microcirculationРегионарное кровообращение и микроциркуляцияRegional blood circulation and microcirculation1682-66552712-9756Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1682-6655-2013-12-1-76-82microcirculation-823Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLES (CLINICAL INVESTIGATIONS)Восстановление спектра колебаний кровотока из спектра колебаний температуры пальцев рук, дисперсия температурного сигнала в биотканиRestoration of the blood flow oscillations spectrum through the finger temperature analysis and dispersion of the temperature signal in the biotissueСагайдачныйА. А.SagaidachnyiA. A.andsag@yandex.ruСкрипальА. В.SkripalA. V.SkripalAV@info.sgu.ruФоминА. В.FominA. V.89050344175@bk.ruУсановД. А.UsanovD. A.UsanovDA@info.sgu.ruСаратовский государственный университет им. Н. Г. ЧернышевскогоРоссияSaratov State UniversityRussian Federation2013300320131217682Copyright © Сагайдачный А.А., Скрипаль А.В., Фомин А.В., Усанов Д.А., 20132013Сагайдачный А.А., Скрипаль А.В., Фомин А.В., Усанов Д.А.Sagaidachnyi A.A., Skripal A.V., Fomin A.V., Usanov D.A.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/823

Исследованы возможности восстановления спектра колебаний кровотока пальцев по результатам измерений колебаний температуры кожи. Температурные измерения выполнялись методом динамической термографии, колебания кровотока оценивались по огибающей пульсовых волн фотоплетизмограммы. Для восстановления спектра колебаний кровотока использовалась модель, устанавливающая связь колебаний кровотока с температурной динамикой. Разложение сигналов в спектр выполнялось с помощью вейвлет-анализа с базовым вейвлетом Морле (Morlet). В результате установлено, что рассмотренный способ восстановления спектра колебаний кровотока позволяет с помощью тепловизионных измерений контролировать колебания кожного кровотока как в эндотелиальном (0,005-0,02 Гц), так и в нейрогенном диапазонах (0,02-0,05 Гц); скорость распространения температурного сигнала в биоткани увеличивается с ростом частоты сигнала, т. е. присутствует дисперсия температурной волны. Приведенные результаты формируют основу температурных методов бесконтактного контроля колебаний кожного кровотока.

Possibilities of the finger blood flow spectrum restoration through the analysis of the temperature oscillations have been investigated. Temperature measurements have been performed by dynamic thermography method; blood flow has been estimated from the envelope of the photoplethysmography pulse waves. Model, established the blood flow and the temperature oscillations relationships, has been used to restoration of the blood flow oscillations spectrum. Time-frequency spectral decomposition was carried out by means of the wavelet analysis, using the Morlet wavelet function. As a result of investigation, it was established that viewed method of the blood flow spectrum restoration allows to monitor of the blood flow oscillations in endothelial (0.005-0.02 Hz) as well as in neurogenic (0.02-0.05 Hz) frequency band. Velocity of propagation of the temperature signal in a biotissue increased with the frequency, i.e. it is appears dispersion of the thermal wave. Presented results create the basis of the non-contact temperature methods of the skin blood flow estimation.

колебания температурыколебания кровотокатермографияфотоплетизмографиякорреляциядисперсияtemperature oscillationsblood flow oscillationsthermographyphotoplethysmographycorrelationdispersionReferencesКороновский А. А., Храмов А. Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: Физматлит., 2003. 176 с.Короновский А. А., Храмов А. Е. Непрерывный вейвлетный анализ и его приложения. М.: Физматлит., 2003. 176 с.Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 600 с.Лыков А. В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 600 с.Усанов Д. А. и др. Взаимосвязь колебаний температуры и кровотока пальцев рук // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2012. Т. 11. № 2 (42). С. 37-42.Усанов Д. А. и др. Взаимосвязь колебаний температуры и кровотока пальцев рук // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2012. Т. 11. № 2 (42). С. 37-42.Усанов Д. 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. и др. Оценка функционального состояния кровеносных сосудов по анализу температурной реакции на окклюзионную пробу // Саратов. науч.-мед. журн. 2009. № 4. С. 554-558.Флейшман, А. Н. Вариабельность ритма сердца и медленные колебания гемодинамики: нелинейные феномены в клинической практике. Новосибирск: СО РАН, 2009. 194 с.Флейшман, А. Н. Вариабельность ритма сердца и медленные колебания гемодинамики: нелинейные феномены в клинической практике. Новосибирск: СО РАН, 2009. 194 с.Bandrivskyy A. et al. Wavelet phase coherence analysis: application to skin temperature and blood flow. // Cardiovascular engineering: an international journal. 2004. Vol. 4. № 1. P. 89-93.Bandrivskyy A. et al. Wavelet phase coherence analysis: application to skin temperature and blood flow. // Cardiovascular engineering: an international journal. 2004. Vol. 4. № 1. P. 89-93.Bornmyr S. et al. Skin temperature changes in skin blood flow monitored with Doppler flowmetry and imaging: methodological study in normal humans // Clinic. Physiology. 1997. Vol. 1. № 1. P. 71-81.Bornmyr S. et al. Skin temperature changes in skin blood flow monitored with Doppler flowmetry and imaging: methodological study in normal humans // Clinic. Physiology. 1997. Vol. 1. № 1. P. 71-81.Burton A. C. A study of the adjustment of peripheral vascular tone to the requirement of the regulation of body temperature / A. C. Burton, R. M. Taylor // Am. J. Physiol. 1940. Vol. 129. P. 566-577.Burton A. C. A study of the adjustment of peripheral vascular tone to the requirement of the regulation of body temperature / A. C. Burton, R. M. Taylor // Am. J. Physiol. 1940. Vol. 129. P. 566-577.Ley O., Deshpande C. V. Comparison of two mathematical models for the study of vascular reactivity // Computers in Biology and Medicine. 2009. Vol. 39. № 7. P. 579-589.Ley O., Deshpande C. V. Comparison of two mathematical models for the study of vascular reactivity // Computers in Biology and Medicine. 2009. Vol. 39. № 7. P. 579-589.Love, T. J. Thermography as an indicator of blood perfusion. // Annals New York Academy of Science 1980. № 335. P. 429-437.Love, T. J. Thermography as an indicator of blood perfusion. // Annals New York Academy of Science 1980. № 335. P. 429-437.Shitzer A. et al. Lumped-parameter tissue temperature-blood perfusion model of a cold-stressed fingertip // Journal of Appl. Physiol. 1996. Vol. 80. P. 1829-1834.Shitzer A. et al. Lumped-parameter tissue temperature-blood perfusion model of a cold-stressed fingertip // Journal of Appl. Physiol. 1996. Vol. 80. P. 1829-1834.Shusterman V., Anderson K. P., Barnea O. Spontaneous temperature oscillations in normal human subjects // Am. J. Regul. Integr. Comp. Physiol. 1997. Vol. 273. P. 1173-1181.Shusterman V., Anderson K. P., Barnea O. Spontaneous temperature oscillations in normal human subjects // Am. J. Regul. Integr. Comp. Physiol. 1997. Vol. 273. P. 1173-1181.Stikbakke E., Mercer B. J. An Infrared thermographic and Doppler flowmetric investigation of skin perfusion in the forearm and finger tipflowing a short period ofvascular stasis // Thermology international. 2008. Vol. 18. № 3. P. 107-111.Stikbakke E., Mercer B. J. An Infrared thermographic and Doppler flowmetric investigation of skin perfusion in the forearm and finger tipflowing a short period ofvascular stasis // Thermology international. 2008. Vol. 18. № 3. P. 107-111.Stoner H. B. et al. Relationships between skin temperature and perfusion in the arm and leg // Clin. Physiology. 1991. Vol. 1. № 1. P. 27-40.Stoner H. B. et al. Relationships between skin temperature and perfusion in the arm and leg // Clin. Physiology. 1991. Vol. 1. № 1. P. 27-40.Trafford J., Lafferty K. What does photoplethysmography measure? // Medical and biological engineering and computing. 1984. Vol. 22. P. 479-480.Trafford J., Lafferty K. What does photoplethysmography measure? // Medical and biological engineering and computing. 1984. Vol. 22. P. 479-480.Tuchin V. V. Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnosis. 2nd ed. Bellingham, WA: SPIEPress, 2007. 882p.Tuchin V. V. Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnosis. 2nd ed. Bellingham, WA: SPIEPress, 2007. 882p.

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