Исследование периферического кровотока и колебательных процессов сосудистого русла методом лазерной допплеровской флоуметрии
Цель работы
Углубление теоретических знаний в области оптической неинвазивной диагностики, а именно лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ); приобретение практических навыков регистрации и обработки данных на многофункциональном лазерном диагностическом комплексе «ЛАКК-М» (либо на приборе-аналоге, реализующем метод ЛДФ) с помощью специализированного программного обеспечения.
Содержание работы
Проведение исследования периферического кровотока методом ЛДФ. Работа с полученными данными в специализированной программе многофункционального лазерного диагностического комплекса «ЛАКК-М».
Экспериментальное оборудование
Комплекс многофункциональный лазерный диагностический «ЛАКК-М» (ООО НПП «ЛАЗМА», г. Москва), ПК с установленным программным обеспечением для регистрации и обработки информации многофункционального лазерного диагностического комплекса «ЛАКК-М» (версия 3.0.2.334 и выше).
Подготовка к работе
Самостоятельная подготовка студентов к выполнению лабораторной работы осуществляется по следующим темам раздела «Биомедицинская оптическая диагностика»:
- биомедицинская оптическая диагностика [8];
- лазерная допплеровская флоуметрия [10];
Вопросы для самопроверки
1) Какие группы сосудов формируют микрососудистое русло?
2) Какие функции выполняет микрососудистое русло?
3) Какие звенья микрососудистого русла относятся к приносящим, обменным и отводящим сосудам?
|
|
|
4) Сформулируйте физический принцип, заложенный в основу метода ЛДФ?
5) Какие длины волн применяются для зондирования биоткани при реализации метода ЛДФ?
6) Какой параметр регистрируется методов ЛДФ? Какую единицу измерения имеет данный параметр?
7) Формула, описывающая индекс микроциркуляции (показатель микроциркуляции)?
8) Какие две составляющие выделяют в сигнале ЛДФ? Чем обусловлены данные составляющие?
9) Какие факторы влияют на формирование сигнала ЛДФ?
10) Перечислите ритмы колебаний кровотока в микроциркуляторном русле?
11) Что значит пассивные и активные ритмы колебаний кровотока в микроциркуляторном русле?
12) В чем заключается диагностическое значение ритмов колебаний кровотока в микроциркуляторном русле?
13) Какие физиологические параметры можно оценить анализируя регистрируемые с помощью метода ЛДФ параметры?
Теоретическая часть работы
Лазерная допплеровская флоуметрия
Лазерная допплеровская флоуметрия – метод неинвазивной медицинской оптической диагностики, который базируется на зондировании in vivo эпителиальных тканей живого биологического объекта (БО) низкоинтенсивным лазерным излучением определенной длины волны λ0 (красная (850 нм) или инфракрасная длина волны (1064 нм)) с последующей регистрацией обратно рассеянного от БО излучения и определением динамических параметров микроциркуляции крови, таких как перфузия тканей кровью и частотные ритмы микроциркуляции, по допплеровскому сдвигу частоты излучения лазера при рассеянии этого излучения на движущихся форменных элементах крови (ФЭК). Этот сдвиг частоты содержится в регистрируемом обратно рассеянном излучении от БО и зависит от скорости движения рассеивающих свет ФЭК, главным образом эритроцитов. На рисунке 4.1 схематично представлена дерма и её архитектоника – типовой биологический объект исследования методом ЛДФ.
|
|
|
Результат измерений в ЛДФ – индекс (показатель) микроциркуляции крови (Im или ПМ), измеряемый в условных перфузионных единицах (пф. ед.). Он определяется по следующей формуле [10]:
Im(t) ≈ K1 · N(t) · V(t), (4.1)
где Im(t) – мгновенное значение показателя микроциркуляции крови как функция времени;
K1 – коэффициент пропорциональности;
N(t) – мгновенное значение количества рассеивающих ФЭК в зондируемом объёме ткани;
|
|
|
V(t) – средняя скорость движения ФЭК в зондируемом объёме ткани, усреднённая в момент времени t по сосудам разной иерархии с различной скоростью кровотока (капилляры, артериолы, венулы и пр.);
t – текущее время.
1 – зондирующее волокно; 2 – приёмное волокно; 3 – биоткань (дерма); H – толщина зондируемого слоя; d – база измерений
Рисунок 4.1 – Типовой биологический объект исследования методом ЛДФ
Физически же индекс Im определяется в приборах ЛДФ путём регистрации мощности переменной составляющей сигнала P(t) с фотоприёмника, которая формируется за счёт биений сигналов с опорной и сдвинутой за счёт эффекта Допплера частотами в полосе частот 1 Гц–24 кГц (при типовых скоростях ФЭК до 10 мм/с). Это может быть описано уравнением:
Im(t) ≈ K2 · P(t), (4.2)
где K2 – калибровочный (приборный) коэффициент, причём K2 ≠ K1. Иногда переменную составляющую P(t) нормируют на постоянную составляющую сигнала [15]:
, (4.3)
где K3 = K2 · DC2;
DC – постоянная составляющая сигнала с фотоприёмника.
|
|
|
Однако физическая суть Im(t) от этого не меняется.
При практической реализации метода ЛДФ Im(t) непрерывно регистрируется в течение времени исследования и диагностика состояния микроциркуляции крови основывается на анализе графической записи изменений амплитуды Im(t), которая называется ЛДФ-граммой. ЛДФ-грамма имеет постоянную и переменную от времени составляющие (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 – Типичный вид ЛДФ-граммы
Постоянная составляющая – это средняя перфузия крови в микроциркуляторном русле за выбранный временной интервал анализа. Переменная же составляющая ЛДФ-граммы обусловлена физиологическими факторами, регулирующими поток крови в микроциркуляторном русле, т.е. отражает изменения N(t) и V(t) во времени в зависимости от суммарного действия нейрогенных, миогенных, эндотелиальных и других факторов регуляции микрогемодинамики.
С помощью ЛДФ регистрируются механические колебания, связанные с изменением перфузии микроциркуляторного русла в зоне измерения. Колебательный процесс, регистрируемый этим методом, состоит из активных и пассивных колебаний и отражает изменчивость и приспособляемость микроциркуляторного русла к постоянно меняющимся условиям гемодинамики. В настоящее время выделяют несколько частотных диапазонов колебаний кровотока: диапазон 0,005-0,0095 Гц отражает влияние эндотелиального гиперполяризующего фактора; 0,0095-0,02 Гц – осцилляции, обусловленные влиянием эндотелиального оксида азота (NО); 0,02-0,046 Гц – осцилляции, вызванные низкочастотной ритмикой импульсации симпатических адренергических вазомоторных волокон, непосредственно иннервирующих микрососуды кожи; 0,05-0,069 Гц – колебания, зависящие от влияния сенсорных пептидергических нервных волокон; 0,07-0,15 Гц – осцилляции, обусловленные собственной миогенной активностью миоцитов микрососудов; 0,16-0,18 Гц – осцилляции, вызванные парасимпатическими или симпатическими холинергическими влияниями; 0,2-0,4 Гц – дыхательные волны; 0,8-1,6 Гц – пульсовые волны [1]. Для оценки колебательных процессов в перфузии применяют спектральный анализ, который позволяет неинвазивно оценивать большинство регуляторных факторов.
Регистрируемые с помощью метода ЛДФ параметры позволяют врачу оценивать параметры кровоснабжения клеточных тканей, обнаруживать и исследовать ритмические процессы комплексной физиологической регуляции параметров микрогемодинамики (сосудистые ритмы в системе микроциркуляции крови, дыхательные ритмы и пр.), делать выводы о функциональном состоянии микрососудистого русла системы микроциркуляции крови и т.д.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 1442; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!