microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2023-22-4-35-41microcirculation-1245Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ (КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)ORIGINAL ARTICLES (CLINICAL INVESTIGATIONS)Лазерная флоуметрия микроциркуляции крови пальца руки в зависимости от внешней температуры и положения конечностиLaser flowmetry of microcirculation of the finger depending on the external temperature and the limb positionhttps://orcid.org/0000-0002-9080-0057СкрипальАн. В.SkripalAn. V.

Скрипаль Анатолий Владимирович – д-р физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой медицинской физики

410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83

Skripal Anatoly V. – Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, head of the Department of Medical Physics

Saratov

https://orcid.org/0009-0009-9411-1740ФаркадАль-БадриFarkadAl-Badri

Аль-Бадри Фаркад – аспирант кафедры медицинской физики

410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83

Farkad Al-Badri – Postgraduate student of the Department of Medical Physics

Saratov

https://orcid.org/0000-0001-5835-9428МашковК. В.MashkovK. V.

Машков Константин Владимирович – аспирант кафедры медицинской физики

410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83

Mashkov Konstantin V. – Postgraduate student of the Department of Medical Physics

Saratov

https://orcid.org/0000-0002-4004-875XУсановА. Д.UsanovA. D.

Усанов Андрей Дмитриевич – канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры медицинской физики

410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83

Usanov Andrey D. – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the Department of Medical Physics

Saratov

АверьяновА. П.AveryanovA. P.

Аверьянов Андрей Петрович – д-р мед. наук, профессор кафедры пропедевтики детских болезней, детской эндокринологии и диабетологии

410012, г. Саратов, ул. Большая Казачья, д. 112

Averyanov Andrey P. – Doctor of Medical Sciences, Professor of the Department of Propaedeutics of Children’s Diseases, Pediatric Endocrinology and Diabetology

Saratov

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского»РоссияChernyshevsky Saratov State UniversityRussian FederationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный медицинский университет имени В. И. Разумовского»РоссияRazumovsky Saratov State Medical UniversityRussian Federation2023281220232243541Copyright © Скрипаль А.В., Фаркад А., Машков К.В., Усанов А.Д., Аверьянов А.П., 20232023Скрипаль А.В., Фаркад А., Машков К.В., Усанов А.Д., Аверьянов А.П.Skripal A.V., Farkad A., Mashkov K.V., Usanov A.D., Averyanov A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.microcirc.ru/jour/article/view/1245

Введение. Использование лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) позволяет оценить состояние и нарушения микроциркуляции крови, повышая качество диагностики различных сердечно-сосудистых заболеваний. Дополнительные функциональные пробы при лазерных флоуметрических измерениях используются для оценки состояния механизмов, регулирующих кровоток тканей. Цель. Выявление закономерностей изменения кровотока в микроциркуляторном русле при комбинировании постуральной пробы и изменения температуры воздуха. Материалы и методы. Исследование проведено на группе испытуемых из 20 человек, в которую входили в равном количестве девушки и юноши в возрасте 21–23 года, которые считались здоровыми и не имели сердечно-сосудистых заболеваний. Эксперимент проводился в два этапа, сначала в помещении с температурой воздуха 20±1 °С, затем при температуре воздуха 30±1 °С. Для оценки разницы в данных между положениями руки в рамках одного этапа исследования при одинаковой температуре был использован t-критерий Стьюдента для сравнения количественных переменных в двух зависимых выборках. Для оценки статистических различий в данных для одного и того же положения руки, но при разной температуре воздуха, был использован критерий Вилкоксона. При p<0,05 изменения считались статистически значимыми. У испытуемых измерялась величина микроциркуляции периферических кровеносных сосудов на фаланге пальца руки в трех положениях относительно уровня сердца с использованием портативного лазерного допплеровского флоуриметра «ЛАЗМА ПФ» (Россия). Результаты. Показано, что увеличение температуры окружающей среды приводит к увеличению разницы микроциркуляции периферических сосудов при изменении положения руки относительно уровня сердца. При нахождении человека в помещении с температурой 30±1 °C происходит дилатация сосудов и изменение их тонуса, чем объясняется возрастание значений микроциркуляции в относительных перфузионных единицах. Заключение. Результаты исследования показали увеличение статистически значимых отличий по t-критерию Стьюдента между различными положениями руки при увеличении температуры воздуха в помещении (p<0,0001). В сравнительной выборке между первым этапом (при температуре воздуха 20±1 °C) и вторым этапом исследования (при температуре воздуха 30±1 °C) были получены статистически значимые результаты (p<0,001) по критерию Вилкоксона для положения руки на уровне сердца и поднятой руки.

Introduction. The use of laser Doppler flowmetry (LDF) makes it possible to assess the condition and disorders of blood microcirculation, improving the quality of diagnosis of various cardiovascular diseases. Additional functional tests with laser flowmetric measurements are used to assess the state of the mechanisms that regulate the tissue blood flow. Objective. To identify patterns of blood flow changes in the microcirculatory bed when combining a postural test and a change in air temperature. Materials and methods. The study was conducted on a group of 20 subjects, which included an equal number of girls and boys aged 21–23 years, who were considered healthy and did not have cardiovascular diseases. The experiment was carried out in two stages: first in a room with an air temperature of 201 °C, then at 301 °C. To assess the difference in data between arm positions within the same study phase at the same temperature, the Student’s t-test was used to compare quantitative variables in two dependent samples. The Wilcoxon test was used to assess statistical differences in data for the same hand position but at different air temperatures. Changes were considered statistically significant at p<0.05. The subjects were measured the microcirculation of peripheral blood vessels on the phalanx of the finger in three positions relative to the level of the heart using a portable laser Doppler flowmeter LAZMA PF (Russia). Results. It is shown that an increase in ambient temperature leads to an increase in the difference in microcirculation of peripheral vessels when the arm position changes relative to the level of the heart. When a person is in a room with a temperature of 301 °C, dilation of blood vessels and changes in their tone occur, which explains the increase in microcirculation values in relative perfusion units. Conclusions. The results of the study showed an increase in statistically significant differences according to the Student’s t-test between the different hand positions with increasing room temperature (p<0.0001). In a comparative sample between the first stage (at an air temperature of 20±1 °C) and the second stage of the study (at an air temperature of 30±1 °C), statistically significant results (p<0.001) were obtained according to the Wilcoxon test for the hand position at the heart level and the raised arm.

микроциркуляцияпостуральная пробалазерная допплеровская флоуметрияпериферическое кровообращениеположение рукиmicrocirculationpostural testlaser Doppler flowmetryperipheral blood circulationhand positionReferencesЛевичева Е.Н., Каменская О.В., Логинова И.Ю. и др. Резервные возможности микроциркуляторного кровотока периферических тканей при циркуляторной гипоксии // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2012. – Т. 11, № 3. – С. 34–38.Levicheva EN, Kamenskaya OV, Loginova IYu, Klinkova AS, Bulatetskaya LM. Reserve capabilities of microcirculatory blood flow of peripheral tissues in circulatory hypoxia. Regional blood circulation and microcirculation. 2012;11(3);34-38. (In Russ.).Скедина М.А., Ковалева А.А., Дегтеренкова Н.В. Исследование церебральной гемодинамики и периферической микроциркуляции при проведении пассивной постуральной ортостатической пробы. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2018. – Т. 17, № 3. – С. 115–119.Skedina MA, Kovaleva AA, Degterenkova NV. Investigation of cerebral hemodynamics and peripheral microcirculation during a passive postural orthostatic test. Regional blood circulation and microcirculation. 2018;17(3):115-119. (In Russ.).Fedorovich AA, Loktionova YI, Zharkikh EV, Mikhailova MA, Popova JA, Suvorov AV, Zherebtsov EA. Body position affects capillary blood flow regulation measured with wearable blood flow sensors. Diagnostics. 2021;11(3):436. Doi: 10.3390/diagnostics11030436.Fedorovich AA, Loktionova YI, Zharkikh EV, Mikhailova MA, Popova JA, Suvorov AV, Zherebtsov EA. Body position affects capillary blood flow regulation measured with wearable blood flow sensors. Diagnostics. 2021;11(3):436. Doi: 10.3390/diagnostics11030436.Abraham P, Bourgeau M, Camo M, Humeau-Heurtier A, Durand S, Rousseau P, Mahe G. Effect of skin temperature on skin endothelial function assessment. Microvasc res. 2013; 88:56-60. Doi: 10.1016/j.mvr.2013.04.005.Abraham P, Bourgeau M, Camo M, Humeau-Heurtier A, Durand S, Rousseau P, Mahe G. Effect of skin temperature on skin endothelial function assessment. Microvasc res. 2013; 88:56-60. Doi: 10.1016/j.mvr.2013.04.005.Jonasson H, Fredriksson I, Pettersson A, Larsson M, Strömberg T. Oxygen saturation, red blood cell tissue fraction and speed resolved perfusion–a new optical method for microcirculatory assessment. Microvasc res. 2015;102:70-77. Doi: 10.1016/j.mvr.2015.08.006.Jonasson H, Fredriksson I, Pettersson A, Larsson M, Strömberg T. Oxygen saturation, red blood cell tissue fraction and speed resolved perfusion–a new optical method for microcirculatory assessment. Microvasc res. 2015;102:70-77. Doi: 10.1016/j.mvr.2015.08.006.Filina MA, Potapova EV, Makovik IN, Zharkih EV, Dremin VV, Zherebtsov EA, Muradyan VF. Functional changes in blood microcirculation in the skin of the foot during heating tests in patients with diabetes mellitus. Human Physiol. 2017;43:693-699. Doi: 10.1134/s0362119717060020.Filina MA, Potapova EV, Makovik IN, Zharkih EV, Dremin VV, Zherebtsov EA, Muradyan VF. Functional changes in blood microcirculation in the skin of the foot during heating tests in patients with diabetes mellitus. Human Physiol. 2017;43:693-699. Doi: 10.1134/s0362119717060020.Tesselaar E, Flejmer AM, Farnebo S, Dasu A. Changes in skin microcirculation during radiation therapy for breast cancer. Acta Oncologica. 2017;56(8):1072-1080. Doi: 10. 1080/0284186x.2017.1299220.Tesselaar E, Flejmer AM, Farnebo S, Dasu A. Changes in skin microcirculation during radiation therapy for breast cancer. Acta Oncologica. 2017;56(8):1072-1080. Doi: 10. 1080/0284186x.2017.1299220.Пономарева А.А. Традиционные и современные представления о кровоснабжении кожи // Журн. фунд. мед. и биол. – 2018. – № 2. – С. 34–44.Ponomareva AA. Traditional and modern ideas about the blood supply to the skin. J Fund Med Biol. 2018;(2):34-44. (In Russ.).Глазков А.А., Куликов Д.А., Древаль А.В. и др. Разработка способа диагностики нарушений микроциркуляции крови у больных сахарным диабетом методом лазерной допплеровской флоуметрии // Альм. клин. мед. – 2014. – № 31. – С. 7–10.Glazkov AA, Kulikov DA, Dreval AV, Kovaleva YuA, Shumsky VI, Rogatkin DA. Development of a method for diagnosing blood microcirculation disorders in patients with diabetes mellitus by laser Doppler flowmetry. Alm Clin Med. 2014;(31):7-10. (In Russ.).Glazkova PA, Kulikov DA, Glazkov AA, Terpigorev SA, Rogatkin DA, Shekhyan GG, Paleev FN. Reactivity of skin microcirculation as a biomarker of cardiovascular events. Pilot study. Clin Hemorheol Microcirc. 2021;78(3):247-257. Doi: 10.3233/ch-201016.Glazkova PA, Kulikov DA, Glazkov AA, Terpigorev SA, Rogatkin DA, Shekhyan GG, Paleev FN. Reactivity of skin microcirculation as a biomarker of cardiovascular events. Pilot study. Clin Hemorheol Microcirc. 2021;78(3):247-257. Doi: 10.3233/ch-201016.Hodges GJ, Del Pozzi AT. Noninvasive examination of endothelial, sympathetic, and myogenic contributions to regional differences in the human cutaneous microcirculation. Microvasc res. 2014;93:87-91. Doi: 10.1016/j.mvr.2014. 04.002.Hodges GJ, Del Pozzi AT. Noninvasive examination of endothelial, sympathetic, and myogenic contributions to regional differences in the human cutaneous microcirculation. Microvasc res. 2014;93:87-91. Doi: 10.1016/j.mvr.2014. 04.002.Sorelli M, Stoyneva Z, Mizeva I, Bocchi L. Spatial heterogeneity in the time and frequency properties of skin perfusion. Physiol Measur. 2017;38(5):860. Doi: 10.1088/13616579/aa5909.Sorelli M, Stoyneva Z, Mizeva I, Bocchi L. Spatial heterogeneity in the time and frequency properties of skin perfusion. Physiol Measur. 2017;38(5):860. Doi: 10.1088/13616579/aa5909.Roustit M, Blaise S, Millet C, Cracowski JL. Reproducibility and methodological issues of skin post-occlusive and thermal hyperemia assessed by single-point laser Doppler flowmetry. Microvasc res. 2010;79(2):102-108. Doi: 10. 1016/j.mvr.2010.01.001.Roustit M, Blaise S, Millet C, Cracowski JL. Reproducibility and methodological issues of skin post-occlusive and thermal hyperemia assessed by single-point laser Doppler flowmetry. Microvasc res. 2010;79(2):102-108. Doi: 10. 1016/j.mvr.2010.01.001.Roustit M, Cracowski JL. Assessment of endothelial and neurovascular function in human skin microcirculation. Trends Pharmacol Sci. 2013;34(7):373-384. Doi: 10.1016/j. tips.2013.05.007.Roustit M, Cracowski JL. Assessment of endothelial and neurovascular function in human skin microcirculation. Trends Pharmacol Sci. 2013;34(7):373-384. Doi: 10.1016/j. tips.2013.05.007.Charkoudian N, Morrison SF. Physiology of thermoregulation: central and peripheral mechanisms. In Primer on the Autonomic Nervous System. 4th ed. Academic Press, 2023: 315-321. Doi: 10.1016/B978-0-323-85492-4.00104-6.Charkoudian N, Morrison SF. Physiology of thermoregulation: central and peripheral mechanisms. In Primer on the Autonomic Nervous System. 4th ed. Academic Press, 2023: 315-321. Doi: 10.1016/B978-0-323-85492-4.00104-6.Christen S, Delachaux A, Dischl B, Golay S, Liaudet L, Feihl F, Waeber B. Dose-dependent vasodilatory effects of acetylcholine and local warming on skin microcirculation. J cardiovasc pharmacol. 2004;44(6):659-664. Doi: 10.1097/00005344-200412000-00006.Christen S, Delachaux A, Dischl B, Golay S, Liaudet L, Feihl F, Waeber B. Dose-dependent vasodilatory effects of acetylcholine and local warming on skin microcirculation. J cardiovasc pharmacol. 2004;44(6):659-664. Doi: 10.1097/00005344-200412000-00006.Cracowski JL, Roustit M. Human skin microcirculation. Compr Physiol. 2020;10(3):1105-1154. Doi: 10.1002/ cphy.c190008.Cracowski JL, Roustit M. Human skin microcirculation. Compr Physiol. 2020;10(3):1105-1154. Doi: 10.1002/ cphy.c190008.Федорович А.А. Функциональное состояние регуляторных механизмов микроциркуляторного кровотока в норме и при артериальной гипертензии по данным лазерной допплеровской флоуметрии // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2010. – Т. 9, № 1. – С. 49–60.Fedorovich AA. Functional state of regulatory mechanisms of microcirculatory blood flow in normal and arterial hypertension according to laser Doppler flowmetry. Regional blood circulation and microcirculation. 2010;9(1):49-60. (In Russ.). Doi: 10.24884/1682-6655-2010-9-1-49-60.Федорович А.А. Микрососудистое русло кожи человека как объект исследования // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2017. – Т. 16, № 4. – С. 11–26.Fedorovich AA. Microcirculation of the human skin as an object of research. Regional blood circulation and microcirculation. 2017;16(4):11-26. (In Russ.). Doi: 10.24884/1682-6655-2017-16-4-11-26.Глазкова П.А., Терпигорев С.А., Куликов Д.А. и др. Пути повышения диагностической значимости метода лазерной допплеровской флоуметрии при оценке кожной микроциркуляции у пациентов с артериальной гипертензией // Артериальная гипертензия. – 2019. – Т. 25, № 1. – С. 74–83.Glazkova PA, Terpigorev SA, Kulikov DA, Ivanova NA, Glazkov AA. Ways to increase the diagnostic significance of the laser Doppler flowmetry method in assessing skin microcirculation in patients with arterial hypertension. Arterial hypertension. 2019;25(1):74-83. (In Russ.). Doi: 10. 18705/1607-419X-2019-25-1-74-83.Gavish L, Hoffer O, Rabin N, Halak M, Shkilevich S, Shayovitz Y, Weizman G, Haim O, Gavish B, Gertz D, Ovadia-Blechman Z. Microcirculatory response to photobiomodulation–why some respond and others do not: a randomized controlled study. Lasers Surg Med. 2020;52(9):863-872. Doi: 10.1002/lsm.23225.Gavish L, Hoffer O, Rabin N, Halak M, Shkilevich S, Shayovitz Y, Weizman G, Haim O, Gavish B, Gertz D, OvadiaBlechman Z. Microcirculatory response to photobiomodulation–why some respond and others do not: a randomized controlled study. Lasers Surg Med. 2020;52(9):863-872. Doi: 10.1002/lsm.23225.Bonetti PO, Pumper GM, Higano ST, Kuvin JT, Lerman A. Noninvasive identification of patients with early coronary atherosclerosis by assessment of digital reactive hyperemia. JAAC. 2004;44(11):2137-2141. Doi: 10.1016/j.jacc.2004.08.062.Bonetti PO, Pumper GM, Higano ST, Kuvin JT, Lerman A. Noninvasive identification of patients with early coronary atherosclerosis by assessment of digital reactive hyperemia. JAAC. 2004;44(11):2137-2141. Doi: 10.1016/j.jacc.2004.08.062.Hellmann M, Roustit M, Cracowski JL. Skin microvascular endothelial function as a biomarker in cardiovascular diseases? Pharmacol Rep. 2015;67(4):803-810. Doi: 10. 1016/j.pharep.2015.05.008.Hellmann M, Roustit M, Cracowski JL. Skin microvascular endothelial function as a biomarker in cardiovascular diseases? Pharmacol Rep. 2015;67(4):803-810. Doi: 10. 1016/j.pharep.2015.05.008.Levy BI, Schiffrin EL, Mourad JJ, Agostini D, Vicaut E, Safar ME, Struijker-Boudier HA. Impaired tissue perfusion: a pathology common to hypertension, obesity, and diabetes mellitus. Circulation. 2008;118(9):968-976. Doi: 10.1161/ circulationaha.107.763730.Levy BI, Schiffrin EL, Mourad JJ, Agostini D, Vicaut E, Safar ME, Struijker-Boudier HA. Impaired tissue perfusion: a pathology common to hypertension, obesity, and diabetes mellitus. Circulation. 2008;118(9):968-976. Doi: 10.1161/ circulationaha.107.763730.Hultman M, Larsson M, Strömberg T, Henricson J, Iredahl F, Fredriksson I. Flowmotion imaging analysis of spatiotemporal variations in skin microcirculatory perfusion. Microvasc Res. 2023;146:104456. Doi: 10.1016/j.mvr.2022.104456.Hultman M, Larsson M, Strömberg T, Henricson J, Iredahl F, Fredriksson I. Flowmotion imaging analysis of spatiotemporal variations in skin microcirculatory perfusion. Microvasc Res. 2023;146:104456. Doi: 10.1016/j.mvr.2022.104456.Fredriksson, I, Larsson M, Strömberg T, Iredahl F. Vasomotion analysis of speed resolved perfusion, oxygen saturation, red blood cell tissue fraction, and vessel diameter: novel microvascular perspectives. Skin Res Technol. 2022; 28(1):142-152. Doi: 10.1111/srt.13106.Fredriksson, I, Larsson M, Strömberg T, Iredahl F. Vasomotion analysis of speed resolved perfusion, oxygen saturation, red blood cell tissue fraction, and vessel diameter: novel microvascular perspectives. Skin Res Technol. 2022; 28(1):142-152. Doi: 10.1111/srt.13106.Melsens K, Van Impe S, Paolino S, Vanhaecke A, Cutolo M, Smith V. The preliminary validation of laser Doppler flowmetry in systemic sclerosis in accordance with the OMERACT filter: a systematic review. In Seminars in arthritis and rheumatism. 2020;50(2):321-328. Doi: 10.1016/j.semarthrit.2019.08.007.Melsens K, Van Impe S, Paolino S, Vanhaecke A, Cutolo M, Smith V. The preliminary validation of laser Doppler flowmetry in systemic sclerosis in accordance with the OMERACT filter: a systematic review. In Seminars in arthritis and rheumatism. 2020;50(2):321-328. Doi: 10.1016/j.semarthrit.2019.08.007.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.