Методы регистрации параметров гемодинамики

Неинвазивные методы регистрации артериального давления
Аускультативный метод
Прослушивание «тонов Короткова» (1905)
1 – подогреваемый столик;
2 – манжета, надетая на хвост крысы;
3 – буферная емкость; 4 – манометр;
5 – резиновая груша; 6 – угольный датчик;
7 – усилитель; 8 – осциллограф.
Измерение давления крови в хвостовой артерии у бодрствующих крыс
Николай Сергеевич Коротков

Revd Stephen Hales - 1733 г.

Измерение АД через имплантированный катетер
(в сонной или бедренной артерии)
Катетеры для имплантации:
В бедренную артерию
В бедренную вену
В яремную вену

Динамика восстановления циркадианных колебаний ЧСС и АД после имплантации радиотелеметрического датчика
Радиотелеметрическая регистрация артериального давления у мышей
Whitesall, Steven E., Janet B. Hoff, Alan P. Vollmer, and Louis G. D’Alecy.
Am J Physiol Heart Circ Physiol 286: H2408–H2415, 2004
Телеметрическая регистрация артериального давления
Принцип метода

Непрерывная регистрация артериального давления у человека методом разгруженной артерии («volume clamp», J. Penaz, 1973)
Прибор PORTAPES
Давление
в баллоне
Регистри-руемый сигнал (пропорцио-нален объему крови в артериях)
Без компенсации
(давление в баллоне постоянно)
При наличии компенсации

Измерение минутного объема сердца
Принцип Фика
Метод разведения индикатора
Измерение минутного объема сердца

Минутный объем
сердца (л/мин)
МО = УО×ЧСС
Частота сердечных сокращений (уд/мин)
Ударный
объем
(мл/
сокращение)
Монотонно растет (может увеличиваться в 5 раз по сравнению с состоянием покоя)
Монотонно растет
(торможение вагусных, усиление симпатических влияний)
Растет
(усиление симпатических влияний),
но затем перестает расти, несмотря на симпатическую стимуляцию:
при высокой ЧСС сердце не успевает наполняться кровью
Интенсивность нагрузки
(% от максимального потребления О2)
Увеличение производительности сердца в организме происходит за счет изменения частоты сердцебиений и ударного объема
Изменения показателей работы сердца при физической работе на велоэргометре с возрастающей мощностью

Определение размеров сердца (ударного объема) с помощью метода ультразвуковой эхографии
(УЗИ сердца)
Изменение диаметра левого желудочка от удара к удару сердца (М-режим)
Расширение полости левого желудочка
у мышей после хирургического сужения аорты
УЗИ—изображение сердца человека
Мышь дикого типа (гипертрофия сердца)
Мышь, нокаутная по гену допамин-β-гидроксилазы (гипертрофии нет)
5 мм
0.5 с
Исходно 4 нед. 8 нед.
После сужения аорты
«Tip» катетер для одновременного измерения давления крови и объема желудочка сердца
допамин-β-гидроксилаза – фермент синтеза адреналина и норадреналина

Измерение объемной скорости кровотока (окклюзионная плетизмография)
Метод окклюзионной плетизмографии основан на регистрации прироста объема части тела (или органа)
после окклюзии вен, нарушающей отток крови.
Исследуемая часть тела (например палец) герметизируется в специальном сосуде. Проксимально от исследуемой части тела накладывают манжету. Вначале регистрируют исходную плетизмограмму, на которой видны колебания объема, связанные с пульсовым кровенаполнением органа. Затем в манжете создают давление 20 мм рт.ст. и вновь записывают плетизмограмму. На фоне венозной окклюзии происходит увеличение объема исследуемой части тела, поскольку сохраняется артериальный приток крови.
Скорость прироста объема во время окклюзии отражает объемную скорость кровотока в органе.
Ее определяют, вычисляя прирост объема Н за время t : Q[мл/мин] = H[мл] / t[мин]
давление 20 мм рт.ст.
Плетизмограмма пальца
Манжета
20 мм рт.ст
Герметичный сосуд
К системе измерения объема

В основе метода лежит физический эффект Допплера, суть которого состоит в изменении частоты посланных ультразвуковых волн при перемещении среды, от которой они отражаются. В сосуде ультразвуковые волны отражаются
от частиц крови, изменение частоты волн напрямую зависит от скорости кровотока:
Fd – сдвиг частоты
F0 – частота излучения
F1 – принимаемая частота
V – линейная скорость кровотока
α – угол между вектором скорости кровотока и направлением ультразвукового пучка
с – скорость распространения ультразвуковых волн в среде (в крови)
Измерение линейной скорости кровотока (ультразвуковая Допплеровская флоуметрия)
Garcia JN, Pedersen NP, Nalivaiko E, Blessing WW. Tail artery blood flow measured by chronically implanted Doppler ultrasonic probes in unrestrained conscious rats. J Neurosci Methods. 2001 Jan 15;104(2):209-13.
Схема имплантации датчика на хвостовую артерию крысы
Вид с вентральной поверхности хвоста
Запись скорости кровотока в хвостовой артерии бодрствующей крысы
Изменение скорости кровотока при двукратном легком постукивании по крышке клетки
Скорость кровотока
в хвостовой артерии
Скорость кровотока
в верхней брыжеечной артерии

Измерение объемной скорости кровотока
(transit-time ультразвуковая флоуметрия)
Датчик, имплантированный на сонной артерии крысы
www.transonic.com
Лигатура
Общая сонная арт.
Датчик
Запись объемной скорости кровотока
в общей сонной артерии у бодрствующей крысы
С помощью двух передатчиков/приемников (transducers) ультразвук пропускается сначала в «по ходу» тока крови, а затем – в противоположном направлении. Разница во времени прохождения сигнала с прямом и обратном направлении пропорциональна объемной скорости кровотока в сосуде.
Принцип измерения скорости кровотока с помощью датчика, расположенного на артерии

http://www.transonic.com/research/animalstudies/smallanimalcardiovascular/mouse
Видеозапись доступна по адресу:

Тоническая активность вегетативной нервной системы
Благодаря тонической активности влияние вегетативных нервов на органы-мишени может не только увеличиваться, но и уменьшаться («двунаправленная регуляция»)

Артериальное
давление
(мм рт.ст.)
Нервная
активность
(мкВ)
Интегрированная
нервная
активность
(мкВ)
Симпатическая активность, зарегистрированная
у бодрствующего кролика с помощью электродов, имплантированных на почечный нерв
Malpas S.C. Progress in Neurobiology 1998, 56, 65-96
«Дыхательные колебания»

Mano T. Japan J Physiol 1998, 48, 99-114
Схема регистрации симпатической активности у человека методом микронейрографии
Нервы, используемые
для регистрации:
малоберцовый ;
большеберцовый;
срединный;
лучевой;
лицевой;
тройничный;
межреберные

Критерии выявления «мышечной» и «кожной» симпатической активности
Стимулы, вызывающие похлопывание по мышце, легкое касание кожи
афферентную импульсацию ее растяжение
в этом нервном пучке
Характеристики разрядов пачки, синхронные с пульсом нет пульсовой модуляции
зависит от уровня АД слабо или совсем не зависит от уровня АД
усиливается при повышении усиливается во время ориентировочной реакции
давления в грудной полости (при резких звуках, освещении и др.)
(«натуживании») пачки импульсов сопровождаются снижением
кожного кровотока или потоотделением
«Мышечная» «Кожная»
Микроэлектрод
«Мышечный» пучок
«Кожный» пучок
Поперечный разрез нерва

Артериальное
давление
(мм рт.ст.)
Нервная
активность
(мкВ)
Интегрированная
нервная
активность
(мкВ)
«Мышечная» симпатическая нервная активность,
зарегистрированная в большеберцовом нерве
Mano T. Japan J Physiol 1998, 48, 99-114
Фильтрация
500-5000 Гц
Постоянная
времени 0,1 с

Iwase et al. Physiologist 1987, 30, S62-S63
Изменения «мышечной» симпатической активности и
частоты сердцебиений при пассивном ортостатическом тесте
(регистрация в большеберцовом нерве)

Изменения «мышечной» симпатической активности, частоты
сердцебиений и артериального давления при погружении стоящего человека в воду до пупка и до плеч
(регистрация в большеберцовом нерве при вертикальном положении тела)
Miwa et al. Acta Physiol Scand 1996, 158, 15-20.