Новый метод наблюдения за кровотоком позволяет эффективно оценить состояние мельчайших кровеносных сосудов.

Нет нужды напоминать, сколь важны для нас здоровые кровеносные сосуды. Но обычно, когда речь заходит о проблемах с сосудами, мы представляем себе артерии и вены, и совершенно забываем про мелкие капилляры, которые и глазу-то не видны. Однако именно капилляры доносят кровь до всех участков тканей и органов.

Эритроцит, протискивающийся сквозь отверстие в стенке капилляра. (Фото: K. Csaba / Flickr.com) 

Прототип и обновленная версия устройства для оптической плетизмографии. (Фото: пресс-служба Университета ИТМО)

Общее количество капилляров в теле человека превышает несколько миллиардов, и стоит ли удивляться, что сбои в этой разветвленной системы могут приводить к неприятностям разной степени тяжести, от мигрени до инсульта.

В то же время до сих не так много известно о том, как координируется работа капиллярной сети – во многом потому, что здесь не хватает адекватных методов исследования. Тем не менее, такие методы постепенно появляются, и один из них описан в недавней статье в The Journal of Headache and Pain. Речь об оптической плетизмографии, которую разработали сотрудники Университета ИТМО, Казанского государственного медицинского университета, Университета Восточной Финляндии и ряда других научных центров.

Сама по себе плетизмография – метод не новый, ее суть – в измерении тех или иных физических параметров, которые меняются в живой ткани в зависимости от кровотока; а по особенностям кровотока можно оценить и состояние сосудов.

Исследователям удалось создать такую разновидность плетизмографии, которая позволяла бы видеть локальные изменения в капиллярном кровообращении. Для этого использовали зеленые светодиоды, видеокамеру с поляризационной фильтрацией и специальное программное обеспечение. Когда эритроциты освещают зеленым светом, они меняют поляризацию отраженной волны. Камера регистрирует только такой измененный сигнал и по нему отслеживает, где эритроцитов больше всего – здесь, значит, интенсивность кровотока усилилась за счет открытия дополнительных капилляров.

Эффективность нового способа измерять локальный капиллярный кровоток подтвердили в экспериментах с людьми, страдающими от мигреней. По одной из гипотез при мигренях нарушается нервная регуляция кровообращения в капиллярах. Чтобы выяснить, так ли оно или не так, добровольцам на кожу накладывали перцовые пластыри: содержащийся в перце жгучий алкалоид капсаицин возбуждает нервные окончания, и у здоровых людей вслед за этим равномерно открываются дополнительные капилляры для усиления кровотока – что, в свою очередь, можно увидеть с помощью оптической плетизмографии

Но у больных мигренью, как говорит Алексей Камшилин, сотрудник Международного научно-технического центра «Вычислительная оптика, фотоника и визуализация изображений» Университета ИТМО, отклик на капсаицин был неравномерный – возможно, из-за сбоев в молекулярных механизмах регуляции кровотока.

Если капилляры открываются неравномерно, значит, кровообращение будет с особенностями. Однако как именно такие особенности кровообращения связаны с мигренью, предстоит выяснить в дальнейших экспериментах. Главное, что теперь в руках у исследователей есть эффективный инструмент, чтобы изучать капиллярную сеть. По словам Алексея Камшилина, «новая оптика позволяет одновременно оценить большой участок поверхности и всего за 30 секунд съемки получить информацию о динамике распределения эритроцитов во всем поле видимости. Обычные датчики не дали бы такого результата».

Новый метод годится не только для изучения мигрени: с его помощью также можно наблюдать за капиллярами у больных с инсультом или диабетом, а если добавить еще и эндоскоп, то можно исследовать кровообращение внутренних органов. Кроме того, метод может пригодиться для мониторинга кровоснабжения коры головного мозга во время неврологических операций.

Работа поддержана грантом Российского научного фонда.

По материалам пресс-службы Университета ИТМО