Сравнительная оценка параметров лазерной допплеровской флоуметрии кожи здоровых лиц при использовании аппаратов различной модификации

Цель – оценка отличий величин регистрируемых параметров перфузии двух конструктивно различных приборов ЛДФ в группе здоровых лиц трудоспособного возраста. Материалы и методы. В исследование вошли 53 условно здоровых добровольца (м/ж – 30/23) трудоспособного возраста (43±9 лет). Исследование микроциркуляции проводили в положении лежа на тыльной поверхности левого предплечья одновременно двумя приборами ЛДФ – ЛАКК-02 с оптоволоконным зондом передачи и приема данных и портативным анализатором ЛАЗМА-ПФ. Объем исследования – базальная перфузия, дыхательный констрикторный тест (ДП), констрикторный тест с венозной окклюзией (ВО), дилататорная проба с артериальной окклюзией (АО). Результаты. Относительно стационарного варианта,
портативный прибор демонстрирует статистически значимые различия, а именно, более высокие значения уровня тканевой перфузии ‒ 4,27 [3,82; 5,54] пф и 3,44 [3,03; 4,11] пф соответственно, а также амплитуды респираторно обусловленных колебаний кровотока 0,08 [0,06; 0,13] пф и 0,07 [0,06; 0,09] пф, и более низкие значения амплитуды пульсовых колебаний 0,22 [0,19; 0,26] пф и 0,26 [0,2; 0,31] пф и констрикторной активности микрососудов при ДП ‒ 21,5 % [19,2; 29,4] и 40 % [29; 51] и ВО ‒ 27 % [20; 33] и 47 % [42; 56] соответственно. Статистическая значимость различий значений (p<0,05) подтверждена методом однофакторного дисперсионного анализа One-way ANOVA. Для
более полного понимания полученных результатов было проведено численное моделирование распространения оптического излучения двух устройств в коже. Результаты моделирования показали, что зондируемый объем кожи
и глубина проникновения излучения у портативного прибора больше, чем у прибора с оптоволоконным зондом. Полученные результаты позволяют предположить преобладание венулярного звена микроциркуляторного русла кожи в формировании отраженного сигнала у портативного варианта прибора ЛДФ по сравнению с прибором с оптоволоконным зондом. Заключение. Длина волны и конструктивные особенности приборов ЛДФ оказывают влияние на результаты исследования ввиду разного диагностического объема кожи, что рекомендуется учитывать
в научно-клинической работе.

1. Черновицкая Ю.В. Цифровые технологии в медицине: специфика ответственности при их использовании // Научн. результат. Соц. и гуманит. исследования. ‒ 2020. ‒ Т. 6, № 4. ‒ С. 89–101.Doi: 10.18413/2408-932X-2020-6-4-0-10.

2. Дунаев А.В. Мультимодальная оптическая диагностика микроциркуляторно-тканевых систем организма человека: монография. – Старый Оскол: ТНТ, 2022. ‒ 440 с.

3. Цыганкова ЕА, Корнева ЮС. Применение спектроскопических методов в исследованиях новообразований в биологических тканях // Вестн. Смоленской гос. мед. акад. ‒ 2021. ‒ Т. 20, № 2. – С. 150–156. Doi: 10.37903/vsgma. 2021.2.21.

4. Потапова Е.В., Михайлова М.А., Королева А.К. и др. Мультипараметрический подход к оценке кожной микроциркуляции у пациентов дерматологического профиля (на примере псориаза) // Физиол. человека. – 2021. – Т. 47, № 6. – С. 33–42. Doi: 10.31857/S013116462105009X.

5. Филина М.А., Потапова Е.В., Маковик И.Н. и др. Функциональные изменения микроциркуляции крови в коже стопы при тепловых пробах у пациентов с сахарным диабетом // Физиол. человека. – 2017. – T. 43, № 6. – С. 95– 102. Doi: 10.1134/ s0362119717060020.

6. Потапова Е.В., Филина М.А., Козлов И.О. и др. Особенности локальной микроциркуляции крови у пациентов с псориазом // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2018. – Т. 17, № 3. – С. 58–64. Doi: 10.24884/1682-6655- 2018-17-3-58-64.

7. Loktionova YuI, Zharkikh EV, Mikhailova MA, Korolev AI, Dadaeva VA, Gorshkov AYu, Kim OT, Dunaev AV, Fedorovich AA, Zherebtsov EA. Detection of masked hypertension based on laser Doppler flowmeter measurements // Proc. SPIE. 2021;12192:121920V1. Doi: 10.1117/12.2626390.

8. Fedorovich AA, Loktionova YI, Zharkikh EV, Gorshkov AYu, Korolev AI, Dadaeva VA, Drapkina OM, Zherebtsov EA. Skin microcirculation in middle-aged men with newly diagnosed arterial hypertension according to remote laser Doppler flowmetry data // Microvasc Res. 2022;144:104419. Doi: 10.1016/j.mvr.2022.104419.

9. Loktionova YI, Zharkikh EV, Kozlov IO, Zherebtsov EA, Bryanskaya SA, Zherebtsova AI, Sidorov VV, Sokolovski SG, Dunaev AV, Rafailov EU. Pilot studies of age-related changes in blood perfusion in two different types of skin // Proc. SPIE. 2019;11065:110650S. Doi: 10.1117/12.2522968.

10. Loktionova YI, Zharkikh EV, Fedorovich AA, Mikhailova MA, Popova JA, Suvorov AV, Drapkina OM, Zherebtsov EA. Influence of the body position on skin blood microcirculation measured by wearable laser Doppler sensors // European Conference on Biomedical Optics (ECBO). Online only, 2021: ETu2A.31. Doi: 10.1117/12.2615015.

11. Локтионова Ю.И., Жарких Е.В., Жеребцова А.И. и др. Исследование возрастных и патологических особенностей параметров микрогемодинамики в норме и при сахарном диабете 2 типа с помощью носимых лазерных допплеровских флоуметров // Фундаментал. и прикладные проблемы техники и технологии. – 2019. – Т. 6, № 338. – С. 131–137.

12. Zharkikh EV, Loktionova, JuL, Zherebtsova AI, Tsyganova M, Zherebtsov EA, Tiselko A. Skin blood perfusion and fluorescence parameters in pregnant women with type 1 diabetes mellitus // 2021 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). St. Petersburg, IEEE, 2021:238–240. Doi: 10.1109/eexpolytech53083. 2021.9614885.

13. Zherebtsov EA, Zharkikh EV, Kozlov IO, Loktionova YI, Zherebtsova AI, Rafailov IE, Sokolovski SG, Sidorov VV, Dunaev AV, Rafailov EU. Wearable sensor system for multipoint measurements of blood perfusion: pilot studies in patients with diabetes mellitus // Proc. SPIE. 2019;11075:110791O. Doi: 10.1117/12.2526966.

14. Федорович А.А., Марков Д.С., Малишевский М.В. и др. Нарушения микроциркуляторного кровотока в коже предплечья в острую фазу COVID-19 по данным лазерной допплеровской флоуметрии // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2022. – Т. 20, № 3. – С. 56–63. Doi: 10.24884/1682-6655- 2022-21-3-56-63.

15. Zharkikh EV, Loktionova YuI, Fedorovich AA, Gorshkov AY, Dunaev AV. Assessment of Blood Microcirculation Changes after COVID-19 Using Wearable Laser Doppler Flowmetry // Diagnostics (Basel). 2023;13(5):920. Doi: 10. 3390/ diagnostics13050920.

16. Dunaev AV, Zherebtsov EA, Rogatkin DA, Stewart NA, Sokolovski SG, Rafailov EU. Substantiation of medical and technical requirements for noninvasive spectrophotometric diagnostic devices // J Biomed Optics. 2013;18(10):107009. Doi: 10.1117/1.jbo.18.10.107009.

17. Dremin V, Zherebtsov E, Bykov A, Popov A, Doronin A, Meglinski I. Influence of blood pulsation on diagnostic volume in pulse oximetry and photoplethysmography measurements // Appl Opt. 2019;58(34):9398–9405. Doi: 10.1364/AO.58. 009398.

18. Рогаткин Д.А., Дунаев А.В., Лапаева Л.Г. Метрологическое обеспечение методов и приборов неинвазивной медицинской спектрофотометрии // Мед. техника. – 2010. – № 2. – С. 31–36. Doi: 10.1007/s10527-010- 9157-x.

19. Дремин В.В. Аналитический обзор подходов к математическому моделированию флуоресценции биологических тканей // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2016. – Т 6, № 320. – С. 92–102.

20. Жарких Е.В. Моделирование диагностического объема для портативного устройства лазерной допплеровской флоуметрии // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2023. – № 1(357). – С. 140–148.

21. Doronin AV, Meglinski IV. Online Object Oriented Monte Carlo computational tool for the needs of biomedical optics // Biomed Opt Express. 2011;2(9):2461–2469. Doi: 10. 1364/boe.2.002461.

22. Dremin V, Zherebtsov E, Bykov A, Popov A, Doronin A, Meglinski I. Influence of blood pulsation on diagnostic volume in pulse oximetry and photoplethysmography measurements // Applied Optics. 2019;58(34):9398–9405. Doi: 10.1364/ao.58.009398.

23. Petrov GI, Doronin A, Whelan HT, Meglinski I, Yakovlev VV. Human tissue color as viewed in high dynamic range optical spectral transmission measurements // Biomed Opt Express. 2012;3(9):2154–2161. Doi: 10.1364/boe.3.002154.

24. Roggan A, Dorschel K, Minet O, Wolff D, Muller G. The optical properties of biological tissue in the near infrared wavelength range // Laser-Induced Interstitial Ther. 1995: 10–44.

25. Ding H, Lu JQ, Wooden WA, Kragel PJ, Hu X-H. Refractive indices of human skin tissues at eight wavelengths and estimated dispersion relations between 300 and 1600 nm // Phys Med Biol. 2006;51(6):1479–1489. Doi: 10.1088/0031- 9155/51/6/008.

26. Duck FA. Physical properties of tissues: a comprehensive reference book // Med Phys. 1991;18(4):834. Doi: 10.1118/1.596734.

27. Salomatina E, Jiang B, Novak, Yaroslavsky AN. Optical properties of normal and cancerous human skin in the visible and near-infrared spectral range // J Biomed Opt. 2006; 11(6):064026. Doi: 10.1117/1.2398928.

28. Mizeva IA, Potapova EV, Dremin VV, Zherebtsov EA, Mezentsev MA, Shuleptsov VV, Dunaev AV. Optical probe pressure effects on cutaneous blood flow // Clin. hemorheol Microcirc. 2019;72(3):259–267. Doi: 10.3233/ch-180459