Wavelet spectra of neurogenic and myogenic oscillatory blood flows in normal physics

Full Text

Введение. Процессы или изменения состояния, которые представляют из себя движения, повторяющиеся во времени, получили название колебания. В головном мозге колебания можно зарегистрировать с помощью электроэнцефалограмм, в скелетных мышцах при помощи электромиограмм, в сердце – электрокардиограмм. Колебательные процессы лежат в основе адаптационных механизмов, поддерживающих функциональное состояние [2, 3].

Поскольку кровоток в микроциркуляторном русле не отличатся стабильностью, но характеризуется высокой степенью вариабельности, процессы, происходящие в нем, всегда отражаются при исследованиях кровотока в виде изменений перфузии. Данные изменения связаны с регуляторными ритмическими, а также случайными колебаниями и коррелируют со сдвигами в центральной гемодинамике. Это позволяет, используя показатели микроциркуляции в качестве диагностических и прогностических критериев, проводить функциональную диагностику состояния микрогемоциркуляции тканей [5].

Существует несколько механизмов контроля микроциркуляции, активность которых определяется некоторыми субъективными и внешними факторами. К таким механизмам относятся нейрогенные, эндотелиальные и миогенные. Кроме того, колебательные процессы в микрососудах формируются также дыхательными и сердечными ритмами. Для оценки анализа сигналов таких колебаний может эффективно применяться лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ). При помощи данного метода можно фиксировать и исследовать разнообразные механические колебания, возникающие в организме человека при изменении перфузии, а также изучать разнообразные механизмы адаптации, возникающие в ответ на метаболические и гемодинамические сигналы. Нарушения микроциркуляции крови лежат в основе большинства мультифакториальных хронических заболеваний. Неинвазивные методы оценки данных изменений на ранней стадии развития помогают на доклиническом уровне обнаружить уровень гемодинамических сдвигов. Это, в свою очередь, создает условия для раннего выявления микрососудистых осложнений. Метод ЛДФ позволяет проводить вейвлет-анализ. Вейвлетом называется математическая функция определенной формы, локальная по времени и частоте. Такой анализ удобен для изучения сигналов с частотами, которые изменяются во времени, к каким относятся, например, колебания микроциркуляторного кровотока. Преимущества вейвлет-анализа заключается в том, что помощью таких преобразований можно определять и частотные составляющие анализируемого согнала, и, кроме того, определять характерные временные особенности такого сигнала. Это удобно, например, для функциональной диагностики разнообразных реакций кровотока кожи при выполнении фармакологических или функциональных нагрузочных тестов [4].

Цель работы: сравнить амплитудно-частотные спектры нейрогенных и миогенных колебаний кожного кровотока у мужчин и женщин в различных участках кожи в норме.

Материалы и методы исследования. Исследование проводилось на 25 относительно здоровых студентах, возраст которых составлял 18-27 лет: 8 мужчин и 17 женщин. От всех испытуемых было получено добровольное информированное согласие. Перфузию кожи измеряли в положении сидя на тыльной поверхности кисти, височной области, преногтевом ложе и большом пальце при помощи лазерного допплеровского флоуметра «ЛАКК-М» (производитель НПП «ЛАЗМА», г. Москва). Рассчитывали амплитудно-частотные спектры нейрогенных, миогенных, дыхательных и пульсовых колебаний. Статистическую обработку проводили с использованием t-критерия Стьюдента.

Результаты исследования.

Исследование показало, что амплитуды колебаний в нейрогенном диапазоне для мужчин и женщин преобладали во всех изучаемых зонах тела (табл. 1).

Таблица 1

Усредненное распределение амплитуд колебаний кровотока

в височной области, отн. ед.

	Нейрогенные	Миогенные	Дыхательные	Сердечные
Женщины	1,33*	1	0,44	0,36
Мужчины	1,12*	0,85	0,55	0,29

*Достоверные различия при p≤0,05 по сравнению с амплитудой сердечных колебаний

 

При этом в преногтевом ложе амплитуды нейрогенных колебаний в незначительной степени превышали значения показателя в других точках тела: у женщин на 19% по сравнению с внешней поверхностью кисти, на 16% по отношению с височной зоной и на 14% по сравнению с внутренней поверхностью большого пальца, однако эти различия и у женщин, и у мужчин не были статистически достоверными (табл. 2).

Таблица 2

Амплитуда нейрогенных колебаний в разных точках кожи, отн. ед.

	Кисть, внешняя поверхность	Височная область	Преногтевое ложе	Большой палец
Женщины	1,29±0,68	1,33±0,6	1,59±0,71	1,37±0,83
Мужчины	1,25±0,4	1,12±0,42	1,61±0,89	1,01±0,39

 

Нейрогенные и миогенные осцилляции кровотока относятся к показателям активного механизма контроля кровообращения в микрососудистом русле [1]. Нейрогенные колебания, связанные с низкочастотным симпатическим воздействием на артериальные отделы анастомозов, возникают на частоте 0,03 Гц. Они имеют специфические частоты в диапазоне 0,021-0,046 Гц, относятся, как и миогенные, к активному механизму контроля микрогемодинамики, и характеризуются нерегулярностью, неритмичностью и асинхронностью в различных анатомических зонах кожи. За счет наложения нейрогенной симпатической активности на миогенные колебания резистивных микрососудов происходит их «подчинение» и регуляция. В основном данный вид колебаний связан с терморегуляторным воздействием на гладкие мышцы. Снижение вклада нейрогенных осцилляций в общий спектр колебаний микрогемоциркуляции наблюдается при дефиците симпатических нервных волокон (морфологическом либо функциональном). Это происходит, например, в результате длительной вегетативной полинейропатии, общем повышении температуры тела, при воспалительных процессах, а также на поздних сроках повреждения нервных волокон. Увеличение амплитуды нейрогенных колебаний происходит при сомато-симпатических рефлексах, например, при посттравматической невроме смешанного нерва [4].

Исследование показало, что амплитуда миогенных колебаний у мужчин на внешней поверхности кисти достоверно превышала на 48% значения на внутренней поверхности большого пальца. Это может быть объяснено тем, что наименьшие частоты данного вида колебаний характерны для более дистальных участков тела (табл. 3).

Таблица 3

Амплитуда миогенных колебаний в разных точках кожи, отн. ед.

	Кисть, внешняя поверхность	Височная область	Преногтевое ложе	Большой палец
Женщины	1,02±0,49	1,0±0,64	1,0±0,3	0,97±0,57
Мужчины	1,28±0,47*	0,85±0,31	1,05±0,56	0,66±0,32

*Достоверные различия при p≤0,05 по сравнению с внутренней поверхностью большого пальца

 

Миогенные колебания возникают на центральной частоте 0,1 Гц под действием локальных пейсмейкеров внутри гладкой мускулатуры. Эти колебания лежат в достаточно широких границах: от 0,05 до 0,145 Гц. При этом выделяют два промежуточных диапазона общих миогенных осцилляций – 0,047-0,069 Гц и более высокочастотный 0,07-0,145 Гц. Исследования миогенных колебаний в кровотоке занимают преобладающее место по количеству опубликованных статей, направленных на изучение практического применения осцилляций микрокровотока. Этот вид колебаний характеризуется разной частотой осцилляций в артериолах различного диаметра. В микрососудах меньшего диаметра частота больше, чем в более крупных сосудах. Эти осцилляции вызваны влиянием сенсорных пептидергических волокон, а также собственных миогенных колебаний. Амплитуда собственных миогенных колебаний может изменяться в зависимости от условий окружающей среды. На нее влияют такие факторы, как температура, уровень метаболизма, перфузионное давление. При метаболическом ацидозе, снижении микроциркуляции и кровяного давления происходит повышение амплитуды. Это происходит независимо от наличия или отсутствия иннервации. Увеличение амплитуды вазомоций может говорить об уменьшении колебательного компонента тонуса гладкой мускулатуры. В настоящее время не до конца понятен механизм возникновения вазомоций. По некоторым гипотезам они связаны непосредственным образом с колебаниями натрий-калиевого насоса в мембране миоцита. Также миогенные осцилляции могут вызываться колебаниями внутриклеточного кальциевого канала в эндоплазматическом ретикулуме.

При снижении амплитуд миогенных колебаний возрастает динамическое сопротивление и снижается нутритивное кровообращение. Самостоятельные высокоамплитудные осцилляции кровотока в диапазоне 0,047-0,069 Гц генерируются при активации сенсорных пептидергических волокон. В то же время при грубой сенсорно-трофической денервации наблюдается отсутствие этих колебаний. Вазомоции необходимы для снижения сопротивления микрососудов и для улучшения транспорта кислорода в ткани. Миогенные колебания служат для трофического обеспечения тканей. Регистрация колебаний кровотока сенсорно-пептидергического генеза имеет диагностическое значение. Так, при активации сенсорных пептидергических волокон возникают высокоамплитудные осцилляции. В том случае, если показатель микроциркуляции, отражающий интенсивность перфузии, имеет низкие значения, а амплитуда миогенных колебаний высокая, то это говорит об активации миогенного тонуса артериол [4].

Выводы: 1. Исследованы активные компоненты механизма контроля кровотока в микрососудах – нейрогенный и миогенный компоненты на внешней поверхности кисти, височной области, внутренней поверхности большого пальца и в области преногтевого ложа. Обнаружено, что нейрогенные осцилляции вносят больший вклад в колебания кровотока в изучаемых зонах.

2. Выявлено, что амплитуды нейрогенных колебаний в разных точках кожи отличались незначительно.
3. Установлено, что значение амплитуды миогенных колебаний у мужчин на внешней поверхности кисти достоверно превышало на 48% значения на внутренней поверхности большого пальца.

About the authors

Alice Petryaeva

Medical University "Reaviz"

Author for correspondence.
Email: alisapetryaeva@bk.ru
ORCID iD: 0009-0004-6789-6320
Russian Federation

Elizaveta Stanislavovna Fedorova

Medical University "Reaviz"

Email: elizavetafedorova964@gmail.com
ORCID iD: 0009-0000-8460-2284
SPIN-code: 3168-9627
Russian Federation, Samara, Chapaevskaya Street, 227

Evgeniy Valerievich Antipov

Medical University "Reaviz"

Email: eugantipov@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-8708-8923
SPIN-code: 7814-6100

к.б.н., доцент кафедры естественно-научных дисциплин

Russian Federation, Samara, Chapaevskaya Street, 227

References

Supplementary files

There are no supplementary files to display.