научная статья по теме ВЛИЯНИЕ МНОГОКРАТНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ ИШЕМИИ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ И МИКРОЦИРКУЛЯЦИЮ КОЖИ КИСТИ У ЧЕЛОВЕКА Биология

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ МНОГОКРАТНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ ИШЕМИИ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ И МИКРОЦИРКУЛЯЦИЮ КОЖИ КИСТИ У ЧЕЛОВЕКА»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2015, том 41, № 4, с. 100-109

УДК 612.563:57.089.2:57.087.1

ВЛИЯНИЕ МНОГОКРАТНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ ИШЕМИИ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ И МИКРОЦИРКУЛЯЦИЮ КОЖИ КИСТИ У ЧЕЛОВЕКА

© 2015 г. М. Г. Воловик1, Д. В. Киселев1, С. А. Полевая2, Н. М. Александров1, П. В. Перетягин1, М. И. Хомякова3, А. В. Ковальчук4

1ФГБУ "Нижегородский НИИ травматологии и ортопедии" МЗ России 2ГБОУВПО "Нижегородская государственная медицинская академия" МЗ России 3Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (Национальный исследовательский университет) 4Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород E-mail: afanassy@mail.ru Поступила в редакцию 10.04.2014 г.

Тепловидение и лазерная допплеровская флоуметрия применены для изучения инфракрасных (ИК) эффектов, опосредованных сосудистыми реакциями, у добровольцев при периодической односторонней артериовенозной окклюзии одного из пальцев кисти (4 раза в сутки в течение 7 мес. с поэтапным увеличением экспозиции от 10 до 30 мин). При многократном повторении односторонних воздействий наблюдаются согласованные изменения температурного состояния и режимов микроциркуляции корреспондирующих участков кожи обеих рук. Выявлен высокий уровень положительных корреляций между динамикой ИК излучения с участков кожи экспериментальной и контрольной стороны на этапе восстановления после пережатий, что свидетельствует о подключении системных сосудистых реакций. Обсуждаются возможные механизмы постокклюзионных изменений в коже ногтевых фаланг пальцев. Полученные данные свидетельствуют, что многократная периодическая односторонняя артериовенозная окклюзия способствует усилению внутрикожного кровотока и может быть использована для профилактики нарушений периферической микроциркуляции при различных патологических состояниях.

Ключевые слова: тепловидение, артериовенозная окклюзия, локальная ишемия, кожная микроциркуляция, регуляция периферического кровообращения, постокклюзионная реактивная гиперемия, лазерная допплеровская флоуметрия.

Б01: 10.7868/80131164615030182

Многочисленными исследованиями последних лет доказано, что тепловизионный (ТВ) метод эффективен для неинвазивного отображения пространственно-временной карты микроцирку-ляторных реакций в участке коже на основе пространственного распределения температуры по ее поверхности [1]. Анализ динамики температуры участков кожи при действии различных стимулов обеспечивает дифференциальную диагностику нарушений микроциркуляции и позволяет количественно оценить соотношение сосудистого и нервного контроля в различных функциональных контекстах [2, 3]. Характеристики кожного кровотока, неспецифически вовлекаемого в ответные реакции на широкий спектр эндогенных и экзогенных стимулов, доступны исследованию многими инструментальными методами и нередко используются для диагностики в качестве мар-

кера нарушений сосудистого контроля. Контролируемые воздействия на микроциркуляцию позволяют активировать или блокировать конкретные контуры регуляции [4]. Информацию о динамике регуляторных влияний на микрососуды дает лазерная допплеровская флоумет-рия (ЛДФ) [5].

Представляется актуальным вопрос о контурах управления периферическим кровотоком и о возможности направленного запуска сосудистых реакций при периодически повторяющихся локальных ишемических эпизодах. Настоящая работа посвящена изучению инфракрасных (ИК) и мик-роциркуляторных эффектов при периодической односторонней артериовенозной окклюзии одного из пальцев кисти.

МЕТОДИКА

С помощью матричного тепловизора Thermo Tracer ТН-9100 (NEC, Япония) в помещении с постоянной температурой 20—22°С регистрировали динамику температур на тыльной поверхности обеих кистей в 54 экспериментах на 6 добровольцах мужского пола (средний возраст 29 лет). Исследование проводилось в положении испытуемого сидя на стуле, кисти устанавливали на термоизолирующую сетку, под предплечья подкла-дывали мягкую прокладку во избежание сдавливания сосудов и нервов. После 5 минут адаптации в экспериментальном положении кистей регистрировали термофильм с частотой съема данных от 0.125 до 1 Гц на протяжении трех этапов: 1) 20 мин в покое и без внешних воздействий (фон), 2) в ходе пережатия артериовенозным жгутом II пальца левой кисти, 3) 30 мин после снятия жгута.

В 20 экспериментах на всех этапах параллельно с ТВ-исследованием на ногтевой фаланге стимулируемого пальца измеряли показатель микроциркуляции (ПМ) с помощью лазерного доппле-ровского флоуметра ЛАКК-М (НПП "Лазма", Россия). Применяя аппарат вейвлет-преобразо-вания, изучали изменения амплитуды колебаний в диапазонах активных и пассивных факторов регуляции микрокровотока [6]. Оценивали активные, тонус-формирующие влияния в диапазонах, соответствующих эндотелиальным (0.0095— 0.02 Гц), нейрогенным (0.02—0.046 Гц), миоген-ным (0.047—0.145 Гц) механизмам регуляции кровотока, а также пассивные — в диапазонах, соответствующих дыхательному (0.2—0.4 Гц) и пульсовому (0.8—1.6 Гц) ритмам. Для оценки соотношения шунтового и внешунтового путей кровотока в исследуемых участках кожи на тыле кисти с гемодинамически незначимым количеством истинных артериоло-венулярных анастомозов рассчитывали изменения показателя шунтирования по формуле: АДОмин/Ам, где Адомин - доминирующая максимальная амплитуда в активных диапазонах (до дыхательных ритмов), Ам — амплитуда колебаний миогенного диапазона.

Испытуемые, после подписания ими информированного согласия, c целью создания локальной ишемии производили себе периодическое (4 раза в сутки) наложение артериовенозного жгута на II палец левой кисти тугим бинтованием в дистально-проксимальном направлении по типу "обескровливания" с оставлением свободной ногтевой фаланги. Всего у испытуемого I произведено 760 пережатий (288 — по 10 мин окклюзии, 236 — по 15 мин, 116 — по 20 мин и 120 — по 30 мин), у испытуемого II — 356 (284 по 10 мин, 72 — по 15 мин). У остальных испытуемых произведено от 22 до 67 пережатий с быстрым (после 7— 24 пережатий) переходом от 10 к 15 мин окклюзии.

Перед первым пережатием и периодически в течение всего цикла бинтований испытуемым проводили контрольные ТВ и ЛДФ измерения (27 измерений — у испытуемого I, 24 — у испытуемого II и от 5 до 9 измерений — у остальных испытуемых). Во избежание влияния процедуры наложения жгута на параметры кровотока нести-мулируемой кисти при ТВ и ЛДФ измерениях бинтование производил экспериментатор. Периодические пережатия вне экспериментальной регистрации осуществлял сам испытуемый. В начале исследования и перед каждым изменением времени экспозиции окклюзионной пробы проводили стандартную региональную холодовую пробу на кистях рук с регистрацией ИК-излуче-ния от обеих кистей.

Температурные параметры оценивали на тыльной поверхности обеих кистей в 3 зонах: ногтевая фаланга II пальца, проекция пальцевой артерии во II межпальцевом промежутке, I межпястный промежуток (анатомическая "табакерка"). Проводили кластерный анализ температурной динамики в 20 областях размером по 5 пикселей по ходу тыльных вен кисти (рис. 1).

Дополнительно на двух испытуемых были проведены 4 эксперимента в аналогичном контексте, но с регистрацией температурной динамики одновременно двумя ТВ-камерами с тыльной и ладонной поверхности стимулируемой кисти. Второй тепловизор — также матричный, серии G100 (NEC, Япония), работающий в том же диапазоне (8—14 мкм) и имеющий ту же погрешность измерений (+/—1%) и разрешающую способность по температуре (0.03°С).

Полученные ТВ-данные обрабатывали с помощью профессионального программного обеспечения Radiometric Complete Online D 5.1.1.01123.01.2012, а также проводили дисперсионный анализ в программной среде STATISTICA-6.1. С помощью дисперсионного анализа ANOVA по плану повторных измерений (repeated measures design) для каждой термограммы (кривой изменения температуры во времени) в процессе восстановления после пережатия проведена оценка значимости различий согласно post-hoc LSD-критерию Фишера для следующих факторов: номер пережатия, продолжительность окклюзии, положение источника сигнала (правая/левая рука; области измерений), текущее время относительно момента снятия жгута, усредненные показатели температурной реакции (min, max, mean). Проведен корреляционный анализ, в результатах представлены данные о корреляциях с высоким уровнем значимости (р < 0.01). С целью компенсации искажений при изменении положения пальцев или кисти применен поиск в автоматическом режиме особых точек SIFT для позиционирования области интереса на изображении. Зарегистрирован-

Рис. 1. Схемы зон измерений температуры на кистях. А: ногтевая фаланга II пальца, проекция пальцевой артерии во 2-м межпальцевом промежутке, 1-й межпястный промежуток ("табакерка"). Стрелки — уровень наложения жгута. Левая кисть — экспериментальная, правая — контрольная. Б: 20 зон динамических измерений температуры по ходу тыльных вен кисти. Обозначены кластеры со сходной температурной динамикой после 10-минутной артериовенозной окклюзии II пальца (I — зоны серого цвета; II — черного цвета; III — белого цвета).

ные термофильмы обрабатывались с помощью сегментации на зоны с разной скоростью роста температуры [7].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В фоне и во время пережатия II пальца зарегистрирована синхронная температурная динамика симметрично в кожных покровах в проекции тыла ногтевых фаланг и области "табакерки". Корреляция этих колебаний оказалась близка к 1 как по средним, так и по минимальным и максимальным температурам.

На этапе восстановления пространственно-временная динамика термореакций в проекции "табакерки" и пальцевой артерии отличалась характерной инерционностью по сравнению с ногтевой фалангой, что может свидетельствовать о преимущественно венозной природе позднего ответа данной области.

Термограммы в области "табакерки" слева и справа расходились с 15—20 секунды после снятия жгута: на экспериментальной (э) кисти температура начинала повышаться, в то время как на контрольной (к) стороне она оставалась на том же уровне. Динамика термопаттерна в симметричных зонах в проекции пальцевой артерии в фоне также характеризовалась

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»