Способ определения кинематической вязкости крови в сосудах микроциркуляторного модуля Советский патент 1992 года по МПК G01N33/48 

по Чернух A.M., Александров П.Н., Алексеев О.В. Микроциркуляция. - М.: Медицина, 1984, -с.76 - 78, который позволяет осуществлять прямое микроскопическое наблюдение кровотока в сосудах МЦР при увеличениях микроскопа в 60 - 400 раз в условиях градиента скорости сдвига слоев о т 0,6 до 1,380 при одновременном измерении напряжения сдвига;

2/ зная динамическую вязкость крови jU и плотность крови р в сосудах МЦР, рассчитывают кинематическую вязкость крови v по формуле

-Ј

Недостатком этого способа является то, что он позволяет определить динамическую вязкость крови в единичном сосуде МЦР. Измерение динамической вязкости, крови во всех сосудах МЦР микрорегиона будет растянуто во времени, При этом, чем время измерения больше, тем меньше результаты соответствуют динамической вязкости кро- ви в этих сосудах на момент начала исследования, так как установлено, что вязкость крови в разных сосудах МЦР варьирует в широких пределах Llpowsky H.H., Zweifach B.W. Methods forthe simultaneous measure- ment of pressure differentials and flow in single unbranched vessels...-Microvasc.Res, 1977, vol.14, Ms 13, p.345-361. Цит. по Руководство по физиологии. Физиология крово- обращения. Физиология сосудистой системы, - Л.: Наука, 1984, -с.200. и не постоянна во времени Чернух A.M., Александров П.Н., Алексеев О.В. Микроциркуляция. - М.: Медицина, 1984, -с.234 - 249. Плотность крови в сосудах МЦР также варь- ирует в широких пределах и непостоянна во - времени, поэтому определение кинематической вязкости крови даже в единичном сосуде МЦР представляет сложную техническую задачу, связанную с решением проблемы одновременного определения динамической вязкости и плотности крови в этом сосуде, которая в настоящее время еще не решена.

Известен двухэтапный способ опреде- ления кинематической вязкости артериальной крови: 1/ определяют динамическую вязкость крови путем экстернальной вискозиметрии с помощью специальных приборов - капиллярных либо ротационных вискозиметров Руководство по физиологии. Физиология кровообращения. Физио- логия сосудистой системы. -Л.: Наука, 1984. -с.77 - 84; Чернух A.M., Александров П.Н.,

510

15

20 25 30 35 40 45

50 55

Алексеев О.В. Микроциркуляция. -М,: Медицина, 1984, -с.76 - 78., что позволяет определить динамическую /кажущуюся/ вязкость пробы крови, взятой из доступной артерии;

2/ при помощи ареометра определяют плотность этой пробы крови и по формуле /1/ рассчитывают кинематическую вязкость артериальной крови,

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет определить кинематическую вязкость крови в сосудах МЦР, так как проба крови, полученная непосредственно из сосудов МЦР, в условиях экстернальной вискозиметрии имеет усредненную вязкость, близкую к вязкости венозной крови и не соответствует вязкости этой же крови в сосудах МЦР,

Цель изобретения - определение кинематической вязкости крови в сосудах микро- циркуляторного модуля (дискретной структурно-функциональной единице МЦР), используя закономерность, устанавливающую связь между конфигурациями бифурка- ций сосудов МЦР и кинематической вязкостью крови в этих сосудах Глотов В.А. Анатомия бифуркаций сосудов микроцирку- ляторного русла /Заключительный отчет № 02890059153/. - Сборник рефератов НИР и ОКР. Серия 5: Биология. Биотехнология., 1990, ISfe1.-c.21.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения кинематической вязкости артериальной крови, согласно изобретению, с целью определения кинематической вязкости крови в сосудах микроциркуляторного модуля одновременно получают микрофотограмму сосудов МЦР с интересующим модулем, производят замеры параметров бифуркаций сосудов МЦР, а затем по установленным за.висимо- стям между параметрами бифуркаций и кинематической вязкостью артериальной крови определяют кинематическую вязкость крови во всех сосудах микроциркуляторного модуля.

Сущность способа заключается в следующей последовательности действий;

1. При биомикроскопии МЦР какого-либо микрорегиона производят микрофотосъ- емку интересующего участка МЦР и одновременно делают забор пробы артериальной крови из любой доступной артерии. 2. Методами экстернальной вискозиметрии определяют динамическую вязкость пробы артериальной крови, ареометоом определяют плотность этой пробы, затем по формуле /1 / рассчитывают кинематическую вязкость артериальной крови.

МЦР - микроциркуляторных модулях, от бифуркации к бифуркс ции.

Пример. Пусть при биомикроскопии МЦР некоторого микрорегиона получена микрофотограмма микроциркуляторного модуля, состоящего из 5 бифуркаций А, В, С, D, Е, имеющих параметры:

бифуркация А - dr 30 мкм, d2 34 мкм, ds(3)- 4 мкм, (р№ 125°, , 92°; бифуркация В - dr2 35 мкм, d2

-37 мкм, d3(5) 16 мкм, pi(24) 120°, )126°, рз{2 5)114°; бифуркация С - di(3) 4 мкм, )

-35 мкм, d3(10) 40 мкм, р/а9) 120°, 9-1°)1200.3-1°5 1200; бифуркация D-di® 16 мкм, d2 16 мкм, d3(1) 1 бмкм, (56) 120°, #2(61)120°, р5(м)120°; бифуркация Е dr9 35 мкм, d2 16 мкм, d3(8) 28 мкм, 1(19) 130°,

- р2(18)130°,рз(89)100°.

для бифуркации С: vi™ 51,05 усл.ед., (9) 5,83 усл.ед., W0) 5,10 усл.ед.;

для бифуркации D: vr 16,66 усл.ед., vj® 16,66 усл.ед., гз(7) 16,66 усл.ед.; для бифуркации Е: vi® - 5,83 усл.ед.,

V2 16,39 усл.ед., W8 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 гистофи- зиолоческих 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 щ и и с я 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

Изобретение относится к области гисто- физиологических исследований микроциркуляции и может найти применение при определении параметров кинематической вязкости крови одновременно во всех микрососудах изучаемого микроциркуля- торного модуля морфологического образования. Цель изобретения - повышение точности, упрощение и расширение воз- можностей определения параметров кинематической вязкости во всех микрососудах, составляющих микроциркуляторный модуль. При биомикроскопии микроцирку- ляторного 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, прекапилля- ров, 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; 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 реоскопа Schmid Schonbein H., Wells R.- Bibl.anat (Basel), 1969, v.10, p.45-51. Цит з

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

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

По формулам /3/ рассчитывают кинематическую вязкость последовательно в би- фуркациях А, В, С, D, E.

Получаем следующие значения кинематической вязкости:

для бифуркации A: vr 5 усл.ед., V2 7,32 усл.ед., 51,05 усл.ед.;

для бифуркации В: vr2 7,32 усл.ед., (4) 7,6 усл.ед., W5) 16,66 усл.ед.;

vi ;

d3

V1,

где п, г, кз - кинематическая вязкость крови в сосуде диаметром соответственно di и в его бифуркации диаметрами d2 и ds;

pi, р2.,рз углы между осями микрососудов соответственно с диаметрами di и d2, d2 и da, ds и di;

/и - динамическая вязкость крови из крупной артерии;

р- плотность пробы крови из крупной артерии.

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

ds4 - di4 - d24 - 2diWcos p 0;

2,

dr-d24 d3 -2d2/d3/cosp2 0; (2)

2,,2„

I d2 - di - da - 2dfd3 cos рз О;

где di, da, ds - диаметры сосудов в бифуркации; pi, (pi, рз - углы между осями этих сосудов в бифуркации; обращают левые части этих уравнений в 0 или в значения, близ- кие к 0. 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:

vi;

V2

v

V3

v

ds sin (pi где vi, V2, Из - кинематическая вязкость крови в сосудах новой бифуркации, v- 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:

vs2d34 - 2di4 - V22 d24 - 2 vi V2 diW x

x cos «51 0;

fi2di V22d24 - V32ti3 - 2 V2 V3d23d32 x

x cos Ф2 0;

V22tiz - vi2di4 - V32ds4 - 2 v vz di2ds2 x

x cos з 0,

где di, d2, ds диаметры сосудов в бифуркации МЦР, pi, (pi, pi - углы между осями этих сосудов в бифуркации; vi, V2,vz- кинематическая вязкость крови в соответствующих 5 сосудах бифуркации, Для де, где i 1,2,3, справедливы соотношения :

0 (fn я/рад/,

10 з

2 р 2л /рад/.

i 1

Система уравнений /4/ имеет контину- 15 ум решений относительно,, vj- /3/, что означает: задав кинематическую вязкость крови в одном сосуде бифуркации, однозначно получаем вязкость в двух других сосудах бифуркации,

20 Артериальные бифуркации вплоть до артериол подчиняются правилам Ру Розен Р. Принцип оптимальности в биологии. - М.: Мир, 1969, -с.54-73.:

ds/, то более толстая ветвь образует с основным стволом больший угол, чем тонкая ветвь / (pi/ .

40 по величине к л рад, а меньший угол, приближающийся к - рад.

Для конфигураций бифуркаций сосудов, подчиняющихся правилам Ру, справедлива

45 система уравнений /2/ Розен Р. Принцип оптимальности в биологии. - М.: Мир, 1969, -с.54 - 73.

Система уравнений /4/ превращается в систему уравнений /2/ при v vz vs.

50Если для всех артериальных бифуркаций справедлива система уравнений /2/, то на основании континуума решений /3/ системы уравнений /4/ можно утверждать, что кинематическая вязкость артериальной

55 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