<div>
	Исследование реакции кровеносных сосудов на локальный нагрев методом визуализирующей фотоплетизмографии</div>

Белавенцева Анжелика Вадимовна , Подолян Наталья Петровна, Волынский Максим Александрович, Зайцев Валерий Викторович, Саковская Анастасия Владимировна, Мамонтов Олег Викторович, Ромашко Роман Владимирович , Камшилин Алексей Александрович

doi:10.17586/2226-1494-2023-23-1-14-20

2023 , ТОМ 23, НОМЕР 1 ( январь-февраль )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-1-14-20

УДК 535.8

Исследование реакции кровеносных сосудов на локальный нагрев методом визуализирующей фотоплетизмографии

Белавенцева А.В., Подолян Н.П., Волынский М.А., Зайцев В.В., Саковская А.В., Мамонтов О.В., Ромашко Р.В., Камшилин А.А.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:

Белавенцева А.В., Подолян Н.П., Волынский М.А., Зайцев В.В., Саковская А.В., Мамонтов О.В., Ромашко Р.В., Камшилин А.А. Исследование реакции кровеносных сосудов на локальный нагрев методом визуализирующей фотоплетизмографии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23, № 1. С. 14–20. doi: 10.17586/2226-1494-2023-23-1-14-20

Аннотация

Предмет исследования. Исследована возможность применения нового бесконтактного метода визуализирующей фотоплетизмографии для исследования терморегуляторной вазодилатации сосудов. Метод. Реакция перфузии в области внешнего предплечья в ответ на локальный нагрев до 41 ± 1 °С была оценена у шести добровольцев в возрасте 39–52 лет с помощью видеозаписи исследуемой области, синхронизованной с электрокардиограммой, и последующей корреляционной обработкой полученных данных. Основные результаты. Показано, что изменение перфузии при локальном нагреве носит двухфазный характер и обусловлено откликом нервной системы, опосредованным аксон-рефлексом в первой фазе вазодилатации, и синтезом оксида азота в клетках эндотелия во второй фазе. Установлено, что многократный рост перфузии в первой фазе нагрева зависит как от начальной температуры кожи, так и от разницы температуры ее нагрева. Обнаружено, что для существенного развития сосудистой реакции на гипертермию, связанную с активацией эндотелиальной функции, необходим нагрев тканей длительностью более 15 мин. Практическая значимость. Подтверждено, что метод визуализирующей фотоплетизмографии достоверно отражает работу механизмов регуляции периферического сосудистого сопротивления, что имеет большое прогностическое значение для выявления первичных признаков сердечно-сосудистых заболеваний.

Ключевые слова: визуализирующая фотоплетизмография, микроциркуляция, реактивность сосудов, перфузия, терморегуляция

Благодарности. Исследование реализовано при поддержке гранта № 21-15-00265 Российского научного фонда в части разработки измерительной системы, включая программное обеспечение, и проведения экспериментов. Обработка и хранение экспериментальных данных осуществлялись с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Дальневосточный вычислительный ресурс» Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук.Брудера за предоставление голографической среды Bayfol HX, а также Василия Валерьевича Лесничего за консультации по вопросам анализа экспериментальных результатов

Список литературы

Gimbrone M., Garcia-Cardena G. Endothelial cell dysfunction and the pathobiology of atherosclerosis // Circulation Research. 2016. V. 118. N 4. P. 620–636. https://doi.org/10.1161/circresaha.115.306301
Widlansky M.E., Gokce N., Keaney J.F., Vita J.A. The clinical implications of endothelial dysfunction //Journal of the American College of Cardiology. 2003.V. 42. N 7. P. 1149–1160. https://doi.org/10.1016/s0735-1097(03)00994-x
Dharmashankar K., Widlansky M.E. Vascular endothelial function and hypertension: insights and directions // Current Hypertension Reports. 2010.V. 12. N 6.P. 448–455. https://doi.org/10.1007/s11906-010-0150-2
Celermajer D.S., Sorensen K.E., Georgakopoulos D., Bull C., Thomas O., Robinson J., Deanfield J.E. Cigarette smoking is associated with dose-related and potentially reversible impairment of endothelium-dependent dilation in healthy young adults // Circulation. 1993. V. 88. N 5. P. 2149–2155. https://doi.org/10.1161/01.cir.88.5.2149
Mäkimattila S., Virkamäki A., Groop P.-H., Cockcroft J., Utriainen T., Fagerudd J., Yki-Järvinen H. Chronic hyperglycemia impairs endothelial function and insulin sensitivity via different mechanisms in insulin-dependent diabetes mellitus // Circulation. 1996.V. 94.N 6. P. 1276–1282. https://doi.org/10.1161/01.cir.94.6.1276
Williams S.B., Cusco J.A., Roddy M.A., Johnstone M.T., Creager M.A. Impaired nitric oxide-mediated vasodilation in patients with non-insulin-dependent diabetes mellitus // Journal of the American College of Cardiology. 1996.V. 27. N 3.P. 567–574. https://doi.org/10.1016/0735-1097(95)00522-6
Spieker L.E., Sudano I., Hürlimann D., Lerch P.G., Lang M.G., Binggeli C., Corti R., Ruschitzka F., Lüscher T.F., Noll G. High-density lipoprotein restores endothelial function in hypercholesterolemic men // Circulation. 2002.V. 105.N 12. P. 1399–1402. https://doi.org/10.1161/01.cir.0000013424.28206.8f
Minson C.T. Thermal provocation to evaluate microvascular reactivity in human skin // Journal of Applied Physiology. 2010. V. 109. N 9. P. 1239–1246. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00414.2010
Minson C.T., Berry L.T., Joyner M.J. Nitric oxide and neurally mediated regulation of skin blood flow during local heating // Journal of Applied Physiology. 2001. V. 91.N 4. P. 1619–1626. https://doi.org/10.1152/jappl.2001.91.4.1619
Wong B.J., Fieger S.M. Transient receptor potential vanilloid type-1 (TRPV-1) channels contribute to cutaneous thermal hyperaemia in humans // The Journal of Physiology. 2010. V. 588. N 21. P. 4317–4326. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2010.195511
Brunt V.E., Minson C.T. Cutaneous thermal hyperemia: more than skin deep // Journal of Applied Physiology. 2011. V. 111. N 1. P. 5–7. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00544.2011
Kellogg D.L., Zhao J.L., Wu Y. Endothelial nitric oxide synthase control mechanisms in the cutaneous vasculature of humans in vivo // American Journal of Physiology - Heart and Circulatory Physiology. 2008. V. 295. N 1. P. H123–H129. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00082.2008
Debbabi H., Bonnin Ph., Ducluzeau P.H., Leftheriotis G., Levy B.I. Noninvasive assessment of endothelial function in the skin microcirculation // American Journal of Hypertension. 2010. V. 23. N 5. P. 541–546. https://doi.org/10.1038/ajh.2010.10
Cracowski J.-L., Minson C.T., Salvat-Melis M., Halliwill J. Methodological issues in the assessment of skin microvascular endothelial function in humans // Trends in Pharmacological Sciences. 2006. V. 27. N 9. P. 503–508. https://doi.org/10.1016/j.tips.2006.07.008
Mamontov O.V., Shcherbinin A.V., Romashko R.V., Kamshilin A.A. Intraoperative imaging of cortical blood flow by camera-based photoplethysmography at green light // Applied Sciences. 2020. V. 10. N 18. P. 6192. https://doi.org/10.3390/app10186192
Kukel I., Trumpp A., Plötze K., Rost A., Zaunseder S., Matschke K., Rasche S. Contact-free optical assessment of changes in the chest wall perfusion after coronary artery bypass grafting by imaging photoplethysmography // Applied Sciences. 2020. V. 10. N 18. P. 6537. https://doi.org/10.3390/app10186537
Volynsky M.A., Margaryants N.B., Mamontov O.V., Kamshilin A.A. Contactless monitoring of microcirculation reaction on local temperature changes // Applied Sciences. 2019. V. 9. N 22. Р. 4947. https://doi.org/10.3390/app9224947
Cui W.J., Ostrander L.E., Lee B.Y. In vivo reflectance of blood and tissue as a function of light wavelength // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 1990. V. 37. N 6. P. 632–639. https://doi.org/10.1109/10.55667
Kamshilin A.A., Nippolainen E., Sidorov I.S., Vasilev P.V., Erofeev N.P., Podolian N.P., Romashko R.V. A new look at the essence of the imaging photoplethysmography // Scientific Reports. 2015. V. 5. N 1. Р. 10494. https://doi.org/10.1038/srep10494
Lyubashina O.A., Mamontov O., Volynsky M., Zaytsev V.V., Kamshilin A.A. Contactless assessment of cerebral autoregulation by photoplethysmographic imaging at green illumination // Frontiers in Neuroscience. 2019. V. 13. P. 1235. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.01235
Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement // Physiological Measurement. 2007. V. 28. N 3. P. R1–R39. https://doi.org/10.1088/0967-3334/28/3/R01

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License