ФИАН активно сотрудничает с медицинскими учреждениями России в разработках аналитических методов и оборудования для диагностики и лечения функциональных заболеваний. Одно из таких передовых направлений исследований – капилляроскопия^[1], в развитии которой в последнее время достигнуты существенные успехи.

    Энергетические ресурсы человеческого организма всецело определяются дыханием, так как клеточная биохимия основывается на кислородной энергетике. Кислород, поступающий в организм человека через легкие и переносимый по кровеносным сосудам эритроцитами (а именно, молекулами гемоглобина), «выгружается» только в кровеносных капиллярах. Отсюда он, благодаря диффузии, проникает в клетки окружающих тканей (в том числе, клетки самих капилляров), соответственно градиенту концентрации кислорода (О₂).

    Следует отметить, что диаметр диска эритроцитов превосходит размеры просвета капилляров, поэтому, чтобы проникнуть в капилляр, эритроциты должны проходить сквозь капилляр по одному и легко деформироваться под действием сдвиговых напряжений. В норме так оно и происходит, однако в случае пониженной деформируемости кислородный дефицит возникает не только в тканевых клетках, но и клетках капиллярной стенки. В результате меняется даже форма капилляров (см. фото 1).

Нормальные капилляры

Форма капилляров правильная, длинные, прямые, похожие на "шпильки". Это говорит о нормальной эластичности сосудистой стенки, хорошем кровотоке и нормальном обмене веществ в клетке (фото 2).

Извитые капилляры

Форма капилляров свидетельствует о склеротическом поражении сосудистой стенки (фото 3).

Перегруженные сосуды

Выраженный сосудистый рисунок свидетельствует о затрудненном венозном оттоке (фото 4).

            Наблюдение капилляров осуществляется с помощью специальных приборов – капилляроскопов^[2]  (см. фото 5).

Фото 5. Капилляроскоп настольный

            Капилляроскопия^[3] – уникальный метод исследования, обладающий такими неоспоримыми преимуществами как высокая точность (диагностика исключает постановку ошибочного диагноза), бескровность и безболезненность (исследование ведётся через кожу), безопасность (нет риска занесения инфекции, облучения, отсутствуют противопоказания), быстрота (обследование занимает не более 5 минут).

    Современные капилляроскопы позволяют наблюдать изображение капилляров на мониторе компьютера, а также преобразовывать полученную информацию в графики, диаграммы и числовые показатели (параметризация наблюдений).

    Эволюция капилляроскопов в течение последних 15 лет расширила их возможности от простой визуализации капилляров до развёрнутой оценки сосудистой патологии и прогнозирования рисков.

    С каждой новой версией аппаратов улучшается разрешение и качество изображения, обновляется методология для прикладного использования в диагностике и процессе лечения.

    Современные производители разрабатывают специальное программное обеспечение, которое дало бы возможность в режиме реального времени определять следующие параметры:

•    Плотность капиллярной сети, количество капиллярных петель в поле зрения;

•    Расстояние между капиллярами;

•    Извитость капилляров;

•    Состояние эндотелиального барьера;

•    Размер периваскулярной зоны;

•    Диаметры капилляра по отделам (артериальному, переходному, венозному);

•    Отношение диаметра венозного отдела к диаметру артериального отдела капилляра;

•    Линейная скорость капиллярного кровотока по отделам (артериальному, переходному, венозному);

•    Объемная скорость капиллярного кровотока по отделам (артериальному, венозному);

•    Ускорение линейной скорости капиллярного кровотока по отделам (артериальному, венозному);

•    Остановку капиллярного кровотока (стаз);

•    Вязкость капиллярной крови;

•    Давление крови в капиллярном русле по отделам, градиент давления в капилляре;

•    Перфузионный баланс;

•    Транскапиллярный обмен;

•    Ритм (графическое представление пульсовой волны);

•    Адаптивность (компенсаторные возможности системы микроциркуляции);

•    Состояние резерва системы микроциркуляции.

Фото 6. Капилляроскоп «C-11»

    К настоящему времени капилляроскопы приобретены рядом ведущих государственных медицинских учреждений и частных медицинских центров в Москве, Барнауле, Воронеже, Югорске и других городах России.

    На прошедшем недавно в Отделении квантовой радиофизики ФИАН семинаре по капилляроскопии были проведены демонстрационные эксперименты по применению капилляроскопов для медицинской диагностики.

Фото 7. Диагностика сосудов с помощью настольного капилляроскопа

Фото 8. Процедура коррекции капилляров с помощью системы Матрикс ВЛОК

    Ведущий научный сотрудник ФИАН и руководитель семинара «Актуальные проблемы биофизики и химфизики», канд. физ.-мат. наук, Станислав Дмитриевич Захаров так прокомментировал состояние разработок в области капилляроскопии:

    «Капилляроскопия имеет большой медико-диагностический потенциал. Приходится, к сожалению, убеждаться, что не только врачи, но и биологи, не знают о критической роли капилляров в кислородном снабжении клеток организма. Конечно, они не виноваты, так как об этом еще не пишут в авторитетных руководствах по общей биологии. На самом деле, между капиллярами и красными клетками крови имеется сильное взаимодействие. Нами высказана гипотеза, что причиной высвобождения кислорода из молекулярных ловушек в гемоглобине является фазовый переход в эритроците, инициируемый сильной деформацией мембраны красной клетки при её входе в капилляр. Как только эритроцит начинает «протискиваться» сквозь тесный капиллярный «тоннель», внутри клетки происходит своеобразный кислородный взрыв, подобный внезапному образованию пузырьков при открытии бутылки шампанского. Освобожденный кислород почти без сопротивления проходит через тончайшие мембраны и насыщает соседние ткани. В случае довольно распространенных заболеваний, например, ишемической болезни сердца, деформируемость эритроцитов снижена. Тогда они не в состоянии войти в самые мелкие капилляры, тем самым лишая кислородного снабжения и клетки самих капилляров, называемые эндотелием. Такие капилляры деградируют. Каппиляроскоп позволяет это увидеть, принять своевременные меры, и контролировать эффективность лечения.»

В. Жебит, АНИ «ФИАН-информ»

От редакции. Иллюстрации предоставлены разработчиками капилляроскопов и С.Д. Захаровым

____________________________________

       ^[1] В начале ХХ века группа немецких исследователей под руководством доктора медицины Отфреда Мюллера разработала методики капилляроскопии и ввела ее в число клинических методов исследования, что было отражено в 1922 г., в опубликованном Миллером капитальном труде «Die kapillaren der menschlichen Körperoberfläche in gesunden und kranken Tagen». См. также Джонсон П. /Периферическое кровообращение.- Пер. с англ.- М.- Медицина.- 1982.- 440с. К тексту

       ^[2] От лат. capillaris — волосяной и от греч. σκοπέω — смотреть. К тексту

       ^[3] Капилляроскопия — неинвазивный метод исследования капилляров мягких тканей. На основании состояния капилляров делаются выводы о микроциркуляции крови человека. К тексту