Способ определения кинематической вязкости крови в сосудах микроциркуляторного модуля

 

Изобретение относится к области гистофизиологических исследований микроциркуляции и может найти применение при определении параметров кинематической вязкости крови одновременно во всех микрососудах изучаемого микроциркуляторного модуля морфологического образования. Цель изобретения - повышение точности, упрощение и расширение возможностей определения параметров кинематической вязкости во всех микрососудах , составляющих микроциркуляторный модуль. При биомикроскопии микроциркуляторного русла изучаемого образования определяют параметр динамической вязкости и плотности пробы артериальной крови Изобретение относится к области техники (методов) гистофизиологических исследований и может найти применение для определение значений кинематической вязкости крови в сосудах микроциркуляторного модуля - дискретной структурно-функциональной единице микроциркуляторного русла (МЦР), состоящей из ансамбля микрососудов: артериол, прекапилляров, капилляров, посткапилляров, венул, из крупной доступной артерии; параллельно производят микрофотосъемку интересующего микроциркуляторного модуля, по увеличенными микрофотограммам находят крупную артериолу и, измеряя диаметры просветов ее микрососудов в бифуркациях, находят бифуркацию, у которой хотя бы один микрососуд имеет диаметр менее 100 мкм. От этой бифуркации начинают последовательно вести измерения диаметров просветов всех микрососудов модуля и углов между осями этих микрососудов бифуркациях , затем по установленным формулам последовательно рассчитывают параметры кинематической вязкости крови во всех микрососудах изучаемого микроциркуляторного модуля: v J-; dt sin рз di sin da sin pi da sin (pi vi i i CO с где vi, vz, vj - кинематическая вязкость крови в сосудах диаметром соответственно di и в его бифуркации диаметрами d2 и da; p, (/%., рз - углы между осями микрососудов соответственно с диаметрами di и da, d2 и da; da и di, ju - динамическая вязкость; рплотность пробы крови из крупной артерии. артериоло-венулярных анастомозов, функционирующих как единое целое и обеспечивающих кровообращение в определенном микрорегионе. Известен двухэтапный способ определения кинематической вязкости крови в сосудах МЦР: 1/ определяют динамическую вязкость крови в сосудах МЦР при помощи реоскопа Schmid Schonbein H., Wells R.- Bibl.anat (Basel), 1969, v.10, p.45-51. Цит з

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s G 01 N 33/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

6 4 о 4, Ю

:фа

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834487/14 (22) 05.06.90 (46) 07.10.92, Бюл, ¹ 37 (71) Смоленский государственный медицинский институт (72) В,А,Глотов (56) Чернух А.М., Александров П.Н. и Алексеев О.В. Микроциркуляция, М.: Медицина, 1984, с.76 — 78, 234 — 249. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ КРОВИ В СОСУДАХ

МИКРОЦИРКУЛЯТОРНОГО МОДУЛЯ (57) Изобретение относится к области гистофизиологических исследований микроциркуляции и может найти применение при определении параметров кинематической вязкости крови одновременно во всех микрососудах изучаемого микроциркуляторного модуля морфологического образования. Цель изобретения — повышение точности, упрощение и расширение возможностей определения параметров кинематической вязкости во всех микрососудах, составляющих микроциркуляторный модуль. При биомикроскопии микроциркуляторного русла изучаемого образования определяют параметр динамической вязкости и плотности пробы артериальной крови

Изобретение относится к области техники (методов) гистофизиологических исследований и может найти применение для определенйя значений кинематической вязкости крови в сосудах микроциркуляторного модуля — дис <ретной структурно-функциональной единице микроциркуляторного русла (МЦР), состоящей из ансамбля микрососудов: артериол, прекапилляров, капилляров, посткапилляров, венул, 5U 1 767424 A 1 из крупной доступной артерии; параллельно производят микрофотосъемку интересующего микроциркуляторного модуля, по увеличенными микрофотограммам находят крупную артериолу и, измеряя диаметры просветов ее микрососудов в бифуркациях, находят бифуркацию, у которой хотя бы один микрососуд имеет диаметр менее 100 мкм. От этой бифуркации начинают последовательно вести измерения диаметров просветов всех микрососудов модуля и углов между осями этих микрососудов бифуркациях, затем по установленным формулам последовательно рассчитывают параметры кинематической вязкости крови во всех микрососудах изучаемого и микроциркуляторного модуля: т1 = р

d1 sin .. б1 sin 1

1 2 = . >1 1 3 = . 1 1 б2 sin (Щ бз sin 02 где м1, э2, из — кинематическая вязкость крови в сосудах диаметром соответственно d1 и в его бифуркации диаметрами бг и бз; р1, б2, 3 — углы между осями микрососудов соответственно с диаметрами б1 и d2 d2 и бз, бз и d1, è —; р— плотность пробы крови из крупной артерии. артериоло-венулярных анастомозов, функционирующих как единое целое и обеспечивающих кровообращение в определенном микрорегионе.

Известен двухэтапный способ определения кинематической вязкости крови в сосудах МЦР: 1/ определяют динамическую вязкость крови в сосудах МЦР при помощи

peocKona (Schmid Schonbein H., Wells R.—

"Bibl,anat."(Basel), 1969, ч.10, р,45 — 51. Цит, 1767424

О.В. Мик о и к ля ия.— по Чернух А.М., Александров П.Н., Алексеев Алексеев О.В. Микро ир, -Ч.: М кроциркуляция, — .: едиикроциркуляция. — М,: Медицина, цина, 1984, -с.76 — 78,), что позволяет опрпрекажущуюся/

8, — с.76 — 78), которыи позволяет осуще- делить динамическую /к ствлять прямое микроскопическое наблю- вязкость пробы кро крови, взятои из доступной дение кровотока в сосудах МЦР при 5 артерии; увеличениях микроскопа в 60 — 400 раз в 2/ при помощи а е и и помощи ареометра определяют условиях градиента скорости сдвига слоев плотность этой проб от06 о1 380 и про ы крови и по формуле от, до, 0 с при одновременном изме- /1/ рассчитывают кинематическую вязрении напряжения сдвига;

2/ зн кость артериальной к о

/ зная динамическую вязкость крови 10 Недостаткомэтогоспособаявляетсято,,и. и плотность крови р в сосудах МЦР, рас- что он не позволяет определить кинематисчитывают кинематическую вязкость крови ческую вязкость крови в сос ах МЦР ю по формуле как проба крови, полученная непосредственно из сосудов МЦР, в условиях экстерV1 = -, 15 нальной вискозиметрии имеетусредненную

Р вязкость, близкую к вязкости венозной крови и не соответствует вязкости этой же кроНедостатком этого способа является то, ви в сосудах МЦР, что он позволяет определить динамическую Цель изобретения — определение киневязкость крови в единичном сосуде МЦР, 20 матической вязкости крови в сосудах микроИзмерение динамической вязкости крови циркуляторного модуля (дискретной во всех сосудах МЦР микрорегиона будет структурно-функциональнойединицеМЦР), растянуто во времени, При этом, чем время используя закономерность, устанавливаюизмерения больше, тем меньше результаты щую связь между конфигурациями бифуркасоответствуютдинамической вязкости кро- 25 ций сосудов МЦР и кинематической ви в этих сосудах на момент начала иссле- вязкостью крови в этих сосудах(Глотов B.À. дования, так как установлено, что вязкость Анатомия бифуркаций сосудов микроциркукрови в разных сосудах МЦР варьирует в ляторного русла /Заключительный отчет широких пределах fLipowsky Н.Н„Zweifach М 02890059153/. — Сборник рефератов НИР

B,W. Methods for the simultaneous measure- 30 и OKP. Серия 5: Биология, Биотехнология., ment of pressure differentials and flow in 1990, Ъ1, -с.21.)

single unbranched vessels...-Microvasc.Res, Поставленная цель достигается тем, что

1977, vol,14 N 13, vo... р.345 — 361. Цит. по Руко- в известном способе определения кинемаводство по физиологии. Физиология крово- тической вязкости артериа об а ения, Физи л о ращения, Физиология сосудистой 35 гласно изобретению, с целью определения системы, — Л.: Наука, 1984, -с,200.) и не кинематической вязкости крови в сосудах постоянна во времени (Чернух А.М„Алек- микроциркуляторного модуля одновременсандров П.Н., Алексеев О,B. Микроциркуля- но получают микрофотограмму сос дов ция, — М.: Медицина, 1984, -c.234 — 249.) МЦР с интересующим модулем, производят

Плотность крови в сосудах МЦР также варь- 40 замеры параметров бифуркаций сосудов ирует в широких пределах и непостоянна во МЦР, а затем по установленным зависимовремени, поэтому определение кинематиче- стям между парамет . б ф рами. ифуркаций и кикостью артериальной ской вязкости крови даже в единичном со- нематической вязко ь суде МЦР представляет сложную крови определяют кинематическую вязтехническую задачу, связанную с решением 45 кость крови во всех сосудах микроциркуляпроблемы одновременного определения торного модуля. динамической вязкости и плотности крови в Сущность способа заключается в следуэтом сосуде, которая в настоящее время ющей последовательности действий: еще не решена. 1, При биомикроскопии МЦР какого-лироизводят микрофотосьИзвестен двухэтапный способ опреде- 50 бо микрорегиона прои ления кинематической вязкости артериаль- емку интересующего участка МЦР и вязк ной крови: 1/ определяют динамическую одновременно делают забор проб ость крови путем экстернальной виско- альной крови из любой ост пн и про ы артеризимет ии с пом р мощью специальных прибо- 2. Методами экстернальной вискозиров — капиллярн ых либо ротационных 55 метрии определяют динамическую вязкость вискозиметров (Руководство по физиоло- пробы артериа гии, Фи льнои крови, ареометоом onгии, изиология кровообращения. Физио- ределяют плотност б сть этои пробы, затем по логия сосудистой системы. — Л,; Наука, 1984, формуле /1/ ра

-с,77 — 84 Ч ссчитывают кинематическую

-с, —; ернух А.М., Александров П, Н „вязкость артериальной крови, 1767424

V1 =- -: р

d1 з|п уг = —, v1, d2 sin p>

d1, з п р1

1З=— V1, d3 sin pz

МЦР— микроциркуляторных модулях, от бифуркации к бифурк; сии.

Пример. Пусть при биомикроскопии

МЦР некоторого 11икрорегиона получена микрофотограмма микроциркуляторного 5 модуля, состоящего из 5 бифуркаций А, В, С, D, Е, имеющих параметры; бифуркация А = d1() = 30 мкм, бг() = (1)

= 34 мкм, d3()-" 4 мкм, (р1() = 125о, щ(2,3) 143о р (, ) 92о. бифуркация В - d1 = 35 мкм, d2 = 15 (2)

= 37 мкм, d3() = 16 мкм, p1() = 120о, p(4 5) = 126о p(2 5) = 114о, 20 бифуркация С вЂ” d1(3) = 4 мкм, е (9) = 35 мкм, d3(40 мкм, о1Р = 120о, (9,10) 120о (3,10) 120о, бифуркация D - с)1() = 16 мкм, d2() =

= 16 мкм, d3(") = 16мкм, p1() = 120о, 30

„,.2(1) = 120 (" = 120 бифуркация Е = с(1() = 35 мкм, бг(") =

=16 мкм, d3() = 28 мкм, p1(1 9) = 130о, 35 (щ() = 13QO рЗ(9) = 1 00о

Пусть методами зкстернальной вискозиметрии для пробы артериальной крови,.40 взятой одновременно с микрофотосъемкой, установлена кинематическая вязкость артериальной крови, равная 5 усл. ед.(условная единица).

Пусть сосуд 1 бифуркации А является 45 артериолой и ответвляется от бифуркации, подчиняющейся правилам Ру, для которой справедлива система уравнений /2/.

По формулам /3/ рассчитывают кинематическую вязкость последовательно в би- 50 фуркациях А, В, С, 0, Е, Получаем следующие значения кинематической вязкости; для бифуркации А: v1(= 5 усл.ед., >2 (1) (г) .= 7,32 усл.ед., v3(= 51,05 cn,eä.; 55 для бифуркации В: v1 ) = 7,32 усл.ед., >г ) = 7,6 усл,ед., юз ) = 16,66 усл,ед.; для бифуркации С: v1(= 51,05 усл.ед., (з)

Рг(9) = 5,83 усл,ед„v3(10) = 5,10 усл.ед.; для бифуркации 0: м1() = 16,66 усл.ед., v2() = 16,66 усл,epÄ v3Р = 16,66 усл.ед.; для бифуркации Е: v1() =- 5,83 усл.ед., эг(7) = 16,39 усл.ед„v3(8) = 7,29 усл.ед, Таким образом, рассчитаны значения кинематической вязкости во всех сосудах микроциркуляторного модуля.

Предлагаемый способ обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известными, Способ позволяет определять кинематическую вязкость крови одновременно во всех сосудах микроциркуляторного модуля на определенный момент времени по параметрам бифуркаций сосудов МЦР и кинематической вязкости артериальной крови, что имеет важное значение в изучении гистофизиолоческих процессов в системе микроциркуляции, Формула изобретения

Способ определения кинематической вязкости крови в сосудах микроциркуляторного модуля, включающий биомикрофотографирование сосудов и определение параметров динамической вязкости и плотности крови из крупной артерии, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности способа, на увеличенной микрофотограмме определяют сосуд диаметром

100 мкм и менее и его бифуркацию, измеряют диаметры просветов и углы между осями по часовой стрелке от ветви предыдущей бифуркации и кинематическую вязкость измеряют по формулам где v1, v2, v3 — кинематическая вязкость крови в сосуде диаметром соответственно d1 и в его бифуркации диаметрами d2 и d3; р1, (щ, р — углы между осями микрососудов соответственно с диаметрами d1 и d2, d2 и оз, d3 и d1; ,и — динамическая вязкость крови из крупной артерии; р — плотность пробы крови из крупной артерии, 1767424

3 По микрофотограмме измеряют диаметры сосудов в каждой бифуркации МЦР и углы между осями сосудов в этих бифуркациях.

4. Среди крупных артериолярных бифуркаций, подчиняющихся правилам Ру, выделяют по крайней мере одну, параметры которой при подстановке в систему уравнений: с13 — d1 — о2 - 2d1 d2 cos p1 = О, d1 d2 бз 2d2 dÇ cos Щ = О; (2) 4 д14 (4 2d12ds2cos рз = 0; гдЕ d1, d2, dS — диамЕтры СОСудсв в бифуркации; р1, р2, рз — углы между осями этих сосудов в бифуркации; обращают левые части этих уравнений в О или в значения, близкие к О. В сосудах этой бифуркации кинематическая вязкость крови имеет одинаковые значения, равные значению кинематической вязкости артериальной крови.

5, От сосудов этой бифуркации начинают расчет кинематической вязкости крови в сосудах следующих бифуркаций по формулам: (3)

d2 sin 2

dl . siж бз з п pz где 1 1, 12, МЗ вЂ” кинЕматичЕСКая вяэкОСть крови в сосудах новой бифуркации, 1 1 равна кинематической вязкости крови в сосуде, соединяющим новую бифуркацию с предыдущей, для сосудов которой кинематическая вязкость крови уже известна, Перед расчетами кинематической вязкости крови в сосудах новой бифуркации индексацию ее параметров приводят в соответствие с фиг,1 и фиг.2. Расчеты проводят до тех пор, пока не будет найдена кинематическая вязкость крови во всех сосудах интересующего модуля.

Способ определения кинематической вязкости в сосудах микроциркуляторного модуля основан на следующей закономерности:

Для конфигурации бифуркаций сосудов

МЦР справедлива следующая система уравнений: х cosу1 = О;

1"1 о1 = 1 2 d2 - оз -2 d2 оз х хcosр =О; х сов рз = О, (4) где d1, бг, бз — диаметры сосудов в бифуркации МЦР, р1, pz, р1 — углы между осями этих сосудов в бифуркации; 11, 12, 1з — кинематическая вязкость крови в соответствующих

5 сосудах бифуркации, Для р, где i = 1,2,3, справедливы соотношения;

О < р <к/рад/, 10 з, р =2л /рад/.

I=1

Система уравнений /4/ имеет континуум решений относительно 1 1, 1, Рз — /3/, что означает: задав кинематическую вязкость крови в одном сосуде бифуркации, однозначно получаем вязкость в двух других сосудах бифуркации, Артериальные бифуркации вплоть до артериол подчиняются правилам Ру (Розен

Р, Принцип оптимальности в биологии, — М,:

Мир, 1969, -с,54 — 73,):

1. Если артерия, имеющая диаметр d1

/фиг,1/, разветвляется на две ветви, диаметры которых равны /d2 = бз/, то они отходят под одинаковыми углами к основному

СтвОлУ / P1 = ОЗ/.

2, Если артерия разветвляется на две

30 ветви, одна из которых толще другой /d2 >

> бз/, то более толстая ветвь образует с основным стволом больший угол, чем тонкая ветвь / p» pz/.

3. Если артерия разветвляется на две ветви, диаметр одной из которых приближается по величине к основному стволу

/d2 - d1/, а диаметр другой стремится к нулю /бз - О/, то большая ветвь образует с основным стволом угол, приближающийся

40 по величине к л рад, а меньший угол, приЛ ближающийся к — рад, 2

Для конфигураций бифуркаций сосудов, подчиняющихся правилам Ру, справедлива

45 система уравнений /2/ (Розен P. Принцип оптимальности в биологии, — М.: Мир, 1969, -c,54 — 73.)

Система уравнений /4/ превращается в систему уравнений /2/ при и1 = э2 = 1з, Если для всех артериальных бифуркаций справедлива система уравнений /2/, то на основании континуума решений /3/ системы уравнений /4/ можно утверждать, что кинематическая вязкость артериальной крови в артериальной части сосудистой системы, вплоть до артериол имеет постоянное значение. Эти данные позволяют проводить расчеты кинематической вязкости крови в сосудах МЦР, а следовательно, и в структурно-функциональных единицах