Методология флоуметрии, 1999 г. стр.181-187.
Использование флоуметрии в острых экспериментах на животных
И.З.Поясов, В.И.Евлахов
НИИ экспериментальной медицины РАМН, Санкт-Петербург
В лаборатории кровообращения Отдела физиологии висцеральных систем НИИ экспериментальной медицины РАМН (зав. - академик РАМН Б.И.Ткаченко) в течение длительного времени проводятся работы по изучению механизмов регуляции органного и системного кровообращения в условиях разнообразных физиологических и экстремальных нагрузок [8, 9]. Исследования проводятся в острых и хронических экспериментах на животных различного вида (кошки, кролики, крысы) с использованием традиционных и оригинальных, специально разработанных методических подходов [2]. Применение в указанных разработках аналого-цифровых вычислительных комплексов, создание на их основе информационно-измерительных и автоматических управляющих систем (в том числе с реализацией метода управляемого эксперимента) выдвигает высокие требования к точности и качеству работы входных измерительных преобразователей.
Важнейшим информативным показателем проводимых исследований является объемная скорость кровотока. На системном уровне при анализе соотношений и взаимосвязи суммарного венозного возврата и сердечного выброса регистрация кровотока проводится одновременно в трех точках: в восходящей дуге аорты, передней и задней полых венах. При изучении регионарного кровообращения измеряются кровотоки органных вен и артерий одновременно в одном или нескольких органах. В случае применения в экспериментах перфузионных методик (используются режимы перфузии постоянным расходом и/или постоянным давлением) измеренная величина объемной скорости кровотока помимо соб-ственной информационной значимости участвует в получении ряда расчетных гемодинамических показателей, необходимых для анализа органной микро- и макрогемодинамики. Среди таких показателей: суммарное, пре- и посткапиллярное сосудистые сопротивления; коэффициент капиллярной фильтрации, среднее капиллярное гидростатическое давление и т.д.. В экспериментах без перфузии полученные значения кровотоков также используются в расчете сосудистых сопротивлений как на системном, так и органном уровнях.
Вышесказанное предопределило необходимость широкого внедрения расходометрии в проводимые экспериментальные исследования. В связи с этим в лаборатории накоплен большой опыт применения как электромагнитных (ЭМ), так и ультразвуковых (УЗ) расходомеров крови (флоуметров) с использованием датчиков манжеточного и проточного типов. Среди ЭМ флоуметров были апробированы как отечественные (РКЭ различных модификаций), так и японские фирмы «Nihon Kohden» (MF-5, MFV-2100); УЗ расходомеры были французского производства фирмы «Dyna» (DUD-400) и американские - «Directinal Dopler» (Model 806) и фирмы «Transonic Systems, Inc.» (T106).
Следует отметить, что нередко слабым звеном используемых медико-биологических измерительных приборов является недостаточный уровень их метрологического обеспечения. При этом погрешность измерительных преобразователей во многом зависит от методических особенностей их использования и не всегда совпадает с данными фирмы изготовителя. С этой точки зрения нам представлялось интересным (и возможным) в единых методических условиях сопоставить работу УЗ и ЭМ флоуметров. Для анализа были выбраны лучшие из имеющихся в наличии: УЗ расходомер T106 и ЭМ расходомер MFV-2100. Датчики расходомеров (2SB и C4 соответственнно) размещались на специально выделенном и отпрепарированном участке аорты кошки соответвующего диаметра, который перфузировали кровью животного. Для перфузии использовали насосы постоянной производительности производства Экспериментально - производственных мастерских НИИЭМ РАМН. Отличительной особенностью используемых перфузионных насосов постоянной производительности по сравнению с другими моделями является применение внутренних клапанов и жесткого механического привода, обеспечивающего надежность согласования движения поршня с работой клапанов [10]. Насосы такого типа позволяют нагнетать в перфузируемую сосудистую область в единицу времени постоянный объем крови, несмотря на изменения давления на входе или выходе насоса. При надежном закрытии входного и выходного каналов клапанами (что проверялось отсутствием передачи через каналы давления при его повышении до 1 атм.) ошибка насосов при хорошей подгонке не превышала (0,5-1,5)%. Параметры перфузии задавались в соответствии с естественным физиологическим диапазоном для данного типа животных: давление в пределах 110-120 мм рт. столба, частота насоса - 120-130 уд./мин., объем перфузии - 120-150мл/мин. Полученные экспериментальные данные позволили вычислить погрешность измерения кровотока, которая составила для ЭМ флоуметра MFV-2100 - 15%, а для УЗ флоуметра T106 - 1,5% (не выходит за рамки, указанные для данной модели прибора и типа датчика [12]). Такие результаты позволили прийти к заключению о предпочтительности (с точки зрения точности измерений) использования расходомеров фирмы «Transonic Systems Inc.» в наших исследованиях по сравнению с расходомерами других типов и фирм.
В заключение представляется целесообразным с учетом возможного дальнейшего совершенствования приборов высказать ряд предложений. В ряде исследований, например, при реализации методики управляемого эксперимента на системе кровообращения [7, 11], для диагностических целей при анализе формы кривой кровотока [3], в работах по изучению роли и значимости пульсовых характеристик кровотока в регуляции кровообращения [4-6] и т.д., важным представляется знание не только статических, но и динамических характеристик приборов [1], информация о которых в каталоге фирмы «Transonic Systems, Inc.» [12] не приводится (в равной степени это замечание относится и к расходомерам других типов и фирм). Из этого же каталога видно отсутствие датчиков типа A диаметром менее 8мм, потребность в которых при использовании в эксперименте мелких и небольших животных очевидна.
Литература
Flowmetry methods in acute animal experiments
I.Z. Poyasov, V.I. Yevlakhov
Institute of Experimental Medicine RAMS, St. Petersburg
Abstract: The comparative analysis of the accuracy and non-linearity of electromagnetic (EMF) and ultrasound flowmeters (USF) were investigated with perfusion technics and in acute experiments in cats. We concluded that accuracy of USF T-106 was within 1,5 %, and accuracy of EMF - within 15%. However, the dynamic characteristics output signal of the both types of the flowmeters should be investigated. We also concluded, that the USF transducers for small diameters (4-6 mm) of non-straight vessels (aorta) should be produced.
