Новый неинвазивный метод оценки коэффициента микроциркуляции

122М.М. Манцкава

 

Центр экспериментальной биомедицины им. И.Бериташвили, 0160, Тбилиси, Грузия, Ул. Л.Готуа,14.

e-mail: mantskavamaka@rambler.ru

 

Аннотация. Резистивные артерии кровеносной системы являются предметом диагностических исследований для опосредованного исследования микроциркуляциооного русла. При неизмененном уровне общего артериального и венозного давлений скорость кровотока, измеряемого в резистивных артериях зависит именно состояния соответствующих резистивных артерий, образующихся при ее ветвлениях. Мы использовали ультразвуковой прибор “Dop 8/4(Германия) с четырьмя входами для зондов со встроенным самописцем. По динамике изменения скорости кровотока в лучевой и в подколенной артериях во всех отведениях после стандартной исхемии во время развития постишемической гиперемии можно судить о состоянии ветвлений резистивных артерий, и о кровенаполнении микроциркуляционного русла.

Для описания реакций резистивных артерий во всех отведениях, которые контролируют периферицеское сопротивление и микроциркуляцию нами был введен коэффициент микроциркуляции k, который является отношением общего постисхемического кровотока к среднему значению объемного фонового кровотока. Физический смысл коэффициента микроциркуляции — это отношение постгиперемического кровотока в четырех отведениях одновременно к усредненному фоновому кровотоку в единице времени. Необходимость оценки периферической системы диктуется активным участием микроциркуляции в развитии заболеваний сердечно-сосудистой системы, нервно-гуморальных, эндокринных изменений, ангиологических патологий, заболеваний опорно-двигательной системы, при реконструктивных операциях, при постоперационном периоде и многих других патологических ситуациях. Прямые неинвазивные методы исследования микроцирлуляции способствуют усовершенствованию тактики лечения болезней и их осложнений, в особенности при гипертонии, диабетической стопе, реконструктивных операциях, переломах, варикозном расширении вен, атеросклеротических явлениях, при аллергиях, при болезни Рейно и др.

Ключевые слова: резистивные артерии, микроциркуляция, коэффициент микроциркуляции

Кровообращение крови состоит из макро- и микроциркуляции.
На анатомическом рубеже этих отделов расположены резистивные артерии. Будучи некими кранами кровообращения, резистивные артерии обеспечивают перегон крови на периферию. Функциональное состояние резистивных артерий зависит от  эндотелиального фактора, а эластичность сосудов формирует тонус резистивных артерий. Резистивные артерии заботятся о внутрисосудистом состоянии крови, а также косвенно играют роль в ангиогенезе, в обеспечении относительного параллелизма коагуляции/антикоагуляции, констрикции/дилятации. Нормальное кровоснабжение любых органов и тканей, постоянство уровня общего артериального давления, в большой степени обусловлено периферическим сопротивлением кровеносной системы, за которую в ответе резистивные артерии. Адекватность микроциркуляции в органах и тканях обусловлена функциональным состоянием резистивных артерий, которые регулируют сосудистый просвет. Резистивные артерии участвуют в развитии компенсаторных и патологических процессах в системе регионального кровообращения и микроциркуляции. Кроме этого, резистивные артерии кровеносной системы являются предметом диагностических исследований для опосредованного исследования микроциркуляциооного русла [7].

Настоящая работа посвящена описанию оригинального неинвазивного метода расчета коэффициента микроциркуляции путем оценки функционального состояния резистивных артерий.

Принцип оценки коэффициента микроциркуляции состоял в расчете возрасшего притока крови и реакции резистивных артерий упорядочить скорость кровотока при постишемической (реактивной) гиперемии, возникающей в результате стандартной остановки местного кровотока длительностью 60 с. Нами исследовался кровоток в местах пульсации на левой и правой лучевой артериях руки и левой и правой стороне задних большеберцовых артериях ног в состоянии покое (наименование отведений SIN H, DEX H, SIN F, DEX F) и при постисхемической гиперемии в тех же отведениях. Исследования производились при помощи зондов аппарата Доплера (См. Рис.1).

120

 
   

Рисунок1. Схема исследования микроциркуляции

 

Эффект Доплера заключается в специфическом изменении частоты колебаний ультразвука в зависимости от скорости движения источника звуковых колебаний, где источником являются эритроциты. Диаметр эритроцита не превышает 7 мкм без гематологических патологий. В зависимость от калибра сосудов ток крови отличается друг от друга различными профилями скоростей. Эритроцит определяет профиль скоростей, и в зависимости от контура векторов сдвига разноскоростных потоков (эффект Магнуса) меняется профиль передвижения эритроцита. Ундулирующее движения мембраны эритроцитов непрерывному потоку. Направляя ультразвуковой сигнал на лучевые артерии (SIN H, DEX H) и на большеберцовые артерии (SIN F, DEX F) под углом 45о, регистрируется отражение этого сигнала от эритроцитов текущей крови, по сдвигу частоты падающего и отраженного сигналов определяется линейная скорость кровотока в соответствующих резистивных артериях, образующихся при ветвлениях этой артерии.

При не измененном уровне общего артериального и венозного давлений скорость кровотока, измеряемого в резистивных артериях зависит именно состояния соответствующих резистивных артерий, образующихся при ее ветвлениях. По динамике изменения скорости кровотока в лучевой и задней большеберцовой артериях во всех отведениях после стандартной исхемии во время развития постишемической гиперемии можно судить о состоянии ветвлений резистивных артерий, и о кровенаполнении микроциркуляционного русла.

Стандартизованную исхемию вызывали при помощи компрессии плечевых (левая, правая) и надколенных артерий (левая, правая). На рисунке приведена схема кровотока в одном из отведений в покое — нормальный (фоновый) кровоток, при исхемии — отсутствие кровотока, при постисхемической гиперемии — возросший кровоток. Кривая скорости кровотока обрабатывалась при помощи аппарата текстурного анализа (Tas-Plus, Leitz) или возможно обработать альтернативным путем при помощи персонального компьютера со встроенной аналого-цифровой платой.

123

 

 

Рисунок 2. Схема кривой линейного кровотока в одном из отведений.

           

Мы использовали ультразвуковой прибор “Dop 8/4(Германия) с четырьмя входами для зондов со встроенным самописцем. Для регистрации нормального (фонового) кровотока зонд устанавливали в области хорошей слышимости пульсации на запястьи и медиальной лодыжке, повышая давление в манжетах сфигмоманометра, наложенных на плечевые и надколенные артерии, кровоток останавливали на 60 сек. Через 60 сек компрессия отпускалась, давление в манжете быстро снижалось до нуля и развивалась постисхемическая реактивная гиперемия. Регистрацию кровотока  продолжали до тех пор, пока линейная скорость возросшего тока крови не возвращалась к нормальным фоновым значениям кровотока.

Микроциркуляция представляет часть кровеносного русла, посредством которой обеспечивается адекватное кровоснабжение органов и тканей организма. Естественно, что оценка микроциркуляции особенно информативна с точки зрения патогенеза болезней, их профилактики, лечения и прогноза. Сосудистые изменения: нарушения толщины, структуры и формы сосуда влияют его проницаемость сосуда и транскапиллярный обмен. При снижении скорости кровотока происходит закупорка артериол, что приводит к появлению плазматических капилляров, лишенных эритроцитов и не обеспечивающих полноценный транскапиллярный обмен.
Такие нарушения возникают при многих болезнях: ДВС-синдроме, шоке различного происхождения, острых инфекционных процессах, коагулопатии. В нашем случае компрессия артерий столь краткосрочная, что вероятнее всего, капилляры не закупориваются или «ослепляются» лишь малое их количество [3]. Уровень микроциркуляции является ключевым в сердечно-сосудистой системе, тогда как остальные уровни призваны обеспечивать его основную  функцию — транскапиллярный обмен. Кровь с растворенными в ней кислородом и питательными веществами, необходимы для метаболизма тканей, транспортируют из сосудистого пространства в капиллярную систему [6]. Этот процесс происходит по законам диффузии и определяется градиентом внутри- и внесосудистого гидравлического давления, и градиентом внутри- и внесосудистого онкотического давления, посредством которого обеспечивается задержка жидкости в сосудах и возврат межтканевой жидкости. Соотношение этих градиентов является основой диффузии жидкости в артериальной части капилляра и ее реабсорбции — в венозной. Онкотическое давление крови в нормальных условиях относительно постоянно. Поэтому детерминантой интенсивности транскапиллярного обмена и обеспечения нутритивных потребностей тканей является капиллярное гидростатическое давление [4,5]. Остальные отделы сердечно-сосудистой системы обеспечивают установление и поддержание гидростатического давления [1,2,4]. Поэтому столь важно для оценки микроциркуляции исследовать реакцию резистивных артерий в четырех отведениях. При рабочей гиперемии на фоне расширения резистивных сосудов и увеличения скорости потока крови возрастает давление крови в капиллярах с усилением фильтрации крови; это сопровождается возрастанием показателя гематокрита, что обеспечивает адекватное снабжение тканей кислородом [5]. В условиях покоя возрастание тонуса резистивных сосудов сопровождается уменьшением притока крови, снижением капиллярного давления, усилением реабсорбции тканевой жидкости, уменьшением гематокрита и превращением части капилляров в плазматические — «слепые». Гидравлическое давление в капиллярах не всегда отражает системное давление. В патологических случаях способно изменяться независимо от изменений уровня артериального давления [1]. Расширение артериол приводит к возрастанию капиллярного давления даже на фоне сниженного артериального давления, после чего усиливается экстравазация, сгущение крови с прогрессирующим нарушением периферического кровообращения. Если в нормальных условиях величина капиллярного давления связана с тонусом прекапиллярных резистивных сосудов, регулирующих приток крови, то в патологических случаях затруднение оттока крови из капилляров в силу сокращения или механического сдавливания посткапиллярных отводящих сосудов — венул и вен имеет решающее значение. Опираясь на эти фундаментальные законы мы определяли микроциркуляцию новой методикой, посредством которой стало возможным оценить коэффициент микроциркуляции.

 

ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

Исследуемого помещали на медицинскую тахту в горизонтальном положении с раздвинутыми руками и ногами в нормальной освещенной комнате при комнатной температуре 20-23о C. Во всех четырех отведениях (SIN H, DEX H, SIN F, DEX F, которые соответствуют левой, правой точке пульсации на кисти и левой, правой точке пульсации на стопе) регистрировали нормальный фоновый линейный кровоток в виде кривой на самописце. Фоновый объемный кровоток равен сумме дискретных значений скорости, которая принимает все точки кривой в течение интервала времени t. Следовательно, объемный кровоток в отведении SIN H равен ΣV1t, в отведении DEX H — ΣV2t, в отведении SIN F — ΣV3t,  в отведении DEX F — ΣV4t. Средний фоновый кровоток равен суммарному фоновому кровотоку деленному на 4, т.е ΣΣVit/4 = (ΣV1+ΣV2+ΣV3 +ΣV4)t/4, где t — интервал времени при котором идет регистрация фоного кровотока. Суммарная постисхемическая гиперемия является суммой возросшего объемного кровотока в техже четырех отведениях  SIN H, DEX H, SIN F, DEX F: ΣΣViпостtiпост , где Viпост — возросшая линейная скорость при постисхемической гиперемии, где tiпост — интервал времени, при котором возросшая линейная скорость при постисхемической гиперемии достигнет нормальных фоновых значений.

            Для описания реакций резистивных артерий во всех отведениях, которые контролируют периферицеское сопротивление и микроциркуляцию нами был введен коэффициент микроциркуляции k, который является отношением общего постисхемического кровотока к среднему значению объемного фонового кровотока.

k — постисхемический кровоток/усредненный фоновый кровоток

k=Sпост/Sфон=ΣΣViпостtiпост/ΣΣVit,

воcпользуясь математическими выкладками,

k=4(ΣV1t1+ΣV2t2+ΣV3t3+ΣV4t4)/(ΣV1+ΣV2+ΣV3+ΣV4)t,

где t1 ,t2,t3,t4 — интервал времени, при котором в разных отведениях возросший постисхемический кровоток возвращался к нормальным фоновым значениям.

[k]=4ΣViпостtiпост/ΣVit

 

ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ КОЭФИЦИЕНТА МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ

           

           Отношение постгиперемического кровотока в четырех отведениях одновременно к усредненному фоновому кровотоку в единице времени равен коэффициенту микроциркуляции.

            Необходимость оценки периферической системы диктуется активным участием микроциркуляции в развитии заболеваний сердечно-сосудистой системы, нервно-гуморальных, эндокринных изменений, ангиологических патологий, заболеваний опорно-двигательной системы, при реконструктивных операциях, при постоперационном периоде и многих других патологических ситуациях.

      Воздействие на микроциркуляторное русло с целью лечебных и превенционных мероприятий является актуальным терапевтическим подходом. Это стало возможным благодаря поступлению на фармацевтический рынок большого количества лекарственных препаратов, воздействующих на стенку сосудов. Прямые неинвазивные методы исследования микроцирлуляции способствуют усовершенствованию тактики лечения болезней и их осложнений, в особенности при гипертонии, диабетической стопе, реконструктивных операциях, переломах, варикозном расширении вен, атеросклеротических явлениях, при аллергиях, при болезни Рейно и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование микроциркуляции на основе коэффициента микроциркуляции является очень информативным. Значимость данной методологии исследования общего периферического тока крови и реакции артериол кроме положительного фундаментального и клинического характера имеет финансовую сторону. Если отметить, что описанная в статье методика для медперсонала легко изучаемая и осуществима в стационарном и амбулаторном секторе, не нуждается в больших площадях медицинского учреждения, аппаратура не является дорогостоящей и сам тест больному не причиняет неудобства, то можно рекомендовать описанный метод в перечень тестов функциональной диакностики как прямой и количественый метод определения микроциркуляции вцелом без особых затрат со стороны лечебных учереждений, страховых компаний и бюджета пациента. 

            Опираясь на исследование коэффициента микроциркуляции можно диагностировать кровоснабжение органов и тканей, вносить коррективы в тактику лечения, осуществлять превенционные мероприятия. Необходимо продолжить популяционные исследования, которые могут позволить лучше понять патогенез разных видов патологий в системе кровообращения, а также использовать методику для изучения болезней, связанных с нарушением функции резистивных артерий.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Абрамович С. Г., Машанская А.В лазерная допплеровская флоуметрия в оценке микроциркуляции
у здоровых людей и больных артериальной гиpертонией. Сибирский медицинский журнал. –2010. – Т. 92,  – № 1. – С. 57–59.

2. Бабарсков Е. В., Шулагин Ю. А., Черняк А. В. Неинвазивный метод исследования легочной микроциркуляции. – 2010. – Т.2, – № 18. – С. 271–273.

3. Козлов, В. И. Микроциркуляция крови : оценка состояния и диагностика расстроиств капиллярного кровотока [Текст] / В. И. Козлов //Тез. докладов V Всеросс. с междунар. участием школы-конференции, М. – 2012. – 110 с.

4. Парфёнов А.С. Экспресс-диагностика сердечнососудистых заболевавний //Мир измерений. – 2008. – № 6. – С. 74–82.

5. Терехин С. С., Тихомирова И. А. Оценка микроциркуляции у лиц с разным уровнем резерва кровотока методом лазерной допплеровской флоуметрии и витальной биомикроскопии. //Ярославскиий педагогическиий вестник. – 2012. – Т.3, – № 3. – С. 141–144. (Естественные науки) УДК 612.1.

6. Kelly R. I., Pearse R, Bull R. H., Leveque J. L., de Rigal J, Mortimer P. S. The effects of aging on the cutaneous microvasculature //Journal of the American Academy of Dermatology. – 1995. – No 33. – P. 749–756.

7. Mchedlishvili G., Mantskava M., Urdulashvili T. Appraisal of functional state of the human resistance arteries. //Russian Journal of Biomechanics. – 2004. –V. 8, – No 1. – P. 55-59.

 

         

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

↓