microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2017-16-3-31-40microcirculation-125Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLES (CLINICAL INVESTIGATIONS)Анализ временной производной температурной реакции пальцев рук на плечевую окклюзию и ее взаимосвязь с параметрами гемодинамикиAnalysis of time derivative of the temperature response of fingers on the brachial occlusion and its relationship with hemodynamic parametersСагайдачныйАндрей АлександровичSagaidachnyiA. A.andsag@yandex.ruФоминАндрей ВладимировичFominA. V.89050344175@bk.ruСаратовский государственный университет им. Н. Г. ЧернышевскогоРоссияSaratov State UniversityRussian Federation2017300920171633140Copyright © Сагайдачный А.А., Фомин А.В., 20172017Сагайдачный А.А., Фомин А.В.Sagaidachnyi A.A., Fomin A.V.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/125

Цель исследования - анализ временной производной температурной реакции фаланг пальцев на плечевую окклюзию и установление взаимосвязи параметров температурной динамики с параметрами гемодинамики. Материал и методы. Для анализа реакции на окклюзионную пробу использовались методы динамической термографии и фотоплетизмографии (ФПГ). Проанализированы параметры температурной реакции на окклюзию в группе из 60 здоровых испытуемых. Для установления взаимосвязи температурной динамики с периферической гемодинамикой использовалась модель Шитцера. Результаты исследования. Введена группа параметров, описывающая температурную реакцию пальцев на окклюзионную пробу. Показано, что время достижения максимума производной температуры во время постокклюзии соответствует максимуму объемного кровотока. Предложен коэффициент симметрии, характеризующий кривую гемодинамической реакции сосудов конечности на резкое восстановление кровотока после снятия окклюзии. Установлена аналогия параметров динамики температуры с параметрами гемодинамики. Выводы. Для сопоставления температурных колебаний кожи с результатами оценки периферической гемодинамики целесообразно использовать не сигнал температуры, а его первую производную. Использование температурных параметров, выражаемых в градусах, создает условия для развития количественного подхода к описанию гемодинамической реакции на окклюзионную пробу. Результаты исследования вносят вклад в развитие неинвазивных методов диагностики эндотелиальной дисфункции как предвестника атеросклероза.

Objective. The aim of the study was to analyze the time derivative of temperature response of finger phalanges to brachial occlusion and to establish the relationship between the parameters of temperature dynamics and hemodynamic parameters. Materials and methods. To analyze the response to the occlusion, the methods of dynamic thermography and photoplethysmography (PPG) were used. The parameters of the temperature reaction on occlusion in a group of 60 healthy subjects were analyzed. The Shitzer model was used to establish the relationship between temperature dynamics and peripheral hemodynamics. Results. Parameters describing the temperature response of the fingers on occlusion were introduced. It is shown that the time to reach the maximum of the temperature derivative during post-occlusion corresponds to the maximum of the volumetric blood flow. A coefficient of symmetry is proposed that characterizes the curve of the hemodynamic response of the extremity vessels to a sharp restoration of blood flow after removal of the occlusion. The parameters of temperature dynamics paralleled to the changes in hemodynamic parameters. Conclusions. To compare the results of temperature measurements and results of optical methods of blood flow estimation it is advisable to use not the temperature signal but its first derivative. The use of temperature parameters, expressed in degrees, creates the conditions for the development of a quantitative approach to the description of the hemodynamic response to occlusion. The results of the study contribute to the development of noninvasive methods of diagnosing endothelial dysfunction as a harbinger of atherosclerosis.

окклюзионная пробафотоплетизмографиятермографиямодель Шитцеравременная производнаяпараметры гемодинамикиocclusion testphotoplethysmographythermal imagingShitzer modeltime derivativehemodynamic parametersReferencesАзизов Г. А. Функциональные пробы в оценке степени нарушений микроциркуляции при заболеваниях сосудов нижних конечностей // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2006. Т. 5. № 1. С. 37-43.Азизов Г. А. Функциональные пробы в оценке степени нарушений микроциркуляции при заболеваниях сосудов нижних конечностей // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2006. Т. 5. № 1. С. 37-43.Воловик М. Г., Киселев Д. В., Полевая С. А. и др. Влияние многократной локальной ишемии на температурный режим и микроциркуляцию кожи кисти у человека // Физиология человека. 2015. Т. 41. № 4. С. 100-109.Воловик М. Г., Киселев Д. В., Полевая С. А. и др. Влияние многократной локальной ишемии на температурный режим и микроциркуляцию кожи кисти у человека // Физиология человека. 2015. Т. 41. № 4. С. 100-109.Дунаев А. В. и др. Исследование возможностей тепловидения и методов неинвазивной медицинской спектрофотометрии в функциональной диагностике // Фундамент. и прикладные проблемы техники и технологии. 2010. Т. 2. № 6. 284 с.Дунаев А. В. и др. Исследование возможностей тепловидения и методов неинвазивной медицинской спектрофотометрии в функциональной диагностике // Фундамент. и прикладные проблемы техники и технологии. 2010. Т. 2. № 6. 284 с.Жарких Е. В., Жеребцова А. И., Маковик И. Н. и др. Возможности исследования изменений амплитуд колебаний кожного кровотока с помощью адаптивного вейвлетанализа при проведении окклюзионных проб // Фундамент. и прикладные проблемы техники и технологии. 2015. Т. 314. № 6. С. 114-121.Жарких Е. В., Жеребцова А. И., Маковик И. Н. и др. Возможности исследования изменений амплитуд колебаний кожного кровотока с помощью адаптивного вейвлетанализа при проведении окклюзионных проб // Фундамент. и прикладные проблемы техники и технологии. 2015. Т. 314. № 6. С. 114-121.Крупаткин А. И., Сидоров В. В. Лазерная доплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. М.: Медицина, 2005. 256 с.Крупаткин А. И., Сидоров В. В. Лазерная доплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. М.: Медицина, 2005. 256 с.Попечителев Е. П., Чащин А. В. Исследование процессов периферического кровообращения верхней конечности //Вестник новых мед. технол. 2006. № 1.Попечителев Е. П., Чащин А. В. Исследование процессов периферического кровообращения верхней конечности //Вестник новых мед. технол. 2006. № 1.Протопопов А. А., Усанов Д. А., Аверьянов А. П. и др. Состояние микроциркуляторного русла у детей с сахарным диабетом 1-го типа //Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2012. № 2. С. 22-27.Протопопов А. А., Усанов Д. А., Аверьянов А. П. и др. Состояние микроциркуляторного русла у детей с сахарным диабетом 1-го типа //Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2012. № 2. С. 22-27.Сагайдачный А. А., Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Фомин А. В. Электротепловая аналогия свойств кожи и фильтра низких частот: взаимосвязь колебаний температуры и кожного кровотока в области конечностей // Математ. биол. и биоинформатика. 2014. Т. 9. № 2. С. 309-318.Сагайдачный А. А., Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Фомин А. В. Электротепловая аналогия свойств кожи и фильтра низких частот: взаимосвязь колебаний температуры и кожного кровотока в области конечностей // Математ. биол. и биоинформатика. 2014. Т. 9. № 2. С. 309-318.Сагайдачный А. А., Скрипаль А. В., Фомин А. В., Усанов Д. А. Восстановление спектра колебаний кровотока из спектра колебаний температуры пальцев рук, дисперсия температурного сигнала в биоткани // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. № 1. С. 76-82.Сагайдачный А. А., Скрипаль А. В., Фомин А. В., Усанов Д. А. Восстановление спектра колебаний кровотока из спектра колебаний температуры пальцев рук, дисперсия температурного сигнала в биоткани // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. № 1. С. 76-82.Тихонова И. В., Танканаг А. В., Чемерис Н. К. Возрастные особенности динамики амплитуд колебаний кровотока кожи в процессе постокклюзионной реактивной гиперемии // Физиол. человека. 2010. Т. 35. № 2. С. 114-120.Тихонова И. В., Танканаг А. В., Чемерис Н. К. Возрастные особенности динамики амплитуд колебаний кровотока кожи в процессе постокклюзионной реактивной гиперемии // Физиол. человека. 2010. Т. 35. № 2. С. 114-120.Тихонова И. В., Танканаг А. В., Чемерис Н. К. Динамика амплитуд колебаний периферического кровотока в процессе развития постокклюзионной реактивной гиперемии у условно-здоровых добровольцев // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2009. Т. 1. № 29. С. 31-35.Тихонова И. В., Танканаг А. В., Чемерис Н. К. Динамика амплитуд колебаний периферического кровотока в процессе развития постокклюзионной реактивной гиперемии у условно-здоровых добровольцев // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2009. Т. 1. № 29. С. 31-35.Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Протопопов А. А., Сагайдачный А. А. и др. Оценка функционального состояния кровеносных сосудов по анализу температурной реакции на окклюзионную пробу // Саратов. науч.-мед. журн. 2009. № 4. С. 554-558.Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Протопопов А. А., Сагайдачный А. А. и др. Оценка функционального состояния кровеносных сосудов по анализу температурной реакции на окклюзионную пробу // Саратов. науч.-мед. журн. 2009. № 4. С. 554-558.Федорович А. А. Неинвазивная оценка вазомоторной и метаболической функции микрососудистого эндотелия в коже человека // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. Т. 12. № 2. С. 15-25.Федорович А. А. Неинвазивная оценка вазомоторной и метаболической функции микрососудистого эндотелия в коже человека // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2013. Т. 12. № 2. С. 15-25.Abdul Ghani S. et al. Remote ischemic preconditioning triggers changes in autonomic nervous system activity: implications for cardioprotection // Physiological Reports. 2017. Vol. 5. № 3. P. E13085.Abdul Ghani S. et al. Remote ischemic preconditioning triggers changes in autonomic nervous system activity: implications for cardioprotection // Physiological Reports. 2017. Vol. 5. № 3. P. E13085.Ahmadi N., Hajsadeghi F., Gul K. et al. Vascular function measured by fingertip thermal reactivity is impaired in patients with metabolic syndrome and diabetes mellitus // The Journal of Clinical Hypertension. 2009. Vol. 11. № 11. P. 678-684.Ahmadi N., Hajsadeghi F., Gul K. et al. Vascular function measured by fingertip thermal reactivity is impaired in patients with metabolic syndrome and diabetes mellitus // The Journal of Clinical Hypertension. 2009. Vol. 11. № 11. P. 678-684.Akhtar M. W., Kleis S. J., Metcalfe R. W., Naghavi M. Sensitivity of digital thermal monitoring parameters to reactive hyperemia // J. of Biomechanical Engineering. 2010. Vol. 132. № 5. P. 051005.Akhtar M. W., Kleis S. J., Metcalfe R. W., Naghavi M. Sensitivity of digital thermal monitoring parameters to reactive hyperemia // J. of Biomechanical Engineering. 2010. Vol. 132. № 5. P. 051005.Celermajer D. S., Sorensen K. E., Gooch V. M. et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis // The Lancet. 1992. Vol. 340. № 8828. P. 1111-1115.Celermajer D. S., Sorensen K. E., Gooch V. M. et al. Non-invasive detection of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis // The Lancet. 1992. Vol. 340. № 8828. P. 1111-1115.Fronek A., Johansen K., Dilley R. B. & Bernstein E. F. Ultrasonographically monitored postocclusive reactive hyperemia in the diagnosis of peripheral arterial occlusive disease // Circulation. 1973. Vol. 48. № 1. P. 149-152.Fronek A., Johansen K., Dilley R. B. & Bernstein E. F. Ultrasonographically monitored postocclusive reactive hyperemia in the diagnosis of peripheral arterial occlusive disease // Circulation. 1973. Vol. 48. № 1. P. 149-152.Gorbach A. M., Wang H., Wiedenbeck B. et al. Functional Assessment of Hand Vasculature Using Infrared and Laser Speckle Imaging // Proc. SPIE. 2009. 7169 7169191-19.Gorbach A. M., Wang H., Wiedenbeck B. et al. Functional Assessment of Hand Vasculature Using Infrared and Laser Speckle Imaging // Proc. SPIE. 2009. 7169 7169191-19.Gul K. M., Ahmadi N., Wang Z. et al. Digital thermal monitoring of vascular function: a novel tool to improve cardiovascular risk assessment // Vascular Medicine. 2009. Vol. 14. № 2. P. 143-148.Gul K. M., Ahmadi N., Wang Z. et al. Digital thermal monitoring of vascular function: a novel tool to improve cardiovascular risk assessment // Vascular Medicine. 2009. Vol. 14. № 2. P. 143-148.Ley O., Dhindsa M., Sommerlad S. M. et al. Use of temperature alterations to characterize vascular reactivity // Clin. physiology andfunctional imaging. 2011. Vol. 31. № 1. P. 66-72.Ley O., Dhindsa M., Sommerlad S. M. et al. Use of temperature alterations to characterize vascular reactivity // Clin. physiology andfunctional imaging. 2011. Vol. 31. № 1. P. 66-72.Naghavi M., Yen A. A., Lin A. W. New Indices of Endothelial Function Measured by Digital Thermal Monitoring of Vascular Reactivity: Data from 6084 Patients Registry // Int. journ. of vascular medicine. 2016.Naghavi M., Yen A. A., Lin A. W. New Indices of Endothelial Function Measured by Digital Thermal Monitoring of Vascular Reactivity: Data from 6084 Patients Registry // Int. journ. of vascular medicine. 2016.Roustit M., Blaise S., Millet C. & Cracowski J. L. Reproducibility and methodological issues of skin post-occlusive and thermal hyperemia assessed by single-point laser Doppler flowmetry // Microvascular research. 2010. Vol. 79. № 2. Р. 102-108.Roustit M., Blaise S., Millet C. & Cracowski J. L. Reproducibility and methodological issues of skin post-occlusive and thermal hyperemia assessed by single-point laser Doppler flowmetry // Microvascular research. 2010. Vol. 79. № 2. Р. 102-108.Sagaidachnyi A. A., Usanov D. A., Skripal A. V., Fomin A. V. Skin blood flow as the first time derivative of the temperature: spectral approach to the bloodflow estimation in hands // Proc. SPIE 9031, Saratov Fall Meeting 2013: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XV; and Laser Physics and Photonics XV, 903108. Jan. 30, 2014.Sagaidachnyi A. A., Usanov D. A., Skripal A. V., Fomin A. V. Skin blood flow as the first time derivative of the temperature: spectral approach to the bloodflow estimation in hands // Proc. SPIE 9031, Saratov Fall Meeting 2013: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XV; and Laser Physics and Photonics XV, 903108. Jan. 30, 2014.Sagaidachnyi А. А., Skripal A. V., Fomin A. V., Usanov D. A. Determination of the amplitude and phase relationships between oscillations in skin temperature and photoplethysmography - measured bloodflow in fingertips // Physiological measurement. 2014. Vol. 35. № 2. P. 153-166.Sagaidachnyi А. А., Skripal A. V., Fomin A. V., Usanov D. A. Determination of the amplitude and phase relationships between oscillations in skin temperature and photoplethysmography - measured bloodflow in fingertips // Physiological measurement. 2014. Vol. 35. № 2. P. 153-166.Shitzer A., Stroschein L. A., Gonzalez R. R., Pandolf K. B. Lumped-parameter tissue temperature-blood perfusion model of a cold-stressed fingertip // Journ. of Appl. Physiol. 1996. Vol. 80. P. 1829-1834.Shitzer A., Stroschein L. A., Gonzalez R. R., Pandolf K. B. Lumped-parameter tissue temperature-blood perfusion model of a cold-stressed fingertip // Journ. of Appl. Physiol. 1996. Vol. 80. P. 1829-1834.Thijssen D. H., Black M. A., Pyke K. E. et al. Assessment of flow-mediated dilation in humans: a methodological and physiological guideline // Am. Journ. of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2011. Vol. 300. № 1. Р. H2-H12.Thijssen D. H., Black M. A., Pyke K. E. et al. Assessment of flow-mediated dilation in humans: a methodological and physiological guideline // Am. Journ. of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2011. Vol. 300. № 1. Р. H2-H12.Tikhonova I. V., Tankanag A. V., Chemeris N. K. Time-amplitude analysis of skin blood flow oscillations during the post-occlusive reactive hyperemia in human // Microvascular. Research. 2010. Vol. 80. № 1. Р. 58-64.Tikhonova I. V., Tankanag A. V., Chemeris N. K. Time-amplitude analysis of skin blood flow oscillations during the post-occlusive reactive hyperemia in human // Microvascular. Research. 2010. Vol. 80. № 1. Р. 58-64.Vainer B. G., Markel A. L. Systemic vascular response to brachial arteries crossclamping may prognosticate the outcome of remote ischemic preconditioning // Medical hypotheses. 2015. Vol. 84. № 4. Р. 298-300.Vainer B. G., Markel A. L. Systemic vascular response to brachial arteries crossclamping may prognosticate the outcome of remote ischemic preconditioning // Medical hypotheses. 2015. Vol. 84. № 4. Р. 298-300.Webb R. C., Bonifas A. P., Behnaz A. et al. Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization ofhuman skin // Nature Materials. 2013. Vol. 12. P. 938-944.Webb R. C., Bonifas A. P., Behnaz A. et al. Ultrathin conformal devices for precise and continuous thermal characterization ofhuman skin // Nature Materials. 2013. Vol. 12. P. 938-944.Yvonne-Tee G. B., Rasool A. H., Halim A. S., Rahman A. R. Reproducibility of different laser Doppler fluximetry parameters of postocclusive reactive hyperemia in human forearm skin // J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 2005. Vol. 52. P. 286-292.Yvonne-Tee G. B., Rasool A. H., Halim A. S., Rahman A. R. Reproducibility of different laser Doppler fluximetry parameters of postocclusive reactive hyperemia in human forearm skin // J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 2005. Vol. 52. P. 286-292.

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