Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №2 2005

№ 2.2005 ВЕСТНИК ТГПУ им. Л. Н. Толстого доступны волны скорости, волны концен­ трации и различные ритмические процес­ сы, связанные с изменением эффективной поверхности рассеяния эритроцитов. Оче­ видно, что первопричиной всех этих коле­ баний являются волны давления. Градиент давления создается в кровеносной системе и поддерживается тонусом сосудов. Пря­ мые методы измерения давления в капил­ лярах показали, что в них наблюдаются волны давления, обусловленные сердечной деятельностью, а также нерегулярные воз­ мущения с частотой 3-4 колебания в мину­ ту и еще более медленные колебания [7]. Ультрамедленные колебания выражаются в увеличении давления на 5-8 минут и дальнейшем возвращении к исходному со­ стоянию. Эти волновые процессы имеют место и в лазерной допплерограмме, т. е. характерны для коллективных процессов в капиллярной гемодинамике. В системе микроциркуляции можно ожидать наличия как артериальных, так и венозных ритмов флуктуаций потока эритроцитов. Кроме того, в капиллярах идут обменные процес­ сы, характеризующиеся собственными ритмами флаксмоций [7]. В исследовании спонтанных осцил­ ляций периферического кровотока одним из определяющих вопросов является выбор оптимального метода их амплитудно- частотного анализа. До последнего времени в качестве метода исследования колебаний кровотока использовали традиционный спектральный анализ, основанный на преобразовании Фурье. Преобразование Фурье хорошо приспособлено для анализа стационарных процессов с относительно простой струк­ турой. Но ЛДФ-грамма (как, впрочем, и большинство биологических сигналов) имеет сложные частотно-временные харак­ теристики. Как правило, такие сигналы состоят из близких по времени, коротко- живущих высокочастотных компонентов и долговременных, близких по частоте низ­ кочастотных компонентов. Благодаря фи­ зиологическим пертурбациям, периоды колебаний постоянно меняются, осцилля­ ции являются не моно-, а полигармониче- скими сигналами, поэтому ЛДФ-грамма чаще всего не соответствует условиям ста­ ционарности. Кроме того, регистрируемые осцилляции кровотока не являются непре­ рывными и проявляются в очень широком частотном диапазоне. Эти трудности преодолеваются с ис­ пользованием спектрального анализа на основе вейвлет-преобразования (Wavelet transform) - математического аппарата, хо­ рошо приспособленного для изучения структуры неоднородных процессов [5; 6; 10]. В отличие от преобразования Фурье, двухпараметрическая анализирующая функция одномерного вейвлет-преобразо­ вания хорошо локализована и во времени, и по частоте, что позволяет анализировать сигнал не только в пространстве «ампли­ туда - частота», но и в пространстве «ам­ плитуда - время». Под руководством Н. К. Чемериса (Лаборатория регуляции в биомедицин­ ских системах Института биофизики клетки РАН, г. Пущино) разработан па­ кет программ на основе вейвлета Морле (Morlet wavelet), который позволяет на­ глядно продемонстрировать наличие на­ блюдаемых разными авторами выделен­ ных ритмов кровотока. Благодаря логарифмическому масштабу частоты, анализ ритмов возможен в очень широ­ ком диапазоне при одинаково хорошем частотном разрешении [5]. Ниже описаны выделяемые с помо­ щью вейвлет-анализа ритмические компо­ ненты 10-минутной ЛДФ-граммы в соот­ ветствии с современной трактовкой их генезиса. Частотный интервал 0.86-1.36 Гц. Периодические осцилляции кровотока в коже с частотой около 1 Гц синхронизиро­ ваны с сердечным ритмом. Они представ­ ляют собой колебания, отражающие изме­ нения диаметра артериальных сосудов, индуцированные пульсацией потока, обу­ словленной сердечным циклом. Хорошо известно, что частота сердечных сокраще­ ний при стационарных условиях варьирует от 0.6 Гц у спортсменов до 1.6 Гц у лиц с нарушенной сердечно-сосудистой деятель­ ностью. Эти колебания также коррелируют с волнами давления первого порядка. Фи­ зиологическое происхождение этого час­ тотного пика показано путем синхронной регистрации ЭКГ и параметров функцио­ нирования микроциркуляторного русла.