Лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ) перед зубной иплантацией
Для исследования состояния микроциркуляции в слизистой альвеолярного гребня в области имплантации возможно использование метода ЛДФ. В основе метода ЛДФ лежит использование излучения гелий-неонового лазера (λ = 632,8 нм) малой мощности, которое хорошо проникает в поверхностные слои тканей. При отражении излучения от движущихся объектов (каковыми являются эритроциты в микрососудах) имеет место изменение частоты сигнала (эффект Допплера). На этом эффекте основывается определение интенсивности микроциркуляции в слизистой оболочке альвеолярного гребня.
ЛДФ осуществляется с помощью отечественного лазерного прибора — лазерного анализатора тканевого кровотока «ЛАКК-02» или «ЛАКК-М» (производство НПП «Лазма», Россия) (рис. 1).
Рисунок 1. Анализатор тканевого кровотока ЛАКК-02
Данный прибор осуществляет зондирование лазерным излучением исследуемой поверхности, регистрацию излучения, отраженного от эритроцитов крови, обработку информации, содержащейся в отраженном излучении, вывод результатов обработки на индикаторное табло прибора и одновременную передачу информации об измеренных значениях в компьютер для мониторинга, записи величины перфузии кровотока в реальном масштабе времени для последующей обработки допплерограмм.
Обработка допплерограмм проводится с помощью программы, включающей вычисление параметров микроциркуляции.
В приборе установлена электронная плата сопряжения сигналов для их приема компьютером IBM 386 с монитором EGA.
Доставка лазерного излучения к исследуемой поверхности и отраженного излучения к прибору осуществляется кварцевым световодным зондом диаметром 3 мм.
Измерения осуществляются при минимальной механической нагрузке, так как механическая нагрузка и изменение теплового режима вызывают изменение тканевого кровотока.
Для характеристики микроциркуляции регистрация ЛДФ-граммы проводится в области имплантации по переходной складке. Состояние микроциркуляции оценивают по показателю микроциркуляции (М), который складывается из средней скорости движения эритроцитов (Vэр), показателя капиллярного гематокрита (Ht) и числа функционирующих капилляров (Nk):
ПМ = Vэр х Ht х Nk (перф. ед.).
Определяется также характеристика потока эритроцитов:
ст — среднее квадратическое отклонение — статистически значимые колебания скорости эритроцитов. Этот показатель измеряется в относительных или перфузионных единицах (перф. ед.). Он характеризует временную изменчивость микроциркуляции или колеблемость потока эритроцитов, именуемого в микрососудистой семантике как флакс (flux). Величина ст существенна для оценки состояния микроциркуляции и сохранности механизмов ее регуляции.
Соотношение между перфузией ткани и величиной ее изменчивости (флаксом) оценивается коэффициентом вариации — Kv (%), характеризующим вазомоторную активность микрососудов:
Kv = ст/М х 100 (%), где М — показатель микроциркуляции.
Помимо расчета статистических характеристик потока эритроцитов в тканях, прибор «ЛАКК-02» дает возможность с помощью специальной программы, основанной на использовании математического аппарата Фурье-преобразования, анализировать ритмические изменения этого потока. В результате спектрального разложения ЛДФ-граммы на гармонические составляющие колебаний тканевого кровотока появляется возможность дифференцирования различных ритмических составляющих флаксмоций, что важно для диагностики нарушений модуляции кровотока. Каждая ритмическая компонента при спектральном анализе ЛДФ-граммы характеризуется двумя параметрами: частотой — F и амплитудой — А.
Представленные в амплитудно-частотном спектре ЛДФ-граммы колебания укладываются в диапазоне частот от 0,05 до 2 Hz. Наиболее значимыми в диагностическом плане являются:
• медленные волны флаксмоций — зона LF-ритма (диапазон частот 0,05-0,2 Hz) или низкочастотные колебания;
• быстрые волны — зона HF-ритма (диапазон частот 0,2-0,4 Hz) или высокочастотные волны;
• пульсовые волны флаксмоций — зона CF-ритма или кардиоритма (диапазон частот 0,8-1,5 Hz) (рис. 2).
Рисунок 2. Функционально значимые диапазоны ритмов флуктуаций кровотока в системе микроциркуляции
Медленные волны флаксмоций по своей природе связаны с работой вазомоторов (гладкомышечных клеток в прекапиллярном звене резистивных сосудов) и относятся к механизму активной модуляции кровотока в системе микроциркуляции со стороны путей притока крови.
Быстрые (высокочастотные) волны колебаний обусловлены распространением в микрососуды со стороны путей оттока крови волн перепадов давления в венозной части кровеносного русла; они преимущественно связаны с дыхательными экскурсиями грудной клетки.
Природа пульсовых флаксмоций достаточно известна: они обусловлены изменениями скорости движения эритроцитов в микрососудах, вызываемыми перепадами систолического и диастолического давления.
В системе кровообращения микроциркуляторное русло является связующим звеном между артериальными и венозными сосудами. В силу этого ритмы флуктуаций потока эритроцитов в системе микроциркуляции подвержены влияниям как со стороны путей притока — артериальные или активные модуляции флуктуаций тканевого кровотока, так и со стороны путей оттока — пассивные модуляции флуктуаций.
Важное значение в диагностике расстройств микроциркуляции имеет анализ соотношения механизмов активной и пассивной модуляции тканевого кровотока. Как показывает практика, для их характеристики удобнее использовать не абсолютные значения амплитуд тех или иных ритмических составляющих флаксмоций, а их нормированные величины, имеющие определенную патофизиологическую интерпретацию. Такой подход позволяет перейти к безразмерным величинам и представить расчетные данные в процентах (рис. 3).
Рисунок 3. Активные и пассивные механизмы модуляции кровотока в системе микроциркуляции
Активный механизм модуляции кровотока в системе микроциркуляции обусловлен в основном двумя факторами:
• миогенной активностью прекапиллярных вазомоторов (вазомоции). определяемой как ALF/ σ, где ALF — максимальная амплитуда колебаний кровотока в диапазоне 1,2-12 колебаний/мин (0,05-0,2 Hz), ст — среднее квадратическое отклонение колебаний кровотока;
• нейрогенной активностью прекапиллярных микрососудов (или собственно сосудистым тонусом), определяемой как σ/ALF.
Пассивный механизм модуляции кровотока в системе микроциркуляции включает два других фактора:
• флуктуации кровотока, синхронизированные с кардиоритмом, которые определяются соотношением АСF/σ, где АСF — максимальная амплитуда колебаний кровотока в диапазоне 50-90 колебаний/мин (0,8-1,5 Hz) — пульсовой ритм флуктуаций;
• флуктуации кровотока, синхронизированные с дыхательным ритмом, которые определяются соотношением АHF/σ, где АHF — максимальная амплитуда высокочастотных колебаний кровотока в диапазоне 12-24 колебаний/мин (0,2-0,4 Hz) — высокочастотный ритм флуктуаций.
Интегральную характеристику соотношения механизмов активной и пассивной модуляции кровотока определяет индекс флаксмоций — ИФМ = ALF / АHF + АСF, который во многом характеризует эффективность регуляции модуляций кровотока в системе микроциркуляции.
Рисунок 4. Типичные амплитудно-частотные ЛДФ-граммы в слизистой оболочке альвеолярного гребня до и после имплантации (Фурье-анализ)
Рисунок 4. Типичные амплитудно-частотные ЛДФ-граммы в слизистой оболочке альвеолярного гребня до и после имплантации (Фурье-анализ)
На рис. 4 представлены типичные амплитудно-частотные ЛДФ-граммы в слизистой оболочке альвеолярного гребня до и после имплантации (Фурье-анализ).
В настоящее время применяется, помимо алгоритма вычисления амплитудно-частотного спектра (быстрое преобразование Фурье), Вейвлет-преобразование ЛДФ-грамм (рис. 5).
Рисунок 5. Амплитудно-частотные спектры колебаний кровотока в микроциркуляторном русле при Вейвлет-преобразовании ЛДФ-грамм
При Вейвлет-преобразовании ЛДФ-грамм определяется вклад определенной группы ритмов относительно средней модуляции кровотока. Это позволяет проводить анализ нормированных характеристик ритмов колебаний кровотока: нейрогенного (Ан), миогенного (Ам), дыхательного (Ад), сердечного (Ас) (рис. 5).
Метод ЛДФ позволяет оценить влияние миогенных и нейрогенных компонентов тонуса микрососудов. Природа нейрогенного тонуса связана с активностью альфа-адренорецепторов мембран гладкомышечных клеток мышечного слоя сосудистых стенок, возбуждение которых ведет к вазоконстрикции.
Снижение амплитуды флуктуаций на ЛДФ-грамме означает повышение тонуса и ригидности (снижение эластичности) сосудистой стенки, и наоборот, увеличение этих амплитуд является следствием снижения сосудистого тонуса.
Нейрогенный тонус (НТ) прекапиллярных резистивных микрососудов определяется по формуле:
где: σ — среднее квадратическое отклонение показателя микроциркуляции М; Рср — среднее АД; Ан — наибольшее значение амплитуды колебаний потока крови в нейрогенном диапазоне.
Миогенный тонус (МТ) метартериол и прекапиллярных сфинктеров определяется по формуле:
где Ам — амплитуда колебаний потока крови миогенного диапазона.
Величина МТ обратно пропорциональна величине Ам.
Поскольку имеются отличия в регуляции тонуса артериол и прекапиллярных сфинктеров, это позволяет неинвазивно оценивать соотношения шунтирующего и нутритивного кровотока в микрососудистой сети. Показатель шунтирования (ПШ) вычисляется по формуле:
Таким образом, чем выше амплитуда нейрогенных колебаний и меньше амплитуда миогенных колебаний (миогенный тонус повышен), тем выше показатель шунтирования, и наоборот. Данная формула применима в физиологических условиях, когда доминирующими колебаниями потока крови в артериолах являются волны колебаний нейрогенного диапазона. Если значение показателя шунтирования меньше 1, то это означает поступление значительного объема крови в нутритивное звено микроциркуляторной сети на фоне спазма шунтов (прекапиллярных сфинктеров). Это происходит, например, при активации симпатических вазомоторных нервных волокон.
