Российский медицинский информационный ресурс rosmedic.ru
Метод лазерной доплеровской флоуметрии

Лазерной доплеровской флоуметрией (ЛДФ) называется неинвазивный метод диагностики состояния микроциркуляции крови в органах и тканях. С помощью него оценивается уровень кровотока.

При ЛДФ измеряется доплеровская компонента, имеющаяся в спектре лазерного сигнала, который отражается от эритроцитов движущейся в тканях крови. Световой сигнал, отраженный от неподвижных частиц, имеет ту же частоту, что и падающий световой сигнал. Он не учитывается при регистрации ЛДФ сигнала. При использовании этого метода оценивается сдвиг частоты отраженного от движущейся крови светового сигнала и его интенсивность, т.е. проводится анализ амплитудно-частотных характеристик электрического сигнала, в который преобразуется световой сигнал. Наиболее известно использование ЛДФ метода для анализа поверхностного капиллярного кровотока. Выпускается лазерный анализатор кровотока «ЛАКК-01». В нем в качестве излучателя используется гелий-неоновый лазер типа ЛГН-207Б или ЛГН-208Б. Длина волны излучения 0,63 мкм. Световой поток падает на торец световода (световодного кабеля), через который «доставляется» к месту, в котором проводятся измерения микроциркуляции.

Напомним, что микроциркуляцией называют взаимодействие между током крови и биологической тканью на уровне мельчайших структурно-функциональных единиц системы кровообращения. Благодаря ей осуществляются различные клеточные функции.

Луч лазера при его транспортировке с помощью световода теряет когерентность вследствие многочисленных внутренних полных отражений света от стенок нити световода, но не меняет своей частоты. При установке свободного торца световода на кожный покров излучаемый с торца свет проникает в кожу на глубину до 1,5 мм. Сталкиваясь с компонентами крови, световой поток отражается от них (рис. 1).

Image
Рис. 1. Отражение света от движущихся частиц крови


Если частица, от которой произошло отражение, движется, то частота отраженного сигнала сдвинута относительно исходной на значение, прямо пропорциональное проекции скорости движения клеток крови в измеряемом объеме ткани к направлению движения луча. В зависимости от направления скорости движения частиц крови сдвиг частоты будет происходить в ту или иную сторону. Если частицы движутся в том же направлении, что и луч, то отраженный сигнал имеет меньшую частоту f

f= fo- fд,

где fo- частота света, падающего на движущуюся частицу,

fo- доплеровский сдвиг частоты.

Если направление движений противоположное, то отраженная частота оказывается больше частоты падающего света

f= fo+ fд,

Доплеровский сдвиг частоты находится из уравнения:

Image

где V - скорость движения частицы;

λ - длина волны источника излучения;

θ - угол между вектором скорости частицы и лучом.

Отраженный световой сигнал попадает на волокна торца световода и распространяется по ним. Световод обычно состоит из большого количества волокон. Часть из них используется для передачи светового потока от источника излучения на кожный покров. Другая часть воспринимает отраженный световой сигнал и передает его на торец, с которого он снимается. Таким образом, по одной группе волокон световода распространяется световой поток от источника излучения с частотой fo, который прикладывается к биоткани. По другой группе волокон к фотоприемнику возвращается отраженный сигнал с частотами fo±fди fo. Из-за интерференции световых потоков возникают световые биения (периодическое изменение интенсивности). Частота их равна разности частот интерферирующих волн. Напомним, что интерференцией называют сложение в пространстве двух или нескольких волн, при котором в разных его точках получается ослабление или усиление амплитуды результирующих волн.

Таким образом, на фотоприемнике будут присутствовать световые биения, частота которых равна частоте доплеровского смещения fд, а амплитуда зависит от количества частиц крови, которые отражают световые колебания.

Упрощенная структура лазерного анализатора кровотока приведена на рис. 2

Image
Рис. 2. Упрощенная структура лазерного анализатора кровотока: 1 - лазер; 2 - световод; 3 - фотоприемник; 4 - блок усиления и обработки сигнала фотоприемника; 5 - аналого-цифровой преобразователь; 6 - интерфейс; 7 – персональный компьютер


Свет, излучаемый лазером 1 через световод 2, падает на биоткань. Проникая вглубь ее, он отражается от частиц крови и возвращается назад в световод, часть волокон которого подведена к фотоприемнику 3. В нем свет преобразуется в электрический сигнал. Частота его переменной составляющей характеризует скорость движения, а амплитуда - концентрацию частиц, имеющих эти скорости. Электрический сигнал усиливается и обрабатывается в блоке усиления и обработки сигнала фотоприемника 4. Он преобразуется в' цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя 5. Цифровой сигнал вводится в ПЭВМ 7 с помощью интерфейса 6. В ПЭВМ сигнал обрабатывается, запоминается и выдается на монитор и принтер, с помощью которого осуществляется его регистрация.

Значимой является информация, получаемая при выделении так называемых флаксмоций различной частоты. Это есть следствие: высокой вариабельности уровня микроциркуляции в соседних участках ткани и в одной точке и ее изменений с течением времени; сложной картины временных колебаний кровотока; проблем, связанных с калибровкой ЛДФ сигнала.

Флаксометрия основана на спектральном анализе частотных характеристик сигнала. Амплитудно-частотные составляющие ЛДФ сигнала трудно различимы при визуальной оценке. Поэтому для их выявлений используется математический аппарат Фурье-преобразования.

Патерн флаксмоций (амплитудно-частотные колебания кровотока в течение выбранного промежутка времени), являющийся результатом активности различных компонентов микроциркулярного русла, включает в себя:

  • низкочастотные флаксмоций (LF), имеющие диапазон 1-3 мин -1 (α-ритм). Характеризуют локальную активность эндотелюцитов;
  • флаксмоций, находящиеся в диапазоне 4-8 мин-1 (β-ритм). Связаны с периодическими изменениями диаметра артериолярного звена, называются вазомоциями;
  • флаксмоций, находящиеся в диапазоне 9-12 мин-1 (γ-ритм). Волны Траубе-Геринга;
  • высокочастотные ритмы (HF), совпадающие с диапазоном частот дыхательных колебаний 13-3 0 мин-1;
  • флаксмоций кардиоритма (CF), находящиеся в. диапазоне пульсовых колебаний 50-90 мин-1.

Таким образом, доплерограмма представляет собой сложную кривую, созданную многочисленными, накладывающимися друг на друга ритмическими колебаниями кровотока (флаксмоциями). Электрические колебания, адекватные световым, в цифровой форме вводятся в ПЭВМ, в которой производится их статистическая обработка, Фурье-анализ, изучаются гистограммы распределения колебаний по частотам и рассчитываются показатели, характеризующие свойства микрососудов. По результатам амплитудно-частотного анализа получают данные о частоте и амплитуде всех колебаний ЛДФ сигнала.

Первичная статистическая обработка обычно заключается в вычислении среднеарифметического значения М - показателя микроциркуляции (величины перфузии), а также нахождении среднеквадратичного отклонения от среднего значения СКО и коэффициента вариации Kv

Image

При необходимости определения асимметрии микроциркуляции вычисляется коэффициент асимметрии Ka:

Image

где Mл и Mп - значения микроциркуляции с левой и правой сторон. <.p>

Амплитудно-частотный анализ позволяет получить данные о частотах и амплитудах всех составляющих ЛДФ сигнала. В известном техническом решении в табличном виде выдается:

  • максимальная амплитуда колебаний ALF кровотока в диапазоне 4-12 мин-1;
  • максимальная амплитуда высокочастотных Ада- (дыхательных) колебаний 13-30 мин-1 ;
  • максимальная амплитуда кардиоритма в диапазоне 50-90 мин-1.

Для оценки вклада составляющих амплитудно-частотного спектра в изменении кровотока и сравнения характера микроциркуляций у разных пациентов максимальные амплитуды сигнала в различных диапазонах колебаний делят на среднее значение показателя микроциркуляции A/ПМ ∙100%

Лазерную доплеровскую флоуметрию успешно применяют при диагностике микроциркулярных изменений капиллярного кровотока при онкологических заболеваниях кожи, при оценке микрогемодинамики, при различных заболеваниях сердечно¬сосудистой системы и оценке эффективности терапии



Для любителей автопутешествий автомобильные навигаторы станут незаменимой вещью в дороге. Автомобильные gps навигаторы позволят лучше ориентироваться на незнакомых улицах и не заблудиться в пути.


 
« Пред.
 
 
Rambler's Top100