ГЛАВНАЯ :: ПРИБОРЫ :: ИНФОРМАЦИЯ :: КОНТАКТЫ
русскийenglish

ИНФОРМАЦИЯ
Статьи к приборам
Публикации
Новости
 

ПРИБОРЫ
Диагностическая аппаратура
Офтальмологическая аппаратура


   Контакты


Тел/факс (495) 780-92-30,
тел. (495) 780-92-31,
тел. 8-901-535-06-15

Адрес: 123458, Москва,
ул. Твардовского, д.8
Технопарк "Строгино"
ООО НПП "ЛАЗМА"
E-mail: lazma@plusnet.ru
E-mail: spelazma@mail.ru

Схема проезда >>

Региональный представитель в Кыргызской Республике ОсОО "МЕДОФФ" >>


 

[07.10.2007]

"Колебательный контур регуляции линейной скорости капиллярного кровотока"

Журнал «Регионарное кровообращение и микроциркуляция», 2007, №3. 

 ФРАГМЕНТ СТАТЬИ

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР РЕГУЛЯЦИИ ЛИНЕЙНОЙ СКОРОСТИ КАПИЛЛЯРНОГО КРОВОТОКА 

Крупаткин А.И., Сидоров В.В.*, Баранов В.В.** 

 

ФГУ Центральный научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова МЗ РФ, НПП «Лазма», ЗАО Центр «Анализ веществ», г. Москва. 

127299, г. Москва, ул. Приорова 10, ЦИТО, E-mail: arch2003@mail.ru 

 

   С помощью лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) с вейвлет-анализом осцилляций кровотока, компьютерной капилляроскопии и термометрии ногтевого ложа у 30 испытуемых показана важная роль осцилляторного (колебательного) контура в регуляции скоростей линейного и объемного капиллярного кровотока.  Линейная скорость кровотока зависит как от тонуса микрососудов, так и от изменений динамической составляющей общего давления. Изменения величины средней линейной скорости капиллярного кровотока  может находиться в обратной зависимости от изменения величины внекапиллярной перфузии, в том числе амплитуд кардиоритмов (Ас.), и  колебаний тонуса прекапиллярных сфинктеров чаще в условиях гипоперфузии кожи, а в условиях вазодилатации и возрастания кожной перфузии – от амплитуды доминирующих в артериолах осцилляций эндотелиального и нейрогенного симпатического генеза (А макс.(э + н) и показателя шунтирования. Структура вклада отдельных осцилляций в регуляцию линейной скорости меняется в разных условиях средней перфузии и температуры кожи. Регуляторная значимость колебательного контура увеличивается при снижении кожного кровотока. 

 

Ключевые слова: лазерная допплеровская флоуметрия, осцилляции кровотока, капилляры. 

 

THE OSCILLATORY CIRCUIT FOR THE CONTROL OF LINEAR CAPILLARY BLOOD VELOCITY 

Krupatkin A.I., Sidorov V.V.*, Baranov V.V.**  

CITO by name of N.N. Priorov, SME “Lazma” *,CAS “Substance analysis” .**   

127299, Moscow , Ul.Priorova 10, CITO, E- mail: arch2003@mail.ru 

   The important significance of the oscillatory circuit for the control of capillary blood flow linear and volumetric velocities was revealed with wavelet-analysis of blood flow oscillations by laser Doppler flowmetry, capillaroscopy and thermometry. The region of finger – nail bed was studied at 30 people with and without hand injuries. The value of linear blood velocity in capillaries depends on  both by the changes in dynamic component of vascular pressure and microvascular tone. The value of linear capillary blood flow velocity may be in inverse dependence on the skin perfusion, amplitude of cardiac oscillations (Ac.) and on the tone oscillations of precapillary sphincters during the skin perfusion decrease, and during vasodilation and increase of skin perfusion – on the amplitude of dominant oscillation in the endothelial and sympathetic frequency ranges (A max.[e + s]) and on the index of shunting. The organization of oscillatory contribution to velocity regulation changes in different perfusion and temperature conditions. The significance of oscillatory circuit increases in the conditions of poor skin perfusion. 

   Key words: laser Doppler flowmetry, blood flow oscillations, capillaries.

 

       Ранее с помощью сравнительного анализа лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) с вейвлет-анализом осцилляций кровотока и компьютерной капилляроскопии ногтевого ложа показано важное значение осцилляторного (колебательного) контура в регуляции числа функционирующих капилляров [2]. В их контроле и регуляции тонуса выражена роль распределительных микрососудов - блока метартериол и прекапиллярных сфинктеров, на уровне которых доминируют осцилляции собственно миогенного и сенсорного пептидергического генеза. Появление последних, особенно высокоамплитудных осцилляций, на уровне  не только прекапиллярных сфинктеров, но и более проксимальных артериол, является приспособительным нейротрофическим механизмом, достоверно увеличивающим число функционирующих капилляров и целенаправленность потока крови из артериол в капиллярное русло [2]. Это подтверждает важность переменного динамического колебательного или осцилляторного компонента регуляции сосудистого русла, особенно значимого на уровне микрососудов [3,6,10,11,13]. Не только число функционирующих капилляров, но и скоростные параметры кровотока в них могут подвергаться динамической регуляции. Однако, в литературе отсутствуют систематизированные исследования  соотношения скоростных параметров кровотока, определяемых при помощи капилляроскопии, с показателями колебательного регуляторного контура микрососудов.

   Целью данной работы явилось изучение колебательного контура регуляции линейной  скорости капиллярного кровотока с помощью сочетанного использования современных возможностей ЛДФ, компьютерной капилляроскопии и термометрии ногтевого ложа человека. Подобных работ в доступной литературе не обнаружено.

 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

    Обследования проводились в зоне ногтевого ложа IV  пальца левой кисти у 30 человек в возрасте от 25 до 65 лет при комнатной температуре 21°C- 22°C в положении испытуемого сидя после 30- минутного отдыха. С целью изучения капиллярного кровотока в разных гемодинамических и регуляторных ситуациях в исследуемую группу включались как здоровые испытуемые (n= 16), так и больные с последствиями травм кисти (n=14). Одним из критериев включения в группу служило хорошее состояния эпонихия ногтевого ложа, что было необходимо  для проведения капилляроскопических  исследований. Следует подчеркнуть, что все исследования проводили в условиях физиологического покоя без проведения дополнительных нагрузочных, в том числе температурных  проб. 

  Капилляроскопию в зоне эпонихия ногтевого ложа осуществляли с помощью компьютерного капилляроскопа (ЗАО Центр «Анализ веществ», Россия). Визуализация капилляров осуществлялась на экране монитора в окне, соответствующем масштабу 700мкм х 580 мкм. Под увеличением х400  определялась линейная скорость капиллярного кровотока (V в мкм/сек) артериального и венозного отделов в трех произвольно выбранных капиллярах. Вычислялись средние скорости кровотока каждой их капиллярной петли в целом.

   Лазерную допплеровскую флоуметрию со спектральным вейвлет-анализом колебаний кровотока проводили на аппарате ЛАКК-02 (НПП «Лазма», Россия) согласно описанной ранее методике [1,3]. Записи проводили в зоне эпонихия и прилежащей коже ногтевого ложа с помощью зонда диаметром 3 мм в красном канале лазерного излучения (длина волны 0,63 мкм). Оценивали показатель микроциркуляции (ПМ, перфузионные единицы, п.е.), среднее квадратичное отклонение колебаний кровотока (s, п.е.), с помощью вейвлет-анализа определяли нормированные по s амплитуды колебаний кровотока активного диапазона частот (эндотелиального, связанного с EDHF– активностью 0,005-0,0095 Гц и с  NO – активностью 0,0095-0,02 Гц; нейрогенного симпатического 0,02-0,046 Гц; сенсорного пептидергического 0,047-0,069 Гц; собственно миогенного или вазомоций 0,07-0,15 Гц) и пассивных частотных диапазонов (кардиального или сердечного 0,8-1,6 Гц, дыхательного 0,2-0,4 Гц) [3,5,10]. Величины нормированных амплитуд оценивали по формуле А/s. Осцилляторный компонент тонуса прекапиллярных сфинктеров и метартериол оценивали по формуле s/Ам, где Ам.- амплитуда колебаний в миогенном диапазоне (п.е.). Показатель шунтирования (ПШ) определяли по формуле ПШ1 + ПШ2. ПШ1 = А макс.1/ Ам, где А макс.1 – доминирующая амплитуда колебаний кровотока в активном диапазоне (п.е.). Величина ПШ1 отражает шунтирование вследствие изменений тонуса микрососудов. ПШ2 = А макс.2/ Ам, где А макс.2 – доминирующая амплитуда колебаний кровотока в пассивном диапазоне кардио- и дыхательных ритмов (п.е.). Величина ПШ2 отражает шунтирование вследствие перераспределения давления и перфузии в микрососудах. В случаях синхронизации осцилляций миогенного и сенсорного пептидергического диапазона по частоте в границах последнего для расчета тонуса прекапиллярных сфинктеров и ПШ вместо Ам использовали величину Асп, где Асп.- амплитуда колебаний кровотока в диапазоне влияния сенсорных пептидергических волокон. Вышеприведенная формула для ПШ1 используется для зон кожи без артериоло-венулярных анастомозов (АВА) или где их количество гемодинамически незначимо. Температуру кожи измеряли с помощью электронного инфракрасного термометра «Geratherm GEF-100» (Германия).

   Статистическую обработку проводили с помощью программы «Biostat 4.03», для сравнения двух выборок использовали критерий Манна-Уитни, для корреляционного анализа - коэффициент ранговой корреляции Спирмена (r), при необходимости коэффициент линейной корреляции.

 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 

 Влияние стационарного компонента перфузии на капиллярный кровоток.

   Интерес представляет сравнение роли стационарного и колебательного компонентов регуляции капиллярного кровотока в общей группе испытуемых. По ЛДФ усредненную величину стационарной перфузии микрососудов кожи (не только капилляров, но артериол и венул) отражает показатель ПМ и ПМ/Р ср. (кожная сосудистая проводимость в п.е. /мм рт. ст.), где Рср.- среднее артериальное давление в мм рт.ст. В общей группе испытуемых (n=30) величины стационарных показателей не коррелировали с числом функционирующих капилляров (r менее 0,1), величинами средней линейной скорости и скорости кровотока артериального капиллярного звена (r менее 0,2). Выявлялась тенденция к недостоверной корреляции величины ПМ/Р ср. с линейной скоростью  венозных отделов капилляров (r = 0,3, р=0,3). Тем самым, преимущественный вклад в величину  показателя ПМ вносят более крупные внекапиллярные сосудистые звенья, в том числе состояние притока и оттока по артериям и венам, причем относительно больший вклад  - посткапиллярное звено. Стационарный кровоток в микроциркуляторном русле не влияет на изменения линейной скорости кровотока в капиллярах. Вследствие этого обстоятельства существуют другие механизмы, в том числе осцилляторные, обеспечивающие потребности кровоснабжения ткани на уровне нутритивного русла.

Колебательный контур регуляции линейной скорости капиллярного кровотока. 

   По данным капилляроскопии величины линейной скорости кровотока артериальных отделов капилляров у испытуемых составили 287,2±34 мкм/сек, венозных отделов - 268±31мкм/сек, средние по капиллярам - 279±33 мкм/сек. Линейная скорость кровотока (V) представляет собой скорость перемещения крови в единицу времени. Ее величина связана прямой зависимостью с динамической составляющей общего давления крови, зависящей от кинетической энергии ее движения (Р), и обратной - с площадью поперечного сечения сосудов (S) согласно нижеприведенным формулам [4]:

 V = Q / S, где Q – объемная скорость кровотока                                        (I).

 Р = r х V2 / 2, где  r - плотность крови                                                        (II).

 В связи с этим представляют интерес взаимосвязи величины V с колебаниями кровотока, отражающими влияние Р (пульсовые, дыхательные ритмы), и модуляцию S (тонус-формирующие осцилляции активного диапазона частот, связанные с гармоническим изменением диаметра сосудов ).

Ведущими колебательными эквивалентами, отражающими динамические составляющие давления крови в микрососудах, являются сердечный (С) и дыхательный (Д) ритмы. Выявлена отрицательная корреляция Ас со средней линейной скоростью капиллярного кровотока (r = - 0,52, р= 0,08). Аналогичная корреляция с Ад была менее достоверна (r = - 0,48, р= 0,1). Корреляция средней линейной скорости капиллярного кровотока и показателя Ас. / Ад. не выявлялась (r менее 0,1).      Средняя линейная скорость артериального отдела капилляров коррелировала с Ас и Ад аналогичным образом ( для Ас. r= - 0,56, р= 0,06; для Ад. r = - 0,51, р= 0,07). Корреляция средней линейной скорости венозного отдела капилляров с Ас. и Ад. не выявлялась (r менее 0,2). 

   Таким образом, обратный характер выявленных корреляционных взаимосвязей подтверждает пассивный характер пульсовых и дыхательных осцилляций. Их амплитуды отражают преимущественно внекапиллярный характер распределения давления в более крупных микрососудах.; например, пульсовая волна затухает по мере приближения к капиллярам. Соответственно, их связь со скоростью кровотока в капиллярах определяется долей внекапиллярной перфузии микрососудов региона ткани – при ее увеличении линейная скорость кровотока в капиллярах может уменьшаться. Полученные данные подтверждают, что природа дыхательной волны связана с дыхательной модуляцией венозного оттока, а не с величиной непосредственно линейной скорости в венозном отделе капилляров. Известно, что амплитуда Ад зависит как от  перфузионного давления в системе микрососудов, возрастая при его снижении, так и от гематокрита венулярного звена [3]. 

    Интерес представляют взаимосвязи линейной скорости капиллярного кровотока и амплитуд осцилляций в тонус-формирующем активном диапазоне частот (таблица 1). Исследовались не только эндотелиальный (э), нейрогенный симпатический (н), сенсорный пептидергический (сп), миогенный (м) компоненты тонуса микрососудов с использованием соответствующих амплитуд осцилляций, но и рассчитывались показатели тонуса с учетом максимальной доминирующей амплитуды в спектре тонус-формирующих колебаний (А макс.). Выбор А макс. проводили  как во всех активных диапазонах частот, так и только в первых двух из вышеназванных диапазонов (э + н) без учета  осциляций, влияющих на число функционирующих капилляров (миогенный и сенсорный пептидергический диапазоны).

    Как следует из данных таблицы 1, доминирующая по амплитуде осцилляция в эндотелиальном и нейрогенном симпатическом диапазонах на уровне артериол наиболее гемодинамически эффективна по своему влиянию на среднюю скорость капиллярного кровотока. Это свидетельствует о физиологической значимости понятия «доминирующая осцилляция» в активных частотных диапазонах для анализа гемодинамики микрогемоциркуляторного русла.

     В отличие от числа функционирующих капилляров амплитудные характеристики миогенных и сенсорных пептидергических осцилляций не оказывали существенного влияния на регуляцию линейной скорости капиллярного кровотока (при отсутствии сниженной перфузии кожи, см. ниже). Отчетливой корреляции амплитудных параметров осцилляций артериол нейрогенного симпатического или эндотелиального генеза со средней линейной скоростью капиллярного кровотока также не выявлялось. Однако выявлена прямая корреляционная зависимость средней линейной скорости капиллярного кровотока с  осцилляторным компонентом тонуса артериол, рассчитанным по максимальной доминирующей амплитуде в спектре колебаний этих двух диапазонов. Известно, что топографически они генерируются в более проксимальных по отношению к метартериолам сосудах – в более крупных по диаметру артериолах [3]. Тем самым, величина линейной скорости капиллярного кровотока может формироваться в том числе на уровне более крупных и глубжерасположенных по отношению к капиллярам сосудов – в мышечносодержащих артериолах с участием колебательных процессов. Например, возрастание их тонуса может приводить к увеличению линейной скорости кровотока в капиллярах кожи; это характерно преимущественно для условий вазодилатации и ее повышенной перфузии (см. ниже).  

    Проанализированы корреляционные взаимосвязи не только средней линейной скорости, но и скоростей кровотока артериального и венозного отделов капилляров с величиной s/Aмакс.(э+н). Коэффициент корреляции r для скорости в артериальном отделе составил 0,5 (р= 0,11), а для скорости в венозном отделе 0,6 (р=0,06). Тем самым, тонус артериол, соответствующий доминирующим осцилляциям, находится в прямой взаимосвязи с линейной скоростью преимущественно венозного отдела капилляров. Например, известно, что возрастание амплитуд осциляций снижает сосудистое сопротивление [9]. Увеличение доминирующей амплитуды осцилляций в артериолах и снижение их тонуса приводит к росту общего Q микрогемоциркуляторного русла и как следствие -  объема венозного оттока. При этом за счет большего прироста емкости венозного русла по сравнению с артериальным линейная скорость венозного отдела снижается в большей степени.          

    Среди всех активных частотных диапазонов наибольшая величина коэффициента корреляции линейного кровотока и тонуса микрососудов наблюдалась в нейрогенном симпатическом диапазоне (таблица 1), что соответствует преобладающей роли нейрогенной регуляции в исследуемом регионе - в коже кончика пальца. Проводился сравнительный анализ величины r для показателя тонуса, рассчитанного по формуле s/Aн. и по формуле  Рср. х s/ПМ х Ан.. При использовании последней формулы корреляция со средней линейной скоростью капиллярного кровотока практически отсутствовала (r = 0,11, р = 0,7). С одной стороны, это подтверждает внекапиллярную природу  величины ПМ. Кроме того, с учетом доминирования в микрогемоциркуляторной системе состояний гармонического изменения радиуса сосудов целесообразно использование именно формулы s/A не только для определения тонуса прекапиллярных сфинктеров  и метартериол [2], но и более крупных и уже иннервируемых микрососудов – артериол, не забывая соотносить его с исходным стационарным внутренним диаметром сосуда [9].

     Выявлена обратная корреляция  ПШ1 со средней линейной скоростью капиллярного кровотока (r = - 0,49, р = 0,1).

     Таким образом, для общей группы испытуемых с разными величинами перфузии кожи показано, что в процессе регуляции линейной скорости  участвует колебательный регуляторный контур как путем изменения тонуса микрососудов, так и перераспределения динамической составляющей общего давления. В условиях физиологического покоя средняя линейная скорость капиллярного кровотока  может находиться в обратной зависимости от А макс. (э + н) в артериолах, Ас. и ПШ1. Возрастание величин Ас. и ПШ1 может отражать перераспределение кровотока в пользу внекапиллярного звена. Структура регуляции линейной скорости капиллярного кровотока со стороны осцилляторных параметров активного тонус-формирующего диапазона частот может отличаться от регуляции числа функционирующих капилляров - величина линейной скорости может формироваться с участием доминирующих осцилляций эндотелиального и нейрогенного симпатического диапазонов в более крупных артериолах. Основное влияние на величину линейной скорости капиллярного кровотока оказывают колебания кровотока, топографически связанные с прекапиллярным звеном микрогемоциркуляторного русла.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о существовании двух относительно автономных и способных к раздельному функционированию систем регуляции – для числа функционирующих капилляров и для скоростных параметров капиллярного кровотока. Осцилляторный (колебательный) контур играет важную роль в регуляции не только числа функционирующих капилляров, но и скоростей линейного и объемного кровотока в них. Каждый из ключевых параметров капиллярной гемодинамики (число капилляров, линейная и объемная скорости кровотока) контролируется не одним, а

Copyright 2006-2021 НПП «ЛАЗМА»