Капиллярное кровообращение, или циркуляция крови в мелких сосудах, играет ключевую роль в тканевом обмене веществ. Общее количество капилляров в теле человека превышает несколько миллиардов. Сбои в работе этой разветвленной системы могут приводить, например, к инсульту или мигрени. Однако механизмы координации работы капилляров до сих пор до конца не изучены. Для этого сегодня ученые стараются предложить новые неинвазивные методы. Одним из них стал метод оптической плетизмографии, предложенный учеными из Санкт-Петербурга, Казани и Финляндии.
Плетизмография позволяет графически регистрировать изменения объема кровотока под влиянием нагрузок, чтобы оценить состояние сосудов. Как правило, этот метод используют для оценки общего кровотока, однако ученым удалось создать систему регистрации локального капиллярного кровообращения. Для этого они использовали зеленые светодиоды, видеокамеру с поляризационной фильтрацией и специальное программное обеспечение. Когда эритроциты освещают зеленым светом, они меняют поляризацию отраженной волны. Камера регистрирует только этот измененный сигнал и по нему отслеживает, где эритроцитов больше всего. В этом месте интенсивность кровотока усиливается за счет открытия дополнительных капилляров.
Эффективность нового метода ученые проверили в эксперименте по изучению капиллярного кровообращения при мигрени. В ходе эксперимента проверялась гипотеза о том, что нервная регуляция капиллярного кровообращения у людей, страдающих мигренями, отличается от нормы. Чтобы выяснить, так ли это, ученые накладывали добровольцам на кожу перцовые пластыри. Содержащееся в них вещество, капсаицин, возбуждает нервные окончания и стимулирует у здоровых людей равномерное открытие дополнительных капилляров для усиления кровотока.
«Мы обнаружили, что у страдающих мигренью отклик на капсаицин неравномерный. Это может быть свидетельством сбоев в молекулярных механизмах регуляции кровотока. Однако, прежде чем делать выводы, нужно глубже исследовать этот вопрос. Теперь в наших руках есть эффективный инструмент для такой работы. 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», – рассказывает Алексей Камшилин, сотрудник Международного научно-технического центр «Вычислительная оптика, фотоника и визуализация изображений» Университета ИТМО.
Исследования кровообращения при мигренях в Университете ИТМО ведутся уже давно. Но, по словам ученых, созданная система диагностики капиллярного кровотока универсальна и может быть использована не только при исследовании мигреней. Она также подходит для изучения инсультов или диабета, а при объединении системы с эндоскопом, можно исследовать кровообращение внутренних органов. Кроме того, метод может быть перспективен для мониторинга кровоснабжения коры головного мозга при проведении неврологических операций.
Работа поддержана грантом РНФ №15–15-20012
Статья: Novel capsaicin-induced parameters of microcirculation in migraine patients revealed by imaging photoplethysmography. Alexei A. Kamshilin et al.The Journal of Headache and Pain, 18th June, 2018.
