МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЯВЛЕНИЯ МОДУЛИРОВАННЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ОККЛЮЗИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

А.В. Чащин А.В., доктор технических наук
СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Ключевые слова: 

При всех видах заболеваний и травмах нарушается кровоснабжение разных тканей, и изменяются показатели гемодинамики. К их признакам относят отклонение от нормы показателей артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), частоты дыхания (ЧД), нарушение крове- и лимфотока и наполнения сосудов в определённых участках тела и органах. Нарушения вызываются изменением условий кровообращения и свойств соединительной ткани, стенок сосудов и окружающих тканей: уплотнением; опухолями; неэластичным состоянием тканей; отложением солей; отёками, вызванными нарушением условий венозного оттока и лимфодренажной функции; артериальной, венозной недостаточностью; вегетососудистой дистонией; спазмами и застойными явлениями; влиянием экзогенных факторов. В организме изменяется жидкостный обмен и наполнение сосудов и внесосудистой среды, нарушается нервная регуляция процессов. На наполнение сосудов, окружающих тканей и органов влияют движения разных структур тканей. Они сопровождаются изменением взаимного расположения структур опорно-двигательного аппарата, массопереносом веществ с крове- и лимфотоком и их обменом в организме. Универсальным маркером движений, проявлений жизнедеятельности, являются объемные изменения, связанные с обменом и перераспределением в тканях жидкофазных субстратов: артериальной и венозной крови, лимфы, клеточной и внеклеточной внесосудистой жидкости.

В регистрируемых инструментальными методами различных по природе биосигналах, отражающих объемнодинамические (ОД) изменения кровенаполнения тканей, проявляется влияние эндогенных факторов и внешних воздействий. При этом регистрируются модулированные и переходные гемодинамические процессы [1]. 

При исследованиях кровообращения актуальным является контроль наполнения разных отделов сосудистого русла, а для терапевтических целей, или специальных тренировок, – ещё и управление гемодинамическими процессами (ГП) по показателям АД и кровенаполнения. Требуется выбор подходов к получению данных, разработка методов, решающих теоретические и научно-практические задачи в исследованиях на разработанных аппаратно-программных комплексах (АПК).

В медицинской практике широко используют окклюзионные методы измерения АД. Однако их методические возможности существенно ограничены по производительности и номенклатуре измеряемых показателей. Так, по результатам измерений невозможно анализировать функционирование единой многофакторной сосудистой системы организма, с учётом нервной регуляции кровообращения, состояния сосудистого тонуса, модулирующего влияния на наполнение сосудов эндогенных и действия внешних факторов. Кроме того, принципиальный недостаток окклюзионных методов представляет вмешательство в кровообращение. При этом нарушается структура кровотока и кровоснабжение тканей в конечности, что влияет на кровообращение и в области центральной гемодинамики. В результате инициируется индивидуально выраженная сосудистая реакция, - причина последующей серии функциональных изменений. А именно, в области создания давления на сосудистую сеть кратковременно прекращается, а в соседних участках нарушается лимфодренаж, ограничивается, или останавливается возврат венозной крови из конечности в сердце и артериальный приток к тканям, расположенным дистальнее области компрессии, меняется условие газообмена в тканях и состав крови. Изменяется наполнение сосудов и распределение внесосудистой жидкости в участке механического воздействия и соседних областях. Проявление переходных процессов зависит от состояния сосудистой системы и от индивидуальной переносимости окклюзии [2]. Поэтому в результатах многих сравнительных измерений АД разными методами отмечены расхождения, неудовлетворяющие стандартным требованиям по точности. Это может связываться с изменениями, вызванными измерительной процедурой (ИП), и в особенности при патологиях. В то же время получаемая информация имеет большое значение, так как по результатам измерений делаются диагностические заключения.

Отмеченные методические недостатки ограничивают возможности исследований при гипертензии, гипотонии и других заболеваниях, поэтому для получения корректных результатов требуются контроль и данные о процессах в сосудистой системе организма в ходе ИП. Вместе с АД необходим анализ комплекса данных об упруго-эластичных свойствах сосудов разных отделов; о распределении и динамике перераспределения крови и лимфы в разных участках тела; о вариабельности АД и ЧСС; модулирующем действии эндогенных факторов и внешних воздействий. 

Методы измерения АД изучены и используются лишь для определения его показателей. В то же время в регистрируемых сигналах присутствует информация о переходных ГП и модулирующем влиянии эндогенных факторов на гемолимфонаполнение (ГЛН). В алгоритмах обработки это не используется и исключается, как артефактные проявления; теряются данные о ГП.

Особо выделяется, что в мире производится значительное число устройств для измерения АД. Их пользователи - сотни миллионов пациентов, по результатам измерений применяющих фармакологическую и другие виды терапии. Поэтому актуальны разработки более информативных методов и устройств, обеспечивающих учёт изменений при окклюзии сосудов. Это позволяет: устранить недостатки, снижающие достоверность результатов; и получить новое качество – расширение функциональных возможностей окклюзионных методов исследования. 

В работе [3] ИП представляется как функциональная гемодинамическая проба (ФГП) на сосудистую систему и окружающие ткани, позволяющая анализировать особенности её жидкостного наполнения и реакцию функциональных систем организма. Такое влияние внешней компрессии на гемодинамику при измерении АД имеет важное теоретическое и практическое значение для использования в диагностике сосудистой системы. Так же, в определённой мере усложнение ИП и создание перестраиваемых АПК с необременительным для пациентов воздействием перспективно в комплексных исследованиях, по алгоритмам с инициированием и анализом сосудистой реакции.

Анализ процессов кровообращения, с учётом факторов эндогенного влияния и в сочетании с внешним воздействием на сосудистую систему, показывает, что из-за прямого механического контакта с внутренними органами и другими окружающими тканями сосудистая система во внутренней среде организма испытывает их влияние [4]. Непрерывное механическое взаимодействие в таком сложном объекте представляется многосистемным и взаимосвязанным. Поэтому его целесообразно рассматривать не в изоляции от окружающих тканей, а с учётом взаимодействия. 

Подвижность тканей связана с активностью основных функциональных систем и органов: систем дыхания, водно-солевого обмена, желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и пищеварения, мышечной системы, системы соединительной ткани. На рисунке схематично выделены механизмы, обуславливающие объемнодинамические (ОД) изменения в наполнении сосудов под влиянием движения соответствующих тканей. Становится очевидным, что двигательная активность структур тканей функциональных систем организма участвует в важном модулирующем действии на кровообращение, и отражается на наполнении сосудистого русла. Поэтому при исследовании кровенаполнения регистрируются сигналы суперпозиции, формируемой как следствие множественных механических взаимодействий сосудистой системы и окружающих их тканей. Они анализируются на основе проведения ФГП.

Таким образом, в исследованиях сосудистой системы могут использоваться факторы эндогенного влияния и внешнего окклюзионного воздействия, которые позволяют соответственно инициировать изменения в функциональных системах, регистрировать процессы реакции, и интерпретировать проявляемые закономерности. Принципиально важно, что в выборе средств в планах исследований могут использоваться методы, обеспечивающие неинвазивное вмешательство в кровообращение и эффективное управление гемодинамическими процессами. 

Это позволяет проводить ФГП на функциональные системы организма и анализировать:

• изменение условий кровоснабжения тканей; 
• переходные ОД процессы жидкостного перераспределения в системе сосудов и окружающей внесосудистой среде; 
• сдвиги диапазонов изменения параметров внутрисосудистого давления, соотношения объемов наполнения сосудов разных отделов системы кровообращения; 
• последствия нарушений лимфодренажной функции; 
• проявления венозного и лимфатического застоя; 
• активизацию артериовенозных анастомозов; 
• изменения в насыщении крови кислородом; 
• последствия нарушений структуры движения крови; 
• внешнее влияние воздействий на выполняющий множественные ответственные функции сосудистый эндотелий; 
• ноцицепторную реакцию. 

Эти изменения могут служить для контроля в процедурах со вспомогательным управлением функционирования в системе кровообращения, для профилактических, тренировочных и терапевтических целей. 

  Список использованных источников

1. Чащин А.В. Система функциональных моделей биотехнической системы кровообращения с неинвазивным вмешательством и управлением гемодинамическими процессами. / Минобрнауки России, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Изд. «Технолог», СПб, 2013.
2. Чащин А.В.. Комплексные методы гемодинамических исследований при измерениях АД. Теоретическое обоснование и практическое использование/ LAP Lambert Academic Publishing GmbH & Co. KG. Saarbrucken. 2012.
3. Чащин А.В., Попечителев Е.П. Функциональная гемодинамическая проба для исследований влияния эндогенных факторов на наполнение сосудов. / Инженерный вестник Дона. Электронный научный журнал, № 4, том 1, 2012, с. 23-29.
4. Чащин А.В. Неинвазивные методы и биотехнические системы управления гемодинамическими процессами /Минобрнауки РФ, СПбГЭТУ, «Технолит», СПб, 2013.