Сосудистый эндотелий – слой, выстилающий внутреннюю поверхность кровеносных и лимфатических сосудов, который выполняет в организме человека противовоспалительные, иммунные, барьерные функции, а также регулирует тонус сосудов посредством высвобождения вазоактивных веществ, таких как оксид азота. Один из эффективных способов оценки сосудистого тонуса - проверка реакции эндотелия на тест локальной гиперемии, однако для доступных неинвазивных технологий это является сложной задачей ввиду их недостаточной чувствительности.
Научная группа Института автоматики и процессов управления ДВО РАН под руководством д.ф.-м.н. Алексея Камшилина разработала новый метод визуализирующей фотоплетизмографии и применила его для количественного сравнения васкулярного тонуса у людей с длительным стажем курения и некурящих. В данном методе небольшой участок кожи предплечья пациента постепенно нагревается до температуры 42 °С специально разработанным устройством, а видеокамера регистрирует изображение исследуемого фрагмента в зеленом свете синхронно с записью электрокардиограммы. Записанные сигналы содержат наполненный частотный спектр колебаний кровотока, включающий пять диапазонов активности: кардио (0,86-1,36 Гц), респираторный (0,21-0,35 Гц), миогенный (0,07-0,12 Гц), нейрогенный (0,023-0,046 Гц), эндотелиальный (0,007-0,017 Гц). Анализ последнего диапазона позволил выявить статистически значимую разницу в уровне колебаний у здоровых людей и курильщиков. Так, было установлено, что при локальном нагреве эндотелиальные колебания у курящих людей примерно на 40% ниже, чем у некурящих.
Научный сотрудник к.ф.-м.н. Наталья Подолян рассказала о том, как проходило исследование, и о результатах, к которым удалось прийти:
«Исследование пациентов выполнено при сотрудничестве врача-терапевта, к.м.н. Анастасии Саковской (Институт терапии и инструментальной диагностики Тихоокеанского государственного медицинского университета, г. Владивосток) на базе медицинского учреждения ЧУЗ «КБ «РЖД-Медицина» г. Владивосток», тестирование проводила м.н.с. Анжелика Белавенцева. В исследовании приняли участие 38 добровольцев: мужчины в возрасте 35-60 лет некурящие и с длительным стажем курения (средний стаж составил 28 лет). Регистрация кровотока осуществлялась во время теста локальной гиперемии через стекло, нагреваемое при помощи токопроводящего слоя. В результате обработки данных получены карты распределения пульсаций крови, анализ которых в базисе вейвлетов выполнен совместно с д.ф.-м.н. Ириной Мизевой (Институт механики сплошных сред, филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, г. Пермь). Нами достоверно установлено, что курение в дозе одной табачной сигареты за 12 часов снижает выработку оксида азота. В результате эндотелиальная функция снижается, что, несомненно, сказывается как на микроциркуляции крови в дистальных отделах, так и на состоянии сердечно-сосудистой и дыхательной систем, что приводит к ухудшению здоровья в целом».
Полученные результаты могут быть использованы для неинвазивной оценки и других кардиометаболических факторов риска (артериальной гипертензии, нарушения толерантности к глюкозе, высокого уровня холестерина, ожирения и т.д.) с целью раннего прогнозирования заболеваний и назначения соответствующего лечения. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант № 21-15- 00265). Результаты опубликованы в журнале Biomedical Signal Processing and Control.
Ирина Усик
