулогические тесты позволяют установить состояние системы свертывания крови (ССК) только усредненно для всего организма, не давая информации о локальных нарушениях ССК. В тоже время тромботические процессы могут развиваться как следствие локально протекающих патологических процессов. Например, развитие некоторых патологических процессов в тканях может вызывать инфильтрацию активирующих ССК веществ в кровоток. Другой пример, локальная активация ССК вследствие гидродинамических нарушений в окрестности атеросклеротических внутрисосудистых образований. Применение ультразвуковых методов должно позволить регистрировать локальные изменения агрегатного состояния в крови в потенциально наиболее опасных участках сосудистого русла, что может представлять практический интерес, например, для постоперационного мониторинга состояния больного в сердечно С.Г. Узлова Акустическое детектирование микроэмболов на ранних этапах тромбообразования in vitro и in vivo. сосудистой хирургии. Важно отметить, что существенным преимуществом акустических методов является возможность их использования для непрерывного наблюдения за состоянием ССК в реальном времени.
Описанный ультразвуковой метод регистрации ранних стадий свертывания крови основан на регистрации микроэмболов. Последние формируются лишь в случаях, когда в кровототе локально или диссеминированно активированы процессы тромбообразования. Наши опыты показали, что регистрация процессов свертывания крови акустическими методами возможна только начиная с момента появления в потоке агрегатов достаточного размера. Тем самым, предложенный акустический метод регистрации начальных стадий тромбообразования может использоваться именно для детектирования ранних стадий процессов внутрисосудистого свертывания, а не в качестве диагностического средства, позволяющего определять степень близости ССК к активации.
Мы надеемся, что новые неинвазивные ультразвуковые методы диагностики ранних стадий процессов свертывания крови пополнят арсенал используемых врачами диагностических средств в ближайшем будущем.
Послеоперационные осложнения существуют при любых хирургических вмешательствах. Среди них заметное место занимают нарушения в системе гемостаза. Как известно, к нарушениям внутрисосудистой гемодинамики ведут три типа обстоятельств: изменения состава крови, нарушения естественных условий течения крови и повреждения сосудистой стенки. При каждом хирургическом вмешательстве непременно имеет место как минимум одно из необходимых условий - повреждение сосудистых стенок. Вследствие этого, в кровотоке повышается содержание тромбопластина, и, соответственно, увеличивается риск тромбообразования.
