Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Новые методические подходы к экспериментальному изучению кровоснабжения и метаболизма головного мозга

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Новые методические подходы к экспериментальному изучению кровоснабжения и метаболизма головного мозга"

' * ^ ЕРЕЕАКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УДИ372РСИТЕТ

Л________________г_________________________

На правах рукописи

МХИТАРЯН РАЗМИ/С ГУРГЕНОБКЧ ^

НОВЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЙ КРОВОСНАБЖЕНИЯ И МЕТАБОЛИЗМА ГОЛОВНОГО МОЗГА

03.00.02 - Биофизика

Автореферат диссертации на соискание учаной степени кандидата биологических наук

Ереван - 19ЭЗ

Работа выполнена в НИИ курортологии и физической медицины МЗ-РА м Ереванском государственном медицинском институте ин.М.Гера.ци

Научные руководители ■ доктор медицинских наук,

профессог Э.С.Секоян кандидат биологических наук, С.Г1Налбандяи

Л

Официальные оппоненты : член-корр. КАН РА, доктор

биологических на/к, профессор Оганесян О.С.

доктор биологических наук, с.н.с. Бадхинчн С. А.

Ведуцая организация : Институт нормальной Физиологии

HAH РА им. J1.А. Орбели.

Защита диссертации состоится 1983 г.в 4L"

часов ка заседании специализированного Созета К.005.01.08 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук при Ереванском государственном университете i, 3 7504Й, Ереван^ ул. Алека Манукяна, 1).

С диссертацией можно ознакомиться в-библиотеке ЕГУ. Автореферат разослан ]

(¿л. 1683 г.

Ученый секретарь специализированного

сосета, кандидат биологических наук, Л.Г.Ачанян

стэрпий научный сотрудник ¿у*"

J--

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Хотя арсенал методических подходов к исследованию различных параметров мозгового кровообращения эа последние два десятилетия значительно расширился, новейиие методы изучения кровоснабжения головного мозга, включая рентгеновскую компьютерную томографию, ЯМР, транскраниальную доплеровскую со-нографию, количественную фоноангиографию, получили ^сравнимо более широкое применение в клинических исследованиях (Report of the WHO Task Force on Stroke and other Cerebrovascular Disorders, 1989).

В значительно меньшей степени указанные методы-используются в экспериментальных исследованиях, посвященных изучению механизмов регуляции и нарушений мозгового кровообращения в условиях их моделирования (Busto et al.,1984; Myron et al.,1989).

Среди методов измерения мозгового кровотока в экспериментальных условиях наибольшее распространение получили разработки,осно-

133

ванные на регистрации клиренса ( Хе, H ), введения микросфер, полярографии, ИК-спектроскопии, СВЧ-радиометрии и др.( Aukland et al.,1973; William et al.,1984; Herhoiz,1935; Карлов В.A. и соавт.>1986; Москаленко Ю.Е.,1988; Кравченко А.И. и соавт.,1989; Dayid et al.,1889; Wickramsinghe et al.,1989; Габриелян Э.С. и соавт.,1987,1990), биомикроскопия в различных ее разновидностях (Чернух A.M. и соавт., 1984). Для большинства из указанных методов существенными недостатками являются инвазивность, травматич-ность, дискретность производимых измерений, наличие в некоторых случаях индуцированных фотобиологических эффектов. Существенным пробелом в этой области является скудность разработок по одновременной регистрации метаболических показателей функционирующе-

го мозга. Указанный вопрос приобретает большую актуальность и приоритетность в.Свете современных представлений о наличии тесной корреляции кровоснабжения с метаболизмом и функцией головного мозга. .....

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилась разработка, создание и экспериментальное изучение опытных образцов оптических сенсоров, способных обеспечить динамическое измерение некоторых показателей гемодинамики и метаболизма головного мозга.

Основные задачи исследования состояли в следующем.

1. Провести макетные исследования по изысканию адекватных и информативных сенсоров .для определения некоторых показателей кровоснабжения и метаболизма головного мозга и максимально адаптированной к ним измерительно-регистрирующей аппаратуры.

2. Сконструировать специализированный полифункциональный медико-биологический блок для комплексного изучения различных параметров кровоснабжения и метаболизма мозга.

3. Изучить динамические характеристики НЬ и НЬО путем регистрации через "черепное окно" и неповрежденный череп.

4. Провести экспериментальный анализ степени информативности и корректности комбинированного сенсора, обеспечивающего регистрацию динамических характеристик отраженных от головного мозга оптических сигналов,.несущих информацию о его некоторых гемо-динамичвских и метаболических показателях. -

Научная' новизна. Разработан специализированный полифункциональный блок "Гемодинамика .- 01", дающий возможность проводить сравнительное изучение разработанных оптических сенсоров и существующих в эксперименте методов изучения мозговой гемодинамики.

Проведена систематизация используемых в различных областях оптоэлектронных сенсоров, а также методов фильтрации и обработки оптической информации, позволяющая изыскать наиболее адекватные подходы к ревени» задач, связанных с исследованием мозговой гемодинамики.

Представлены новые методические подходы к неинвазивной регистрации изменений некоторых показателей Функционир5^ющего мозга.

Получены экспериментальные данные, свидетельствующие о корректности использования разработанных оптических сенсоров для решения задач, связанных с изучением некоторых метаболических" показателей головного мозга.

Практическая значимость. Внедрение специализированного по-лифуякционального блока "Гемодинамика - 01" позволит решить ряд вопросов, связанных с оптимизацией, монтажем и дизайн-размещением минимально необходимого набора аппаратурного парка,используемого для получения в ходе эксперимента достаточной информации, позволяющей судить о некоторых гемодйнамических й метаболических показателях головного мозга. Разработанный комплекс оптоволоконных сенсоров дает возможность с минимальной травмой получить динамические характеристики изменений показателей кровоснабжения- мозга и его метаболизма.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на итоговых научных сессиях Ереванского Медицинского института им. М. Гераци, 1-ом научно-практическом съездеа медиков Армении и школах-семинарах по мозговому кровообращения.

Структура и объем работы. Диссертация излоазна на 81 стр. машинописного техста. Иллюстрированный материал представлен в

25 рисунках и 2 таблицах.

Диссертационная работа состоит из введения,результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы включающего 156 литературных источников.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БЛОК-СИСТЕМА "ГЕМОДИНАМИКА - 01"

Для обеспечения выполнения задач,поставленных в настоящей работе, была спроектирована, создана и внедрена специализированная полифункциональная операционная бдок-систека "Гемодинамика -01". Последняя, с целью изолирования от воздействия внешних электромагнитных полей, собрана в виде клетки Фарадея. Во избежание сетевых помех и наводок на усилительную и регистрирующую аппаратуру источники энергоснабжения блок-системы "Гемодинамика - 01" снабжены сетевыми (ВЧ,НЧ) фильтрами- Для проведения экспериментальных исследований на лабораторных животных сконструирован операционный стол со смонтированной стереотаксической установкой, Подвижный блок стола обеспечивает возможность проведения исследований мозгового кровообращения в положении орто- и клиностаза... К операционному столу подведены и смонтированы системы коммутации и прочие сервисные узлы для подсоединения регистрирующей аппаратуры, датчиков,а также дистанционного таймерного управления. В пульте предусмотрен блок терморегуляции, позволяющий регулировать температуру окружающей среды в области операционного,стола, с системой обеспечения режима, переключения на термодатчики- контроля температуры тела животного, с последующей ее ИК-стабилиза-цией на заданном уровне. Использована также система УФ-облучения

для стерилизации воздуха и рабочих поверхностей. Обеспечено бестеневое освещение всей площади операционного стола. Для локального освещения поверхности обнаженного мозга при ее микрофото-графироьании использована световодная техника (ОСВ-2).Подача газовой смеси (закись азота,О ,С0 ,Н ), осуществлена через цифро-

2 2 2

вые ротометры. Пульт управления операционного блока включает в

Л

себя органы управления автоматически закрывающихся защитных две-рэй, вентиляции и кондиционирования воздуха в режима термостабилизации.

Блок-система "Гемодинамика - 01" представляет собой оптимизированный вариант размещения и монтажа основных функциональных элементов, предназначенных для рациональной компановки специальной аппаратуры, используемой для исследования в условиях эксперимента различных параметров мозгового кровообращения. Исходя из характера и особенностей поставленных задач и наличия арсенала аппаратного парка, операционный блок может быть реализован в различных модификациях.

В медико-биологическом отделе НИИ курортологии и физической медицины МЗ РА блок-система включает в себя исследовательский комплекс со следующими (в методическом плане) разрешающими возможностями :

--- дискретное количественное определение местного кровотока в

поверхностных и глубинных структурах головного мозга методом водородного клиренса;

--- иеинвазивное динамическое измерение местного кровотока в

корковых структурах с помощью ИК-колориметрии;

--- исследование функционального поведения пиальных сосудов

путем микрофотографирования поверхности мозга в различных диапа-

зонах отраженного света;

— , изучение спонтанного и индуцированного ИК-иэлучения, испускаемого черепок и обнвжедной поверхностью .мозга, методом сканирующего тепловидения; .. ч

---- полярографическое .определение .напряжения кислорода в раз^

-личных структурах мозг?;. цн о,,^..ч£.;

—т определение . pH. рО , рСО и других .доказателей КВС крови;

.......... . ..... 2 2 ...... ■■..■■■

;^сдедчвау«ие :Теирер^турно-зависимых.изменений гемо- и лих-.

вородинамики головного мозга при различных функциональных нагрузках и их особенности от,положения оси "голова - конечность";

----- • обеспечение безопасности исследовательского,персонала при

'работе с различными Физическими факторами.

Специализированная полифункциональная операционная блок-система "Гемодинамика - 01" в различных вариантах ее комплектации .■„ может быть использована в экспериментальных исследованиях при изучении вопросов физиологии, биофизики, патологической Физиологии,и фармакологии^мозгового и системного кровообращения.

2Г;' МЕТОД*НЙННВАЗИВНОЙ РЕГИСТРАЦИИ 0КСИГЕМОМЕТРИЧЕСКИХ'

ХАРАКТЕРИСТИК ФУНКЦИОНЙРУЮШВГО МОЗГА '

Одной из основных задач настоящего исследования явилась разработка оксигемометрического датчика, позволяющего определить степень насыщения кислородом артериальной крови через кеповреж-' денный череп исследуемого животного. В основу датчика был заложен принцип Фотоэлектрической регистрации отраженного от мозговых сосудов зондирующего излучения, проходящего через неповрежденный череп,/базирующийся на спектральном определении концентрации Hb и степени его насыщения О в гемолизированной крови

........-.......------------.. 2 -.....;.........

(Е. М. Крепе, 1959; Re a etal., 1885; Rolfe, 19В8-,- Thorni Icy et el.,

laeeS1:33'51' t »fr-?« fiv^r SUrif-nitli-V >' r'Ss".' ПМЩЯ t.OH'i

в ~ f '

Учитывая особенности отражательной и лропускательной способности биологической ткани в различных спектральных диапазонах, нами был спроектирован, создан и экспериментально апробирован оптоволоконный датчик для регистрации оксигемометрйческих характеристик поверхностных■структур головного мозга. '

Первые попытки создания датчиков на основе оптических волокон можно отнести к середине 70-х годоводнакоi к&к/^ самостоятельной направление в технике, оптоволоконные датчики''сформировались в начале 80-х годов, тогда хе полился термин "волоконйо-оптические датчики" и возникла оптоэлектроника (Носов Ю.Р.,1977; Смирнов А. Г. ,1887; Гонда С., СэкоД.,1989; Окоси Т. и Соавт., 1890).

Основываясь на данных Ford et al.(1974), нами были проведены модельные эксперименты по изучению относительной спектральной "прозрачности" черепной кости у коиек . Опыты проведены на спёк-трофлуориметре SHIHADZU RF-540. Установлено (рис.1), что более ЗОХ падающего излучения в диапазоне воли 900 - 1100 нм проникает через черепную кость. Имеются также пики пропускания в диапазоне 560 нм.

-Отличительной особенностью разработанного устройства по не-инваэивной регистрации оксигемометричееких характеристик локального участка мозга является то обстоятельство,что оно функционирует не за счет просвета объекта, а обеспечивает регистрацию отраженного от исследуемого объекта оптического сигнала, подводимого к нему посредством световодов подсветки. Последние подсоединены к мЬ^охроматору оксигемометра для регистрации отраженного сигнала фотоприемным устройством анализатора оксигемометра.

С целью линеаризации и калибровки прибора в блок освещения

оксигемометра введены дополнительные сопротивления,позволяющие

регистрировать энергию источников освещения с учетом спектров

пропускания черепной кости в диапазоне используемых длин волн.

В данном случае не ставилась задача получить абсолютные значения

НЬО и НЬ , а больше интересовал характер динамических измене-2

ний их концентраций в процессе ингаляции чистого О и иэмене-

2

ний легочной вентиляции.

Экспериментальная апробация разработанного датчика проведена на кошках массой 2,5 - 3,5 кг, анестезированных внутрибрюшинным введением уретана с хлоралозой ( 600 и 50 мг/кг ) в условиях искусственной вентиляции легких смесью закиси азота с кислородом, с использованием дыхательного аппарата ( Beatauftgspimpe nach Schuler,В.Braun,HSE> и выключения спонтанного дыхания листеноном. После фиксации головы животного в стереотаксическом аппарате C3S-3 и обнажения париетальной поверхности черепа, с помощью микроманипулятора торцевой конец датчика размещался на выбранном участке черепной кости.

В первой части эксперимента легкие животного вентилировались обычной воздушной смесью. Затем, после получения исходного уров-

ня отраженного сигнала, при данной скорости дыхания производи

лась добавка к вдыхаемой смаси чистого О с увеличением его кон-

2

центрации до 10 X. В дальнейшем усиливался объем вентиляции легких при том же содержании О . В конце опыта подача 0 прекраща-

2 2 лась и животное переводилось на вентиляцию воздухом (рис.2). При

вентиляции чистым воздухом величина отраженного сигнала была

примерно на уровне 96 К от величины максимального сигнала. При

подаче' газовой смеси, содержащей 10 X 0 , наблюдается постепен-

2

хания гипоясической газовой смесью при нормальной и повышенной легочной вентиляции.

ное снижение отраженного сигнала, характеризующего насыщение артериальной крови кислородом до 74-75 X,- 3 условиях гипервентиляции наблюдается постепенное увеличение амплитуды отраженного сигнала, с приближением ее к 5-ой мин вентиляции к уровню, регистрируемому в условиях дыхания воздухом.

3. КОМБИНИРОВАННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЬ, НЬО и ЦИТОХРОМА ьа

2 3

В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ

Анализ спектров поглощения окисленного и восстановленного 'цитохрома аа показал, что кроме поглощения в видимой части спектра существуем поглощение в ближней ИК области с пиком 830 нм, которое индуцируется двумя атомами Си, тогда как в видимой части поглощение индуцируется двумя атомами Уе эритроцитов. Исходя из

спектральных характеристик цитохрока аа разработан датчик для

3

неинвазивной динамической регистрации процесса окисления-восстановления цитохрома с одновременным определениэм оксигемометри-ческих характеристик, исследуемого участка мозговой ткани (рис.3 и 4).

Коэср. поглощения

восстановление

то 7 ов «оо *оо юса

длина 5Н1, волны(нм)

Рис.3 Спектр поглощения цитохрома аа

ь.яих пиалки:»

_1

1 л-ввби»

- ,

.4

Рис.4 Блок-схема аппаратуры для неиньазивной регистрации оксигемометрических характеристик мозга и процесса окисления-восстановления цитохрома аа

3

Устройство состоит из трех источников электромагнитного из лучения: лампы-вспышки ИФК-100; задающего генератора и монохроматических фильтров с длинами волн 645 нм, SOB нм и 775 нм, сопряженных с кварцполимерними световодами подсветки. Для измерения ртраженного от объекта исследования оптического сигнала различных длин волн использован блок анализа и регистрации, состоящий из трех оптических приемников (фотодиоды ФД-25), системы усиления и обработки поступающего оптического сигнала и самописца модели 2210 RECORDER 2-Channel (LKB). Информация от объекта подводится к блоку анализа и регистрации сигнала посредством световодов и через монохроматоры стыкуется с торцевыми концами Фотоприекников. С целью равномерного освещения исследуемого участка ткани дистальный конец волоконнооптичесхого зкгута сконструирован таким образом, чтобы от каждого источника монохроматического излучения было отведено по 6 световодов подсветки. На каждое фотоприемное устройство с торцевого конца датчика отведено по 8 световодов. Для получения информации со всей поверхности торцевого конца датчика информационные световоды и световоды подсветки располагались в мозаичном порядке.

С целью исключения фотобиологических эффектов выходная мощность излучения импульсных ламп и световодов подсветки регулиро-

2

валась в пределах 10 мВт/см . Учитывая присутствие крови в биообъекте (мозговой ткани), специфику использованных фотоприемни-коэ,а также характеристику спектра поглощения черепной кости, выбор был остановлен на трех длинах волн : 845 нм (пик поглощения цитохрой» аа ), 608 нм (где поглощение КЬО равно поглощению

3 2

НЬ) и 775 нм (максимальная разница между поглощением НЬО и НЬ).

2

Произведена юстировка и линеаризация коэффициентов усиления оптических приемников на растворах красителей с пиками поглощения 845 нм; 808 нм и 775 нм.

В модельных экспериментах для получения коэффициента затухания сигнала при прохождении через черепную кость исследовался фрагмент черепной кости. Под последней устанавливалась микрскхтета с раствором красителя с длиной поглощения 845 нм, а сверху конец светового датчика. Проводилась регистрация отраженного сигнала, проходящего через фрагмент кости и поглощенного красителем. Учитывая то обстоятельство, что была выбрана длина волны в диапазоне спектра пропускания черепной кости, в первой части эксперимента проводилось аналогичное измерение с применением вместо красителя полированной пластинки серебра. Как известно, в ближнем ИК-диапазоне ( Barker, 1970 ) наибольшей отражательной способностью в области волн длиной,540-950 нм обладает серебряная пластинка, отражательная способность которой в процентах от энергии падающего излучения колеблется от 83,2 % до 93,4 X. Следовательно, сравнительная характеристика красителя с пиком поглощения,

равным цитохрому аа , велась в сравнении с уровнем отражательной 3

'способности черепной кости с учетом проходящего и почти полностью

отраженного от кости излучения.

При энергии облучения черепной кости, равной 10 мВт/см ,

энергия отраженного сигнала, зарегистрированного с измеряемой

2

поверхности, составляла примерно 0,3 мВт/см . В условиях наличия красителя (поглощение 845 нм) непосредственно под черепной костью при электронной компенсации Фонового уровня отраженного

2

сигнала абсолютная величина падала до 1,2 - 1,6 мВт^см

Аналогичные исследования были проведены в области длин волн

поглощения НЬО и НЬ с использованием красителей, входящих в сос-2

тав анализатора для определения дезоксигенации крови 0SM2 " Radiometer Copenhagen". На рис.5 представлена запись отраженного

сигнала в трех спектральных диапазонах характеристик НЬО , НЬ и

2

цитохрома аа в эксперименте на кошке. Как следует из последнего, 3

изменениями относительной концентрации окисленного цитохрома аа

3

можно манипулировать лишь с помощью малого уменьшения окисления крови.

Амплитуда сигнала

л i

;[м(П;}

Рис.5 Исследование отраженного сигнала в трех спектральных диапазонах (845 нм; 808 нм; 775 нм).

4. КОМБИНИРОВАННЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЗГОВОГО КРОВОТОКА

Следующим этапом работы явилась разработка комбинированного датчика для регистрации локального мозгового кровотока в поверхностных структурах головного мозга с одновременным измерением напряжения кислорода через неповрежденный череп животного. . Датчик прецставляег собой тефлоновый цилиндр, в нижнем осно-

ваннк которого установлена план-шайба с отверстиями 400 мкм, раз-

о

неценными по окружности и под углом 45 к плоскости шайбы (рис.6).

. Рис.6 Конструкция и блок-схема подключения комбинированного

датчика.

Каарцеполимернне волокна группировались на световоды подсветки

к информации. Суммарная ковкость' излучение на торцевом конце дат - 2

чика не превинала 10 мВт/см . Сигнал с выхода блока компенсации . спектрофотометра ( СФ-26 ) подавался на вход одного из каналов -усилителя биосигналов "Физиоблок — 01" с последующим подключением последнего ксамописцу. к другому каналу усилителя подключался -платиновой электрод для измерения локального мозгового кровотоку.,; Эксперименты проведены на ковках по стандартной методике

"черепное окно". Для апробации датчика проводилась динамическая

регистрация изменений НЬО , 'локального мозгового кровотока (не-:

.... , ■ ; . . ______ ■ , 2

тодом клиренса водорода), артериального давления и показателей

КЩС крови при 5 минутной ингаляции 5 X СО с О (табл.).

2.2

Таблица

Влияние 5 минутной ингаляции 52 СО на мозговой кровоток,

2 ..... ..... артериальное давление и показатели КЩС артериальной крови

Исследуемые показатели

Контроль

Ингаляция СО

MKT (мл/100 г/нин)

АД (мм рт.ст.) pH

рСО (мм.рт.ст.)

/ г

рО (мм рт.ст.)» 1

* -

27,а + 1,25 52.4 + 5,01

*

07,7 t 12,3 129.8 ± 7,47 *

7.26 t 0,02 7,0s + 0,028 *

36,1 ± 0,75 70,08 ± 4,17 *

115,6 + В, 67 112,5 + 8.59

MKT - мозговой кровоток; АД - артериальное давление; * - Р < 0,001

Как свидетельствуют полученные равные, 5 мин ингаляция СО -

"

сопровождается увеличением МКТ, АДи рСО в артериальной крови.

■;■ ....... 2

Анализ '¿'¿тамики ; изменений интенсивности отраженного 'Ькгнала через неповрежденный че£еп Показал '(рис.7>, чтопримерно 'на' 8-öft'' 4

сек . ингаляции'tiö 15 начинается резкое укекьвенив .интенсивиьсти л**'' 2

сигнала с последующим восстановлением его до уровня* 1' йинуты :й'и-"' " гаяя'Шй 'й 'негбоЛЬ'ной длительностью фодгОД&пдейй! 'МГяШМпФ не cnäJiS сигнала. Подобный стабильный ' уровень насадониа мЬжЬ*' -1>" би^й'об-ъясним'устанбвлейиен 'равновесия между альвеолярном' вйЗДУ^ '"s хом и '¿ёлочной; венозной кровь», иожкодопустить,; "что-'» пожучен-

ной кривой суммируется также информация динамических реакций пи-алькых сосудов. В связи с этим, во избежание плетизмоэффекта, отраженный сигнал подводился к фотоприемнику через фильтры с длиной волны 800 нм и 650 нм.

Рис.? Динамика изменений отраженного сигнала через

неповрежденный череп в процессе ингаляции 5 % СО

. 2

В последующих исследованиях ставилась задача изучить динамику мозгового кровотока с помощью световодов малого диаметра как при их введении в мозговую ткань, так и гранскраниально. С этой целью было использовано кварцполимерное волокно диаметром 400 мхм, сопряженное со светоосветктелем. В одно из плеч последнего подавалось излучение, а на выходе второго регистрировался отраженный сигнал.

Источником света с длинами волн 365; 455; 585; 634 и 840 нм служили: ртутная лампа ДРТ-120, галогеновая лампа накаливания НГМД-70 (в комплексе с монохроматором МДР-3), а также лазер ИЛГИ-503. В качестве светоприемника использовали ФЭУ-79. Сигнал после усиления передавался на селективный вольтметр В6-9 и далее через ' АЦП крейта "КАНАК" в ДВК-2. Транскраниальная регистрация динами-

ки отраженного сигнала И спектров отражений в диапазоне 510-600 нм с шагом 5 нм проводилась с помощью двух свтоводов (источника и приемника).

Эксперименты проведены на голубях Columba livia под поверхностным уретановым наркозом. В первой группе животных оптронный сенсор вводился в область телэнцефалона, во второй - регистрация проводилась как при ненарушенной твердой мозговой оболочке ( через отверстие в черепе), так и транскраниально. Величины относи-'' тельных изменений отраженного сигнала при интактном черепе были в 1,3 - 1,5 раза меньше.

Установлено, что кратковременная асфиксия при вкутримозговой локализации сзетовода вызывала уменьшение отраженного сигнала в 1,5-2 раза. Максимально выраженные сдвиги отмечались на длинах волн 365 и 455 нм. В опытах с экстракраниальной регистрацией, при которых измерения проводились при 585 нм, наряду с асфиксией воспроизводилась гипоксическая гипоксия ( путем ингаляции Не), а также использовалась гиперкапническая проба. Функциональные нагрузки сопровождались уменьшением отраженного излучения, причем при вдыхании Не указанный сдвиг происходил после более продолжительного латентного периода. По ходу экспериментов были достаточно четко зафиксированы сдвиги спектров отражения. В большинстве случаев наблюдалось смещение интенсивности спектров в одном направлении как при гипоксии, так и асфиксии и гиперкапнии, хотя' форма спектров изменялась со значительными индивидуальными вариациями. В меньшем проценте не удалось зарегистрировать четкого смещения спектра, что, по-видимому, обусловлено большей степенью глубины наркоза.

Таким образом, представленные данные указывают на возможность

измерения с помощью волоконно-оптических датчиков динамики- локального кровотока не только в поверхностных структурах головного мозга, но и в подкорковых образованиях. Показана также реальность тракскраниальной динамической регистрации кровенаполнения черепа у мелких лабораторных животных как в инфракрасной, так и в видимой области излучения. • \

ВЫВОДЫ

1. Разработан унифицированный пояифункциональный медико-биологический исследовательский комплекс "Гемодинамика - 01", обеспечивающий проведение сравнительного изучения и оценку информативности вновь создаваемых и существующих методов экспериментального изучения различных параметров кровоснабжения и метаболизма головного мозга.

2. Проведены анализ и систематизация существующих опто-воло-конных сенсоров и методов обработки оптической информации, приемлемых в биомедицинских исследованиях для неинвазивной регистрации местного мозгового кровотока и некоторых метаболических показателей мозговой ткани.

3. Разработан и внедрен в экспериментальную практику опто-электронный датчик для регистрации оксигемометрических характеристик функционирующего мозга.

Сконструирован и экспериментально апробирован комбинированный датчик, дающий возможность получать синхронную информацию 6 ряде оксигемометрических, метаболических и гемодинамических показателей локального участка мозговой ткани.

5. Осуществлена» теоретическое обоснование и разработка принципа комбинированной регистрации динамических изменений уровней

НЬО НЬ и цитохрома аа через неповрежденный череп

2

3

6. Впервые получены спектральные характеристики глубинных структур функционирующего мозга путем транскраниального использования световодов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Оптоволоконный датчик для регистрации оксигемометрических ха-' рактеристик поверхностных структур головного мозга. Рац. предло- ' хение. Удост. N 167, 1990 г.

2. Комбинированный датчик для исследования мозгового кровообраще^ ния. Жур. эксп. и клин, медицины. АН Арм. ССР, Ереван, 1991, т. 31, N 4 1991, с. 379 - 382 (совм. с Налбандян С.Г.).

3. Способ динамической записи оксигемометрических характеристик головного мозга. Материалы I научно-практического съезда медиков Армении. Ереван, 1991, с. 169.

4. Многофункциональный хирургический бокс "Гемодинамика - 01" для медико-биологических исследований. Материалы I научно-практического съезда медиков Армении. Ереван, 1991, с. 209 - 210 <совм. с Секоян Э.С. и Калбандян С.Г.).

7

\

Бумага 30 л 40/8, 2,5 п/л, Подписано к печати 22.II.95r, э.2И,тЛ00 Отдал опарзтивяой полиграфии Ереванского нвдициясногр киотатзта, Вревае - Корюяа 2