Закономерности между ультразвуковым исследованием капиллярного кровотока и элементным составом крови

В настоящее время неинвазивные методы диагностики и лечения получили широкое распространение в различных областях медицины. Преимущества таких методов при исследовании крови состоит в: инфекционной безопасности пациентов и медицинского персонала, сокращении времени на проведение исследования, устранении контакта медицинского персонала с токсичными реагентами (фиксаторы, красители), снижении экономических затрат на расходные материалы и т.п.

Разрабатываемые, на сегодняшний день, приборы для исследования состава крови неинвазивным способом основаны на оптических или акустических методах. К оптическим методам относятся: спектроскопия, в основе которой лежит анализ отраженных световых волн в диапазоне, близком к инфракрасному; капилляроскопия, представляющая собой анализ видеоизображения высокого разрешения, полученного в диффузно отраженном свете. Акустические методы представляют собой метод ультразвуковой высокочастотной допплегоргафии, в основе которой лежит эффект Допплера — изменение частоты отраженного от движущегося объекта сигнала и метод лазерной допплерографии.

Наиболее перспективным, на наш взгляд, является метод ультразвуковой высокочастотной допплегоргафии, поскольку поступающий на приемный элемент датчика отраженный от кровотока сигнал содержит составляющие с разными доплеровскими частотами и выдается на дисплей в виде допплерограмм с цветным спектром. По спектру форменные элементы крови располагаются в зависимости от скорости их движения в микроциркуляторном срезе ткани. Чем выше скорость движения элементов, тем дальше от изолинии находятся соответствующие им точки (красный цвет допплерограммы). При этом сами «быстрые» элементы находятся в центре потока. Медленные форменные элементы крови идут в пристеночной области сосуда и соответствуют области изолинии на допплерограмме.

В микроциркуляторном русле поток крови представлен в основном форменными элементами крови, а не плазмой, которые движутся слоями равномерно относительно друг друга, при этом создается, так называемое, ламинарное движение. Скорость кровотока в мелких сосудах мало зависит от вязкости жидкой ее части, а основополагающим является агрегация и возможность функциональной деформации форменных элементов. При этом сам капилляр как емкость в отличие от более крупных кровеносных сосудов можно представить как цилиндр с жесткой стенкой, что подтверждается уравнением Ламе, в котором отсутствует пульсовая волна. Таким образом, существует возможность создания математической модели, адекватно описывающей зависимость между составом крови и частотами допплеровского спектра.

На первом этапе работы была проведена статистическая оценка взаимосвязи скоростей токов крови в микроциркуляторном срезе ткани с составом форменных элементов в капиллярной крови. Было обследовано 85 человек, у которых перед забором крови из пальца для обще клинического анализа, проводили ультразвуковое исследование (УЗИ) области ногтевого валика большого пальца кисти руки в положении сидя. УЗИ проводили с помощью ультразвукового высокочастотного допплерографа «Минимакс–Допплер–К» с датчиком прозвучивания 20 МГц. Состав капиллярной крови у всех обследуемых был в пределах нормы. Анализ эмпирических данных проведен с помощью программы Excel и пакета Statistica 6.0.

В современном приборе «Минимакс–Допплер–К» весь частотный спектр допплерограммы разделен на четыре интервала скоростей (низкий, средненизкий, средневысокий и высокий), которые представлены в виде процентного отношения к общей скорости потока, принятой за 100 %. Эмпирическое распределение форменных элементов крови в каждом из диапазонов скоростей было сопоставлено с различными теоретическими законами распределения. Известно, что распределение значений показателей крови у здоровых людей подчиняется нормальному закону.

Из этого следует, что в каждом из четырех диапазонов скоростей распределение форменных элементов также может соответствовать нормальному закону, если данный диапазон скоростей соответствует движению одному из видов клеток крови, допустим, эритроцитов, и зависимость между количеством клеток, движущихся в этом диапазоне и числом эритроцитов — линейная.

Если распределение количества клеток, движущихся со скоростью из данного диапазона скоростей, не соответствует нормальному, то это свидетельствует о воздействии на показатель сразу нескольких факторов. Распределения количества клеток крови, движущихся со скоростями из диапазона низких, средненизких и высоких скоростей не соответствует закону нормального распределения. Для интервала средневысоких скоростей гипотеза о нормальности справедлива. При сопоставлении полученных данных с другими законами распределения было выявлено, что распределение форменных элементов крови на интервале низких скоростей может быть описано логарифмическим нормальным распределением, а на интервале высоких скоростей – гамма – распределением.

На интервале средне низких скоростей ни один из наиболее часто используемых теоретических законов распределения по критериям согласия не подошел. Далее был проведен многофакторный регрессионный анализ, целью которого является выявление тех показателей крови, которые в большей степени влияют на долю форменных элементов крови в выбранном диапазоне скоростей. Результаты показали, что зависимость между составом крови и распределением форменных элементов по скоростям не носит линейный характер.

На данном этапе были сделаны первые попытки определения взаимосвязи частотного спектра допплерограммы с составом форменных элементов в капиллярной крови. Предполагается дальнейшее проведение работ в этом направлении, построение математической модели, обследование пациентов с измененном составом капиллярной крови.