Альманах клинической медицины. 2016; 44: 249-259
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ КРОВИ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ ФЛОУМЕТРИИ В КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЕ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ
https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-249-259Аннотация
В статье представлен обзор современных данных по исследованию системы микроциркуляции крови методом лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ). Рассмотрены особенности оценки показателя микроциркуляции методом ЛДФ, обсуждается индивидуальная вариабельность параметров микроциркуляции, измеряемых в реальном масштабе времени in vivo. Относительный физиологический разброс результатов измерений в ЛДФ находится в диапазоне не менее ±35% от среднего измеренного значения показателя микроциркуляции. Это накладывает определенные ограничения на интерпретацию результатов диагностики в терминах «норма/патология». Раскрываются особенности выполнения функциональных нагрузочных проб на систему микроциркуляции крови. Диагностические критерии по результатам функциональных проб на систему микроциркуляции крови, выполнение которых может быть методически строго нормировано и регламентировано, например, по результатам окклюзионного теста, являются более метрологически надежными и достоверными по сравнению с данными исследований параметров в фоновых тестах без нагрузок. Обсуждаются вопросы внедрения данных функциональных проб в клиническую практику. Показано, что спектр их применения в клинике может быть широк – от функциональной диагностики и раннего выявления нарушений микрогемодинамики при сахарном диабете, артериальной гипертонии и других заболеваниях, ассоциированных с нарушениями в системе микроциркуляции крови, до физического обо- снования параметров воздействия и объективизации эффективности проведения тех или иных терапевтических процедур, направленных на стимулирование микроциркуляторных функций в тканях и органах пациента.
Список литературы
1. Wright CI, Kroner CI, Draijer R. Non-invasive methods and stimuli for evaluating the skin's microcirculation. J Pharmacol Toxicol Methods. 2006;54(1):1–25. doi: 10.1016/j. vascn.2005.09.004.
2. Roustit M, Cracowski JL. Non-invasive assessment of skin microvascular function in humans: an insight into methods. Microcirculation. 2012;19(1):47–64. doi: 10.1111/j.1549- 8719.2011.00129.x.
3. Gurfinkel Yu. Computer capillaroscopy as a channel of local visualization, noninvasive diagnostics, and screening of substances in circulating blood. Proc. SPIE; 4241. Saratov Fall Meeting 2000: Optical Technologies in Biophysics and Medicine II (May 4, 2001). p. 467. doi: 10.1117/12.431560.
4. Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement. Physiol Meas. 2007;28(3):R1–39.
5. Крупаткин АИ, Сидоров ВВ, ред. Лазерная доплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. М.: Медицина; 2005. 125 с.
6. Рогаткин ДА. Физические основы оптической оксиметрии. Лекция. Медицинская физика. 2012;(2):97–114.
7. Иваницкий ГP, Хижняк ЕП, Деев АА. Биофизические основы медицинского тепловидения. Биофизика. 2012;57(1):130–9.
8. Бессонов АС, Колбас ЮЮ, Лапитан ДГ. Информационные технологии в разработке медицинского аппаратно-программного комплекса для функциональной диагностики системы микроциркуляции крови. Медицинская физика. 2011;(2):74–83.
9. Kimura Y, Goma M, Onoe A, Higurashi E, Sawada R. Integrated laser Doppler blood flowmeter designed to enable waferlevel packaging. IEEE Trans Biomed Eng. 2010;57(8):2026–33. doi: 10.1109/ TBME.2010.2043842.
10. Spigulis J, Erts R, Nikiforovs V, Kviesis-Kipge E. Wearable wireless photoplethysmography sensors. Proc. SPIE; 6991. Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care (May 02, 2008). p. 69912O. doi: 10.1117/12.801966.
11. Bonner RF, Nossal R. Model for laser Doppler measurements of blood flow in tissue. Appl Opt. 1981;20(12):2097–107. doi: 10.1364/ AO.20.002097.
12. Крупаткин АИ, Сидоров ВВ. Функциональная диагностика состояния микроциркуляторно-тканевых систем: колебания, информация, нелинейность. Руководство для врачей. М.: ЛИБРОКОМ; 2013. 496 с.
13. Чуян ЕН, Трибрат НС, Раваева МЮ, Ананченко МН. Активные механизмы регуляции процессов микроциркуляции: влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения миллиметрового диапазона. Физика живого. 2008;16(1):82–90.
14. Swiontkowski MF. Laser Doppler Flowmetry – Development and Clinical Application. Iowa Orthop J. 1991;11:119–26.
15. Agarwal SC, Allen J, Murray A, Purcell IF. Comparative reproducibility of dermal microvascular blood flow changes in response to acetylcholine iontophoresis, hyperthermia and reactive hyperaemia. Physiol Meas. 2010;31(1):1–11. doi: 10.1088/0967- 3334/31/1/001.
16. Nilsson GE, Salerud EG, Stromberg NOT, Wardell K. Laser Doppler Perfusion Monitoring and Imaging. In: Vo-Dinh T, editor. Biomedical photonics handbook. Boca Raton, Florida: CRC Press; 2003. p. 15:1–24.
17. Рогаткин ДА, Лапитан ДГ, Колбас ЮЮ, Шумский ВИ. Индивидуальная вариабельность параметров микроциркуляции крови и проблемы функциональной диагностики системы микроциркуляции. Функциональная диагностика. 2012;(4):24–9.
18. Dunaev AV, Sidorov VV, Stewart NA, Sokolovski SG, Rafailov EU. Laser reflectance oximetry and Doppler flowmetry in assessment of complex physiological parameters of cutaneous blood microcirculation. Proc. SPIE; 8572. Advanced Biomedical and Clinical Diagnostic Systems XI (March 22, 2013). p. 857205. doi: 10.1117/12.2001797.
19. Сидоров ВВ, Ронкин МА, Максименко ИМ, Щербанина ВЮ, Уколов ИА. Физические основы метода лазерной допплеровской флоуметрии и его применение в неврологической практике. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003;(12):26–35.
20. Рогаткин ДА, Дунаев АВ, Лапаева ЛГ. Метро- логическое обеспечение методов и приборов неинвазивной медицинской спектрофотометрии. Медицинская техника. 2010;(2):30–7.
21. Rogatkin DA, Lapaeva LG, Bychenkov OA, Tereshchenko SG, Shumskii VI. Principal Sources of Errors in Noninvasive Medical Spectrophotometry. Part 1. Physicotechnical Sources and Factors of Errors. Measurement Techniques. 2013;56(2):201–10.
22. Rogatkin D, Shumskiy V, Tereshenko S, Polyakov P. Laser-based non-invasive spectrophotometry – an overview of possible medical applications. Photonics & Lasers in Medicine. 2013;2(3):225–40. doi: 10.1515/plm-2013- 0010.
23. Губа ГП. Неврологические симптомы, синдромы и функциональные пробы. Киев: Здоров'я; 1969. 300 с.
24. Глазков АА, Куликов ДА, Древаль АВ, Ковалева ЮА, Шумский ВИ, Рогаткин ДА. Разработка способа диагностики нарушений микроциркуляции крови у больных сахарным диабетом методом лазерной доплеровской флоуметрии. Альманах клинической медицины. 2014;31:7–10.
25. Лапитан ДГ, Рогаткин ДА, Свистушкин ВМ, Шевчик ЕА, Ратова АВ, Голубовский ГА. Медико-физические аспекты стимуляции микроциркуляции крови экзогенным NO при лечении заболеваний ЛОР-органов. Медицинская физика. 2012;(1):61–8.
26. Рогаткин ДА, Макаров ДС, Быченков ОА, Щербаков МИ. Тепловизионный контроль процессов нагрева и микроциркуляции крови при проведении низкоинтенсивных лазерных терапевтических процедур. Оптический журнал. 2011;78(10):38–45.
27. Рогаткин Д, Дунаев А. Стимуляция микро- циркуляции крови при низкоинтенсивной лазерной терапии. Часть 1. История вопроса и методы исследований. Врач. 2015;(7):18–23.
28. Рогаткин Д, Дунаев А. Стимуляция микро- циркуляции крови при низкоинтенсивной лазерной терапии. Часть 2. Результаты и об- суждение. Врач. 2015;(8):16–23.
29. Chung H, Dai T, Sharma SK, Huang YY, Carroll JD, Hamblin MR. The nuts and bolts of low-level laser (light) therapy. Ann Biomed Eng. 2012;40(2):516– 33. doi: 10.1007/s10439-011-0454-7.
30. Рогаткин ДА, Быченков ОА, Поляков ПЮ. Не- инвазивная медицинская спектрофотометрия в современной радиологии: вопросы точности и информативности результатов измерений. Альманах клинической медицины. 2008;17(1):83–7.
31. Franklin VL, Khan F, Kennedy G, Belch JJ, Greene SA. Intensive insulin therapy improves endothelial function and microvascular reactivity in young people with type 1 diabetes. Diabetologia. 2008;51(2):353–60.
Almanac of Clinical Medicine. 2016; 44: 249-259
FUNCTIONAL STUDIES ON BLOOD MICROCIRCULATION SYSTEM WITH LASER DOPPLER FLOWMETRY IN CLINICAL MEDICINE: PROBLEMS AND PROSPECTS
https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-2-249-259Abstract
References
1. Wright CI, Kroner CI, Draijer R. Non-invasive methods and stimuli for evaluating the skin's microcirculation. J Pharmacol Toxicol Methods. 2006;54(1):1–25. doi: 10.1016/j. vascn.2005.09.004.
2. Roustit M, Cracowski JL. Non-invasive assessment of skin microvascular function in humans: an insight into methods. Microcirculation. 2012;19(1):47–64. doi: 10.1111/j.1549- 8719.2011.00129.x.
3. Gurfinkel Yu. Computer capillaroscopy as a channel of local visualization, noninvasive diagnostics, and screening of substances in circulating blood. Proc. SPIE; 4241. Saratov Fall Meeting 2000: Optical Technologies in Biophysics and Medicine II (May 4, 2001). p. 467. doi: 10.1117/12.431560.
4. Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement. Physiol Meas. 2007;28(3):R1–39.
5. Krupatkin AI, Sidorov VV, red. Lazernaya doplerovskaya floumetriya mikrotsirkulyatsii krovi. M.: Meditsina; 2005. 125 s.
6. Rogatkin DA. Fizicheskie osnovy opticheskoi oksimetrii. Lektsiya. Meditsinskaya fizika. 2012;(2):97–114.
7. Ivanitskii GP, Khizhnyak EP, Deev AA. Biofizicheskie osnovy meditsinskogo teplovideniya. Biofizika. 2012;57(1):130–9.
8. Bessonov AS, Kolbas YuYu, Lapitan DG. Informatsionnye tekhnologii v razrabotke meditsinskogo apparatno-programmnogo kompleksa dlya funktsional'noi diagnostiki sistemy mikrotsirkulyatsii krovi. Meditsinskaya fizika. 2011;(2):74–83.
9. Kimura Y, Goma M, Onoe A, Higurashi E, Sawada R. Integrated laser Doppler blood flowmeter designed to enable waferlevel packaging. IEEE Trans Biomed Eng. 2010;57(8):2026–33. doi: 10.1109/ TBME.2010.2043842.
10. Spigulis J, Erts R, Nikiforovs V, Kviesis-Kipge E. Wearable wireless photoplethysmography sensors. Proc. SPIE; 6991. Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care (May 02, 2008). p. 69912O. doi: 10.1117/12.801966.
11. Bonner RF, Nossal R. Model for laser Doppler measurements of blood flow in tissue. Appl Opt. 1981;20(12):2097–107. doi: 10.1364/ AO.20.002097.
12. Krupatkin AI, Sidorov VV. Funktsional'naya diagnostika sostoyaniya mikrotsirkulyatorno-tkanevykh sistem: kolebaniya, informatsiya, nelineinost'. Rukovodstvo dlya vrachei. M.: LIBROKOM; 2013. 496 s.
13. Chuyan EN, Tribrat NS, Ravaeva MYu, Ananchenko MN. Aktivnye mekhanizmy regulyatsii protsessov mikrotsirkulyatsii: vliyanie nizkointensivnogo elektromagnitnogo izlucheniya millimetrovogo diapazona. Fizika zhivogo. 2008;16(1):82–90.
14. Swiontkowski MF. Laser Doppler Flowmetry – Development and Clinical Application. Iowa Orthop J. 1991;11:119–26.
15. Agarwal SC, Allen J, Murray A, Purcell IF. Comparative reproducibility of dermal microvascular blood flow changes in response to acetylcholine iontophoresis, hyperthermia and reactive hyperaemia. Physiol Meas. 2010;31(1):1–11. doi: 10.1088/0967- 3334/31/1/001.
16. Nilsson GE, Salerud EG, Stromberg NOT, Wardell K. Laser Doppler Perfusion Monitoring and Imaging. In: Vo-Dinh T, editor. Biomedical photonics handbook. Boca Raton, Florida: CRC Press; 2003. p. 15:1–24.
17. Rogatkin DA, Lapitan DG, Kolbas YuYu, Shumskii VI. Individual'naya variabel'nost' parametrov mikrotsirkulyatsii krovi i problemy funktsional'noi diagnostiki sistemy mikrotsirkulyatsii. Funktsional'naya diagnostika. 2012;(4):24–9.
18. Dunaev AV, Sidorov VV, Stewart NA, Sokolovski SG, Rafailov EU. Laser reflectance oximetry and Doppler flowmetry in assessment of complex physiological parameters of cutaneous blood microcirculation. Proc. SPIE; 8572. Advanced Biomedical and Clinical Diagnostic Systems XI (March 22, 2013). p. 857205. doi: 10.1117/12.2001797.
19. Sidorov VV, Ronkin MA, Maksimenko IM, Shcherbanina VYu, Ukolov IA. Fizicheskie osnovy metoda lazernoi dopplerovskoi floumetrii i ego primenenie v nevrologicheskoi praktike. Biomeditsinskie tekhnologii i radioelektronika. 2003;(12):26–35.
20. Rogatkin DA, Dunaev AV, Lapaeva LG. Metro- logicheskoe obespechenie metodov i priborov neinvazivnoi meditsinskoi spektrofotometrii. Meditsinskaya tekhnika. 2010;(2):30–7.
21. Rogatkin DA, Lapaeva LG, Bychenkov OA, Tereshchenko SG, Shumskii VI. Principal Sources of Errors in Noninvasive Medical Spectrophotometry. Part 1. Physicotechnical Sources and Factors of Errors. Measurement Techniques. 2013;56(2):201–10.
22. Rogatkin D, Shumskiy V, Tereshenko S, Polyakov P. Laser-based non-invasive spectrophotometry – an overview of possible medical applications. Photonics & Lasers in Medicine. 2013;2(3):225–40. doi: 10.1515/plm-2013- 0010.
23. Guba GP. Nevrologicheskie simptomy, sindromy i funktsional'nye proby. Kiev: Zdorov'ya; 1969. 300 s.
24. Glazkov AA, Kulikov DA, Dreval' AV, Kovaleva YuA, Shumskii VI, Rogatkin DA. Razrabotka sposoba diagnostiki narushenii mikrotsirkulyatsii krovi u bol'nykh sakharnym diabetom metodom lazernoi doplerovskoi floumetrii. Al'manakh klinicheskoi meditsiny. 2014;31:7–10.
25. Lapitan DG, Rogatkin DA, Svistushkin VM, Shevchik EA, Ratova AV, Golubovskii GA. Mediko-fizicheskie aspekty stimulyatsii mikrotsirkulyatsii krovi ekzogennym NO pri lechenii zabolevanii LOR-organov. Meditsinskaya fizika. 2012;(1):61–8.
26. Rogatkin DA, Makarov DS, Bychenkov OA, Shcherbakov MI. Teplovizionnyi kontrol' protsessov nagreva i mikrotsirkulyatsii krovi pri provedenii nizkointensivnykh lazernykh terapevticheskikh protsedur. Opticheskii zhurnal. 2011;78(10):38–45.
27. Rogatkin D, Dunaev A. Stimulyatsiya mikro- tsirkulyatsii krovi pri nizkointensivnoi lazernoi terapii. Chast' 1. Istoriya voprosa i metody issledovanii. Vrach. 2015;(7):18–23.
28. Rogatkin D, Dunaev A. Stimulyatsiya mikro- tsirkulyatsii krovi pri nizkointensivnoi lazernoi terapii. Chast' 2. Rezul'taty i ob- suzhdenie. Vrach. 2015;(8):16–23.
29. Chung H, Dai T, Sharma SK, Huang YY, Carroll JD, Hamblin MR. The nuts and bolts of low-level laser (light) therapy. Ann Biomed Eng. 2012;40(2):516– 33. doi: 10.1007/s10439-011-0454-7.
30. Rogatkin DA, Bychenkov OA, Polyakov PYu. Ne- invazivnaya meditsinskaya spektrofotometriya v sovremennoi radiologii: voprosy tochnosti i informativnosti rezul'tatov izmerenii. Al'manakh klinicheskoi meditsiny. 2008;17(1):83–7.
31. Franklin VL, Khan F, Kennedy G, Belch JJ, Greene SA. Intensive insulin therapy improves endothelial function and microvascular reactivity in young people with type 1 diabetes. Diabetologia. 2008;51(2):353–60.
