2.6 Методика расчёта комплексных параметров гемодинамики и тканевого дыхания

Совместное применение методов ЛДФ, ОТО и ПО с результатами вейвлет- анализа ЛДФ- и ОТО-сигналов позволяет проводить расчёт и анализ комплексных параметров микроциркуляторного русла и тканевого дыхания: показателя экстрак­ции кислорода (OE),скорости потребления кислорода (OC),венозной сатурации (SvO2),величины нутритивного кровотока (Imnutr),показателя шунтирования (BI),а также величин эндотелиального (ЭТ), нейрогенного (НТ), миогенного тонусов (МТ) (Приложение В.

Как было отмечено в параграфах 1.2 и 1.7, микроциркуляторное русло пред­ставляет собой сложный анатомо-физиологический комплекс, который находится под многоуровневым контролем различных механизмов регуляции. На рисунке 2.8 представлена схема строения микроциркуляторного русла и локализация компо­нентов тонуса микрососудов, которые регулируют приток крови в нутритивное русло (капилляры), а также соотношение нутритивного и шунтового путей крово­тока [15].

Рисунок 2.8 - Схема строения микроциркуляторного русла и локализация компонентов регуляции тонуса микрососудов

Показатель экстракции кислорода рассчитывается по данным вейвлет-анализа ОТО-сигналов и значения S_aO₂ c канала ПО согласно формуле:

где S_vO₂- сатурация венозной крови;

S_aO₂- сатурация артериальной крови.

Для определения значения сатурации венозной крови анализируются резуль­таты спектрального анализа ОТО-сигналов. Если отношение амплитуды колебаний кровотока в сердечном и дыхательном диапазонах больше 1, то есть A_c/ A_d> 1, са­турация венозной крови рассчитывается как:

где S_tO₂- тканевая сатурация.

В случае резонанса колебаний в общем миогенном или дыхательных диапа­зонах, сатурация венозной крови рассчитывается как:

где BI- показатель шунтирования:

где A, A- амплитуды колебаний в нейрогенном и миогенных диапазонах, опре­деляемые по результатам вейвлет-анализа ОТО-сигналов.

Скорость потребления кислорода рассчитывается на основании анализа ЛДФ- сигналов и рассчитанного ранее значения венозной сатурации:

где I_mnutr- доля нутритивного кровотока в общем кровотоке (рисунок 2.8):

где I- показатель микроциркуляции крови;

BI- показатель шунтирования, рассчитываемый по ЛДФ-сигналам и, в свою очередь, по формуле:

Составляющая BI₁рассчитывается по формуле (2.9) с применением данных ЛДФ. В случае выраженного увеличения амплитуды эндотелиальных колебаний, при расчёте показателя шунтирования амплитуда колебаний (А_н) заменяется на ам­плитуду колебаний (А_э).

Составляющая BI₂учитывается при расчёте BI, если BI₂ ≥ 1, и рассчитыва­ется как:

где A_nacc- максимальная амплитуда колебаний кровотока, связанная с колебани­ями сердечного или дыхательного генеза;

А_м - наибольшее значение амплитуды колебаний кровотока в миогенном диапазоне.

Эндотелиальный, нейрогенный и миогенный тонусы рассчитываются с учё­том данных ЛДФ следующим образом:

где σ - среднеквадратическое отклонение I_m.

Как известно, процесс переноса кислорода из внешней среды в организме че­ловека состоит из трёх основных этапов: лёгочного дыхания, транспорта газов кро­вью и тканевого (внутреннего) дыхания [12, 15].

Первый этап включает конвекционный транспорт в лёгочные альвеолы (вен­тиляция) и диффузию кислорода из альвеол в кровь лёгочных капилляров. Второй этап - конвекционный перенос кислорода кровью к тканевым микрососудам, фор­мирующим поверхность диффузии для кислорода. Третий этап - непосредствен­ную диффузию кислорода из микрососудов в ткани и достижение им митохондрий клеток, а также биохимическую реакцию с цитохромной системой митохондрий для синтеза АТФ [15].

При исследовании микроциркуляторного русла особое внимание уделяется оценке транспорта газов кровью и тканевому дыханию. Расчёт и анализ предлагае­мых комплексных параметров делает возможным проведение оценки данных про­цессов. Так, параметры OEи ОС определяют величину фракций кислорода, кото­рые удаляются из артериальной крови путём диффузии в ткань, а также характери­зуют состояние поверхности микрососудистого русла мельчайших артериол и ка­пилляров, участвующих в процессе диффузии кислорода. Анализ параметров S_aO₂, S_vO2и StO2позволяет оценить долю фракций кислорода в артериальной, венозной и смешанной крови, а анализ I_mnutrи BI- соотношение шунтового и внешунтового

(нутритивного) путей кровотока и долю вклада каждого из путей в общий кровоток (рисунок 2.8).

Проведение анализа данных параметров совместно с анализом колебатель­ных компонент тонусов микрососудов позволяет выявить внутренние механизмы микроциркуляторного русла, участвующие в регуляции кровотока и оказывающие непосредственное влияние на транспорт газов кровью и тканевое дыхание, а также оценить их вклад.

2.6