Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1. Структурно-функциональная характеристика сосудов микроциркуляторного русла 11
1.1.1. Функциональные единицы микрососудситого русла 11
1.1.2. Основные типы строения микроциркуляторного русла 15
1.2. Регуляция кровотока в системе микроциркуляции 17
1.2.1. Миогенная реактивность 18
1.2.2. Нервно-гуморальная регуляция сосудистого тонуса 19
1.2.3. Метаболические факторы регуляции 31
1.2.4. Эндотелий-зависимая регуляция 32
1.3. Методы исследования микроциркуляторного русла 36
1.4. Лазерная допплеровская флоуметрия как метод оценки состояния тканевого кровотока 45
1.5. Колебания в системе микроциркуляции. Частотный анализ осцилляции периферического кровотока кожи 48
1.6. Вейвлет-анализ биологических сигналов 54
1.7. Нелинейный анализ биологических сигналов 56
Глава 2. Материалы и методы исследования 59
Глава 3. Результаты и их обсуждение 76
3.1. Адаптивный спектральный и амплитудно-временной вейвлет-анализ колебаний периферического кровотока 76
3.2. Исследование действия локального нагрева с линейно нарастающей температурой на параметры микроциркуляции кожи ... 81
3.3. Исследование эндотелий-зависимых колебаний периферического кровотока кожи 85
3.4. Исследование особенностей функционирования микроциркуляторного русла у больных с заболеваниями дыхательной системы 88
3.5. Нелинейный анализ возрастных изменений регуляции периферического кровотока 91
Заключение 95
Выводы 99
Список литературы
- Функциональные единицы микрососудситого русла
- Нервно-гуморальная регуляция сосудистого тонуса
- Исследование действия локального нагрева с линейно нарастающей температурой на параметры микроциркуляции кожи
- Исследование особенностей функционирования микроциркуляторного русла у больных с заболеваниями дыхательной системы
Введение к работе
Известно, что функционирование любого органа во многом определяется адекватным состоянием микроциркуляции крови. Система микроциркуляции является конечным местом, где реализуется транспортная функция сердечно-сосудистой системы и обеспечивается транскапиллярный обмен, создающий необходимый для жизни тканевый гомеостаз. Практически любой патологический процесс протекает с изменением в периферической микрогемодинамике. В связи с этим перед практической медициной стоит вопрос о ранней доклинической диагностике заболеваний, связанных с нарушениями сердечно-сосудистой системы и, в частности, системы микроциркуляции.
Исследование периферической микрогемодинамики охватывает множество взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов: закономерности циркуляции крови и лимфы в микрососудах, закономерности функционирования клеток крови (деформация, адгезия, агрегация и т.д.), закономерности транскапиллярного обмена и ультраструктурные особенности микрососудов, как в условиях нормы, так и при различной патологии. Выяснение этих закономерностей позволит в значительной мере решить ряд важных вопросов в практической медицине: в терапии и профилактике различных нарушений регионарного кровообращения, при выяснении патогенеза многих заболеваний, в поиске новых методов воздействия на различные виды воспаления и т.д. В связи с этим в современной клинической практике актуальны оценка состояния микроциркуляции крови и тестирование микроциркуляторных расстройств при диагностике различных заболеваний. Необходимы как оперативная информация о состоянии кровотока на тканевом уровне, так и возможность его длительного мониторинга.
На сегодняшний день существует несколько методов оценки состояния тканевого кровотока. Биомикроскопические методы позволяют вести непосредственный визуальный мониторинг за состоянием
микроциркуляции и объективно оценивать такие показатели, как морфология и тонус микрососудов, пассаж по ним крови, агрегатное состояние крови, состояние микросреды клеток и ряд других признаков, важных для патогенетической характеристики изучаемого процесса. Однако биомикроскопическое исследование микроциркуляторного русла возможно лишь в некоторых органах (ногтевое ложе, конъюнктива глазного яблока). Кроме того, данный метод не позволяет проводить длительные мониторинговые наблюдения. При измерении объемной или линейной скорости потока крови другими методами (реовазография, плетизмография, ультразвуковая и электромагнитная расходометрия) возможно изучение динамики и скорости кровотока. Однако эти методы исследования не позволяют оценить тканевой кровоток в целом, выявить особенности его регуляции, а пригодны в основном для оценки кровенаполнения органа или части тела.
В последнее время в медицинскую практику интенсивно внедряется метод лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ). Преимущество метода ЛДФ перед другими методами (биомикроскопия, плетизмо- и реография, ультразвуковая допплерография) заключается в его неинвазивности, отсутствии ограничений на выбор тестируемой области, возможности исследования кровотока в мелких сосудах (артериолах, капиллярах, венулах). Метод ЛДФ позволяет исследовать нативные динамические процессы перфузии тканей кровью в системе микроциркуляции кожи, слизистых оболочек, поверхностных отделов различных органов (Сидоров В.В., 2000). С помощью функциональных тестов (локальная ишемия, охлаждение, нагревание и др.) метод ЛДФ позволяет изучать влияние различных факторов, воздействующих на периферическую микрогемодинамику, а также выявлять адаптационные резервы системы микроциркуляции (Мач Э.С., 1996; Козлов В.И., 2000; Сидоров В.В., 2000).
Кровоток на микроциркуляторном уровне не является стабильным, а подвержен временным и пространственным вариациям. Колебания кровотока (флаксомоции) отражают важнейшие характеристики микроциркуляции:
7 изменчивость и приспособляемость к постоянно меняющимся условиям
гемодинамики и к потребности тканей в перфузии их кровью (Козлов В.И.,
2000). Поэтому главным предметом исследования микроциркуляции
становятся механизмы ее лабильности.
Капиллярная гемодинамика характеризуется высокой
пространственной и временной вариабельностью. Актуальными остаются методологические проблемы анализа допплерограмм и оценки измеряемых показателей микроциркуляции в клинической практике. В настоящее время для анализа параметров тканевого кровотока применяются методы, основанные на расчете и сравнении статистических параметров показателя микроциркуляции (Van den Brande P. Et al., 1997), а также спектральный анализ на основе Фурье- (Muck-Weymann М.Е. et al., 1996) или вейвлет-преобразования (Stefanovska A. Et al., 1999; Humeau A. et al., 2000).
Как показывают исследования, наблюдаемые ритмические флуктуации кровотока обладают гораздо большей информативностью о состоянии микрогемодинамики, чем непосредственно измеряемый уровень перфузии тканей кровью. Как правило, использование статистических параметров показателя микроциркуляции не позволяет исследовать системы регуляции микроциркуляторного русла, поскольку не дает информации о динамике колебаний периферического кровотока.
Спектральный анализ на основе Фурье-преобразования не предназначен для анализа нестационарных сигналов, и поэтому не может быть использован при исследовании периферического кровотока с применением различных функциональных проб. Этот недостаток может быть в некоторой степени преодолен при использовании для анализа сигналов вейвлет-преобразования, которое позволяет исследовать динамику изменений перфузии тканей кровью как в стационарных (в покое), так и в нестационарных (при проведении функциональных проб) условиях. Однако традиционный вейвлет-анализ имеет недостаточное разрешение на краях сигнала, и для проведения корректного вейвлет-анализа низкочастотных
8 колебаний периферического кровотока необходимо проводить регистрацию
изменений периферической микрогемодинамики в течение достаточно длительного времени, что вызывает определенные трудности при исследовании микроциркуляторного русла у больных, которым трудно долго находиться в неподвижном положении во время измерений. Несовершенство существующих методических приемов оценки периферической микрогемодинамики диктует необходимость поиска новых подходов к анализу данных ЛДФ для решения задач диагностики нарушений в системе микроциркуляции.
Цель и основные задачи исследования
Целью настоящей диссертационной работы была разработка новых методов анализа параметров микроциркуляции кожи человека по данным лазерной допплеровской флоуметрии.
Исходя из цели работы, были определены следующие задачи:
разработать методику анализа параметров периферического кровотока человека на основе непрерывного вейвлет-преобразования с использованием теории адаптивных вейвлетов;
продемонстрировать возможности разработанных методов при изучении периферической микрогемодинамики:
исследовать температурные зависимости пассивных и активных механизмов генерации флаксомоций в микроциркуляторном русле кожи у здоровых испытуемых;
оценить функциональное состояние сосудистого эндотелия микроциркуляторного русла на основе анализа частотных спектров колебаний периферического кровотока;
выявить особенности регуляции периферического кровотока у больных с патологией дыхательной системы;
3. оценить возрастные изменения в системах регуляции и отдельных
звеньях микроциркуляторного русла крови кожи человека с
использованием параметров нелинейной динамики.
9 Научная новизна
Для анализа колебаний периферического кровотока человека нами
разработаны методы, основанные на вейвлет-преобразовании,
модифицированном с использованием теории адаптивных вейвлетов
(Галягин Д.К. и Фрик П.Г., 1996). Впервые на основе разработанных методов
исследована динамика флаксомоций в различных частотных диапазонах во
время линейно-нарастающего нагрева участка кожи. Впервые предложено
обоснование метода экспресс-оценки функционального состояния
сосудистого эндотелия микроциркуляторного русла на основе анализа
частотных спектров колебаний кровотока. Впервые исследованы
особенности функционирования отдельных звеньев и систем регуляции
периферического кровотока у больных хронической обструктивной болезнью
легких в стадии ремиссии и в стадии обострения заболевания. Впервые
проведен анализ ритмических колебаний периферического кровотока с
использованием параметров нелинейной динамики.
Практическая значимость работы
Разработанные методы анализа на основе адаптивного непрерывного вейвлет-преобразования позволяют проводить амплитудно-частотный и амплитудно-временной анализ колебаний периферического кровотока в покое и при реализации функциональных проб. Исследование микроциркуляторного русла при помощи предлагаемой методики может иметь принципиальное значение для прогнозирования течения таких заболеваний как сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания, гипертензии и ряда других, которые связаны с нарушениями функционирования периферического кровотока. Разработанный метод спектрального анализа реализован в программном обеспечении к анализатору капиллярного кровотока (НПП "Лазма", Москва) и успешно используется в условиях клиники при исследовании микроциркуляторного русла у больных с различными заболеваниями, сопровождающимися
10 нарушениями периферической микрогемодинамики. Предложенный метод оценки функционального состояния микрососудистого эндотелия по величине амплитуды колебаний кровотока в диапазоне эндотелиальной активности в покое может стать инструментом для подбора адекватной терапии и контроля эффективности процесса лечения больных с сосудистыми патологиями.
Функциональные единицы микрососудситого русла
Большинство авторов, занимающихся классификацией микрососудов, разделяют единую точку зрения, в соответствии с которой внутриорганные микрососуды составляют следующие пять групп (Куприянов В.В. и др., 1975; Алексеев О.В., 1982; Чернух A.M. и др. 1984): 1. Артериолы. 2. Прекапиллярные артериолы. 3. Кровеносные капилляры. 4. Посткапиллярные венулы. 5. Венулы.
Приносящие микрососуды. К ним относят артериолы, метаартериолы, прекапиллярный сфинктер и прекапилляры. В основе прижизненной классификации и наименования микрососудов нередко лежит величина их диаметра. Выбор этого критерия становится понятным, если учесть, что в условиях прижизненной микроскопии исследователь имеет дело главным образом с диаметром сосуда, в то время как детали строения сосудистой стенки не всегда хорошо различимы.
Измерения, проведенные на брыжейке слепой кишки крысы, позволили выделить следующие величины диаметров: для терминальных артериол - 20-30 мкм (в состоянии констрикции), для метаартериол - от 5-7 (констрикция) до 12-20 мкм в состоянии дилатации.
На том же объекте другие исследователи выделяют артериолы диаметром 31.5-45 мкм, метаартериолы - 17-23 мкм и сфинктеры - 10-10.5 мкм.
В зависимости от вида животного и изучаемого органа величина микрососудов варьирует в широких пределах. Так, например, диаметр печеночной артерии у морской свинки не превышает 10-30 мкм, а артериола костного мозга кролика едва достигает величины 10 мкм. Приведенные примеры убедительно свидетельствуют о том, что на основании величины диаметра сосуда трудно отнести его к тому или иному типу. Поэтому для гистологической классификации микрососудов привлекают данные о строении мышечной оболочки, подвергнутой изучению на фиксированных и окрашенных препаратах с помощью светового или электронного микроскопа. Согласно существующим представлениям для артериолы характерно наличие выраженной мышечной оболочки, т.е. более чем одного мышечного слоя (Куприянов В.В. и др., 1975). Такое строение встречается у артериол диаметром не менее 50-100 мкм. С уменьшением диаметра (менее 50 мкм) отмечается прогрессивное убывание числа гладкомышечных клеток, которые приобретают однослойное расположение по спирали вокруг сосуда (Куприянов В.В. и др., 1975).
Чернух A.M. с соавторами (Чернух A.M. и др., 1984) предложили следующую прижизненную классификацию приносящих микрососудов: артериолы - от 100 до 30 мкм в диаметре, метаартериолы - от 25 до 15 мкм, прекапилляры - 15-10 мкм. В устье прекапилляров, отходящих от метаартериол, располагаются гладкомышечные клетки, образующие прекапиллярный сфинктер. Диаметр прекапиллярного сфинктера, если иметь ввиду только устье (отверстие) прекапилляра, составляет, как правило, не более 4-5 мкм. Метаартериола, образующаяся при ветвлении артериолы, получает от последней один слой гладкомышечных клеток. Целесообразность отмеченного выше деления приносящих сосудов на артериолы, метаартериолы, прекапиллярный сфинктер подтверждается не только структурными различиями, но и различной чувствительностью к пороговым дозам вазоактивных веществ.
Обменные микрососуды представлены капиллярами. Согласно современным представлениям, капилляр - это тонкая трубка в виде цилиндра диаметром от 2 до 20 мкм, образованная одним слоем эндотелиальных клеток. Толщина стенки капилляра не превышает 1 мкм, а на уровне ядра эндотелиальной клетки - 2-3 мкм. Длина капилляра очень широко варьирует - от нескольких (межкапиллярные анастомозы) до нескольких сотен микрометров. Плотность капиллярной сети (число капилляров на единицу площади) необычайно велика, но число перфузируемых капилляров широко варьирует в зависимости от функционального состояния органа.
Увеличение объема функции, выполняемой органом, например, мышцей, сопровождается резким увеличением числа активных (заполненных кровью) капилляров почти в 30 раз, а кровоснабжение при этом возрастает более чем в 10 раз. Столь большое число капилляров, приходящихся на единицу объема ткани, обеспечивает их тесное соседство с клетками, от которых капилляры удалены не более чем на 50 мкм.
Характерной особенностью капилляров является отсутствие в их стенках гладкомышечных клеток, что указывает на невозможность активного сокращения стенки. Вместе с тем А.Крог (Крог А., 1927) считал, что капилляры «обладают своим тонусом и могут сокращаться и расширяться независимо от соответствующей реакции в артериолах». В противоположность этому мнению, которое теперь уже не разделяется большинством исследователей, Zwieback (1957) считал диаметр капилляров неизменным и не зависящим от колебаний кровотока.
В стенке капилляров часто находят клетки Руже, или перициты, которые, по мнению В.В. Куприянова (Куприянов В.В. и др., 1975), следует отнести к компонентам стенки, поскольку базальная мембрана капилляра, расщепляясь, охватывает и присоединяет их к эндотелию. Многие исследователи считают, что эти клетки ответственны за сокращение капилляров.
Нервно-гуморальная регуляция сосудистого тонуса
Сравнительная характеристика иннервации разных отделов микроциркуляторного русла свидетельствует, что по мере приближения к капиллярам нейрогенные эффекты ослабевают. Фактически до прекапиллярных сфинктеров нервные волокна не доходят. Мышечные венулы также относятся к числу сосудов, которые слабо иннервируются. При раздражении симпатических нервов происходит сужение компонентов артериолярного звена, более заметное в крупных артериолах и крупных венулах. В прекапиллярных артериолах и прекапиллярных сфинктерах прямого влияния раздражения симпатических нервов, по крайней мере у млекопитающих, не выявлено (Чернух A.M. и др., 1984). Согласно существующим представлениям моторная иннервация имеет место в микрососудах с хорошо выраженным слоем гладкомышечных клеток. Она прогрессивно убывает с исчезновением мышечных клеток в стенке сосудов. Отношение микрососудов к нервной и гуморальной регуляции представлено в таблице 1.1.
На сегодня представляется очевидным, что нейрогенные влияния на гладкую мускулатуру вообще и сосудистую в частности невозможно свести к закономерностям отношений в классическом нервно-мышечном препарате.
Важнейшим доводом в пользу высказанной точки зрения является собственная (спонтанная) сократительная активность гладкой мускулатуры, обусловливающая базальный тонус кровеносных сосудов (Джонсон П.К., 1982). Как уже говорилось, гладкая мышечная ткань сосудов в естественных условиях постоянно находится в состоянии тетанического сокращения, и нервные влияния могут оказывать только модулирующее действие на величину этого сокращения, притом всегда во взаимодействии со сложным комплексом механических и гуморальных факторов.
Другой специфической особенностью иннервации гладкой мускулатуры является отсутствие плотных синаптических контактов между нервными и мышечными элементами (Физиология кровообращения..., 1986). Большое расстояние от нервных окончаний терминалей до мембран клеток-мишеней увеличивает длительность синаптическои задержки не менее чем на порядок по сравнению с двигательными нервными окончаниями. Если учесть, что иннервация сосудистой стенки осуществляется структурами, многообразными по источникам и биохимической природе (Даринский Ю.А. и др., 1989), но всегда обладающими спонтанной фоновой активностью, становится очевидным, что гладкомышечная ткань является объектом непрерывных и разнонаправленных нейрогуморальных влияний. Эти влияния могут быть прямыми, как, например, действие норадреналина, или опосредованными, как стимуляция секреторной деятельности эндотелиальных клеток субстанцией Р. В ряде случаев одни и те же вещества могут обладать различными по знаку прямым и опосредованным действием: так, ацетилхолин наряду с опосредованным через эндотелий дилататорным действием характеризуется прямым миотропным констрикторным эффектом.
Не является постоянной величиной и взаиморасположение нервных и мышечных элементов в сосудистой стенке. Так, расстояние между нервными терминалями и мышечными клетками значительно уменьшается при повышениях внутрисосудистого давления, что может приводить к усилению тонических влияний на сосуды без дополнительной активации нервного аппарата.
Медиаторные процессы в сосудистой стенке включают в себя воздействия циркулирующих в крови гормонов. Выделяемые хромаффинными клетками надпочечников катехоламины по своему действию идентичны катехоламинам, выделяемым окончаниями адренергических волокон. В крупных сосудах их действие адресовано главным образом клеткам слабоиннервированного внутреннего слоя мышечной оболочки. В мелких сосудах катехоламины из обоих источников воздействуют на одни и те же эффекторные элементы: нервные волокна путем обратного захвата по обычному для них механизму инактивации медиатора могут удалять из сосудистой стенки избыток циркулирующих в крови катехоламинов. С током крови к гладким мышцам сосудов доставляется целый ряд других веществ, имеющих неирогенное происхождение и обладающих вазомоторным действием (Поленов С.А. и др., 1995), в том числе вазоактивные нейроотношения с рефлекторными влияниями на тонус гладкой мускулатуры, нейропептиды - вазопрессин, ангиотензин, нейтротензин и др.
Исследование действия локального нагрева с линейно нарастающей температурой на параметры микроциркуляции кожи
Установленное различие в ответной реакции, на наш взгляд, дает возможность, более пристально исследовать особенности функционирования этих звеньев микроциркуляторного русла и может быть использовано в качестве диагностического показателя нарушений в отдельных звеньях микроциркуляторной системы при ряде заболеваний.
Принципиально другой характер имеет динамика амплитуд флаксомоций в диапазонах активной модуляции кровотока (рис. 3.7). При нагревании амплитуда колебаний миогениого ритма плавно нарастает (рис. 3.7М). Зависимости амплитуд колебаний в диапазонах нейрогенной и эндотелиальной активности могут быть описаны колоколообразной кривой с максимумом при 37-38С, что свидетельствует о существовании оптимума температур для функционирования этих регуляторных механизмов (рис 3.7N, 3.7Е).
Таким образом, нами показан различный характер температурных зависимостей амплитуд флаксомоций, связанных с пассивными и активными механизмами их генерации. При нагреве до температуры 37 - 38С наблюдается усиление активной модуляции кровотока, которое для миогенной составляющей сохраняется вплоть до 44С, тогда как нейрогенный и эндотелиальный механизмы генерации флаксомоций имеют максимум при температуре 37 - 39С. Дальнейшее нагревание (39 - 45С) приводит к угнетению активной модуляции кровотока и усилению его пассивной модуляции, проявляющемуся на фоне тепловой дилатации сосудов (Коняева Т.Н. и др., 2002а; Коняева Т.Н. и др., 2002b; Красников Г.В. и др., 2007).
Для оценки функционального состояния сосудистого эндотелия микроциркуляторного русла на основе анализа частотных спектров колебаний периферического кровотока проводили фармакологическую пробу с ионофоретической аппликацией эндотелий-зависимого вазоактивного вещества - ацетилхолина. Ацетилхолин является агентом, вызывающим эндотелий-зависимую вазодилатацию путем стимуляции выброса эндотелием сосудов оксида азота, который, в свою очередь, приводит к расслаблению гладкомышечных клеток сосудов (Morris S.J. et al., 1996).
Мы экспериментально подтвердили, что в ответ на ионофорез ацетилхолина происходит вазодилатация сосудов микроциркуляторного русла кожи, поскольку наблюдается увеличение показателя микроциркуляции в среднем в 6 раз (р 0.001 по /-критерию Стьюдента) от величины ПМ„сх (4.3 ± 0.4 пф. ед.) до максимального значения ПМмаКс (25.4 ± 3.0 пф. ед.) в процессе ионофореза АХ (Тихонова И.В. и др., 2006а).
Анализ амплитудно-частотных спектров показал достоверное увеличение амплитуды колебаний кровотока во всех частотных диапазонах (р 0.001): эндотелиальной активности - в 4 раза, нейрогенной активности -в 3 раза, миогенной активности - в 2.5 раза, в диапазоне респираторного ритма - в 3 раза и кардиоритма - в 4.5 раза во время ионофореза АХ по сравнению с соответствующими амплитудами в контроле (Рис. 3.8) (Тихонова И.В. и др., 2006а).
Для выявления взаимосвязи между максимальной величиной ПМ и значениями амплитуд колебаний кровотока при ионофоретическом введении АХ проводили корреляционный анализ. Была обнаружена высокая (от 0.75 до 0.84) достоверная (р 0.001) корреляция между величиной ПМмакс и значениями амплитуд колебаний кровотока во всех частотных диапазонах во время ионофореза АХ. Мы полагаем, что выявленная высокая достоверная корреляция между величиной ПММакс и амплитудами колебаний кровотока во всех частотных диапазонах, а также достоверное увеличение амплитуд колебаний кровотока во всех частотных диапазонах не позволяют сделать однозначного заключения об избирательном действии АХ на отдельные звенья микроциркуляторного русла, в том числе на эндотелиальный, нейрогенный и миогенный компоненты регуляции периферического кровотока.
Чтобы выяснить, колебания в каких диапазонах могут отражать функциональное состояние сосудистого эндотелия, мы исследовали корреляционные зависимости между ПММакс и амплитудами колебаний кровотока в покое в каждом из частотных диапазонов. Корреляционный анализ результатов выявил положительную достоверную корреляцию между амплитудой колебаний кровотока в диапазоне эндотелиальной активности (А(Е)) в покое и величиной ПМШКС при ионофорезе ацетилхолина АХ, а также между амплитудой колебаний кровотока в диапазоне нейрогенной активности (A(N)) в условиях покоя и ПМмакс в ответ на введение АХ (табл. 3.1). Достоверных корреляционных зависимостей между амплитудами колебаний кровотока в частотных диапазонах миогенной активности, респираторного и кардиоритмов и ПМШКС в ходе аппликации АХ не обнаружено (табл. 3.1).
Были получены положительные достоверные корреляционные зависимости между средним значением ПМИСХ и усредненными амплитудами колебаний кровотока во всех исследуемых частотных диапазонах в покое (табл. 3.1). Другими словами, высоким средним значениям ПМИСХ соответствуют высокие усредненные величины амплитуд осцилляции, и наоборот, низким средним значениям ПМИСХ - низкие усредненные величины амплитуд осцилляции кровотока во всех частотных диапазонах. Таким образом, мы полагаем, что ПМИСХ является основным фактором, формирующим кросскорреляционные зависимости. Для исключения этого кросскор-реляционного фактора мы нормировали усредненные амплитуды колебаний в каждом из частотных диапазонов в условиях покоя на величину ПМИСХ. И для полученных наборов данных вновь провели корреляционный анализ.
Анализ нормированных величин выявил единственную достоверную положительную корреляционную зависимость - между амплитудой колебаний кровотока в диапазоне эндотелиальной активности (А(Е)) в покое и ПМщкс в ходе ионофореза АХ (табл. 3.1). Достоверных корреляций между нормированными значениями амплитуд колебаний в других диапазонах и максимальной величиной ПМ в ответ на аппликацию АХ не найдено. Обнаруженная высокая достоверная положительная корреляция может служить подтверждением гипотезы о том, что функциональное состояние сосудистого эндотелия может оцениваться по величине амплитуды колебаний кровотока в частотном диапазоне эндотелиальной активности в условиях покоя (Тихонова И.В. и др., 2006а).
Исследование особенностей функционирования микроциркуляторного русла у больных с заболеваниями дыхательной системы
В результате проведенного исследования на основе непрерывного вейвлет-преобразования с использованием теории адаптивных вейвлетов разработаны методы, позволяющие проводить спектральный и амплитудно-временной анализ ритмических колебаний периферического кровотока в широком частотном диапазоне. Для проведения корректного спектрального анализа в диапазоне частот от 0.009 до 2.5 Гц достаточно проанализировать 5-ти минутную запись ЛДФ-граммы, а для корректного амплитудно-временного анализа - 10-ти минутную. Таким образом, применение адаптивного вейвлет-преобразования позволяет значительно сократить время регистрации для анализа низкочастотных колебаний периферического кровотока по сравнению с данными работ (Kvernmo H.D. et al., 1998; Stefanovska A. et al., 1999), в которых анализируются записи длительностью 20-30 мин. Использование времени регистрации колебаний периферического кровотока 5-Ю мин дает преимущество при исследовании микроциркуляторного русла у больных, которым трудно находиться в неподвижном положении в течение длительного времени.
Разработанный метод спектрального анализа колебаний периферического кровотока реализован в программном обеспечении, поставляемом с анализатором капиллярного кровотока (НПП "Лазма", Москва), и успешно используется в условиях клиники при исследовании микроциркуляторного русла у больных с различными заболеваниями, сопровождающимися нарушениями периферической микрогемодинамики.
Используя разработанные методы анализа динамики колебаний периферического кровотока, мы провели исследование влияния локального нагрева с линейно-нарастающей скоростью на отдельные звенья и системы регуляции микроциркуляторного русла. Обнаружен различный характер температурных зависимостей амплитуд флаксомоций, связанных с пассивными и активными механизмами их генерации. При нагреве до температуры 37 - 38С наблюдается усиление активной модуляции кровотока, которое для миогенной составляющей сохраняется вплоть до 44С, тогда как нейрогенный и эндотелиальный механизмы генерации флаксомоций имеют оптимум при температуре 37 - 39С. Дальнейшее нагревание (39 - 45С) приводит к угнетению активной модуляции кровотока и усилению его пассивной модуляции, проявляющемуся на фоне тепловой дилатации сосудов.
Разработанные нами методы спектрального анализа ЛДФ-грамм позволили выяснить, колебания периферического кровотока в каких частотных диапазонах могут отражать функциональное состояние сосудистого эндотелия. Для оценки функционального состояния сосудистого эндотелия микроциркуляторного русла мы провели фармакологическую пробу с ионофоретической аппликацией ацетилхолина, эндотелий-зависимого вазодилататора, и исследовали корреляционные зависимости между максимальным значением показателя микроциркуляции и амплитудами колебаний кровотока в покое в каждом из частотных диапазонов. Было обнаружено, что ПМ в покое является основным фактором, формирующим кросскорреляционные зависимости между исследуемыми параметрами микроциркуляции. После исключения этого кросскорреляционного фактора была найдена единственная положительная достоверная корреляционная зависимость - между амплитудой колебаний кровотока в диапазоне эндотелиальной активности в покое и максимальным значением показателя микроциркуляции в ходе ионофоретического введения АХ. Мы полагаем, что достоверная положительная корреляция, обнаруженная с использованием разработанного метода адаптивного спектрального вейвлет-анализа, является подтверждением гипотезы о том, что функциональное состояние сосудистого эндотелия можно оценивать по величине амплитуды колебаний кровотока в частотном диапазоне от 0.009 до 0.02 Гц.
Для проверки применимости предлагаемых методов анализа ритмических колебаний периферического кровотока в клинических условиях мы провели исследование особенностей функционирования отдельных звеньев и систем регуляции микроциркулятороного русла у больных хронической обструктивной болезнью легких в стадии обострения заболевания и в стадии ремиссии. Было обнаружено, что у больных ХОБЛ в стадии ремиссии наблюдается достоверное уменьшение амплитуд колебаний в диапазонах кардиоритма и миогенной активности по сравнению с группой условно-здоровых добровольцев. Напротив, у больных ХОБЛ в стадии обострения заболевания наблюдается достоверное увеличение амплитуды колебаний в диапазонах респираторного ритма, нейрогенной и эндотелиальной активности по сравнению с условно-здоровыми добровольцами.
Наблюдаемое достоверное увеличение ПМ у больных ХОБЛ в стадии обострения заболевания может быть связано с перераспределением кровотока в венулярном звене микроциркуляторного русла, а также с изменениями в функционировании систем регуляции микроциркуляции по нейрогенному и эндотелиальному пути. Мы полагаем, что наблюдаемые различия параметров микроциркуляции у больных ХОБЛ могут быть обусловлены возникающими в сосудистой системе легких и бронхов при заболевании локальными нарушениями, которые вызывают компенсаторные изменения в периферической микрогемодинамике.
