Анализ данных лазерной допплеровской флоуметрии при исследовании микроциркуляции в пародонте

Проблема диагностики ранних стадий воспалительных заболеваний пародонта при всех успехах, достигнутых в деле совершенствования, разработки и внедрения в практику новых методов обследования пародонтологических больных, до настоящего времени не теряет своей актуальности. Большинством исследователей признана ведущая роль воспалительного процесса в патогенезе заболеваний пародонта, при изучении которого значительное внимание уделяется нарушениям микроциркуляции. (Рабухина Н.А. и соавт., 2001). Использование аппаратурного тестирования микроциркуляторных расстройств в клинической практике позволяет осуществить диагностику ранних проявлений патологии. Значительный успех в этом направлении достигнут благодаря внедрению метода лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ), позволяющего не только оценить общий уровень периферической перфузии, но и выявить особенности состояния и регуляции кровотока в микроциркуляторном русле (Кречина Е.К., 2000; Крупаткин А.И., Сидоров В.В., 2005). Характеристикой капиллярного кровотока является показатель микроциркуляции (ПМ), который регистрируется в течение определенного промежутка времени специально разработанным для этого прибором. Имеющееся к прибору программное обеспечение позволяет сохранять полученную ЛДФ-грамму и проводить расчет ее статистических показателей, которые можно разделить на две группы. К первой относятся показатели, вычисленные непосредственно при помощи ЛДФ-граммы — ПМ: его среднее арифметическое значение, среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации. Ко второй группе относятся показатели, вычисленные при помощи амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Программное обеспечение рассчитывает вышеупомянутые показатели, но не проводит на их основе анализ состояния капиллярного кровотока в пародонте. Исследователь получает с помощью программного обеспечения различную статистическую информацию, на основе которой может поставить диагноз.

Цель исследования — выбор и исследование алгоритма распознавания состояния микроциркуляции крови в тканях десны в норме и при легких воспалительных процессах с помощью анализа показателей микроциркуляции капиллярного кровотока в пародонте, полученных с использованием метода лазерной допплеровской флоуметрии.

ЛДФ является диагностической неинвазивной методикой, позволяющей оценить состояние кровотока на капиллярном уровне. Интегральная характеристика капиллярного кровотока, регистрируемая при ЛДФ, представляет собой ПМ, который является функцией от средней скорости движения эритроцитов (Vcp), показателя капиллярного гематокрита (Htk) и числа функционирующих капилляров в измеряемом объеме ткани (Nk):

ПМ = Vcp х Htk х Nk.

Измеряется ПМ в вольтах (В) или условных перфузионных единицах (пер. ед.).

Метод ЛДФ осуществляли с помощью лазерного анализатора капиллярного кровотока «ЛАКК-01» (НПП «Лазма», Москва), сопряженным с персональным компьютером. При записи ЛДФ-грамм придерживались рекомендаций Е.К. Кречиной (2000). Для фиксации стекло-волоконных зондов использовали разработанное нами устройство, что позволило исключить появление артефактов в большинстве случаев (Алямовский В.В., Нарыкова С.А., 2004). Запись ЛДФ-грамм проводили в области 8 симметричных пародонтальных сегментов различных групп зубов. При исследовании использовали анализатор с излучателем 0,63 мкм — гелий-неоновый лазер. У каждого зуба регистрировали состояние микроциркуляции в 2 зонах: маргинальной и прикрепленной десне (МД и ПД соответственно). Измерение в каждой точке длилось 1 мин. Для разработки алгоритма было обследовано 45 человек в возрасте от 20 до 40 лет, из них 30 человек — с интактным пародонтом, 15 человек — с легкими формами заболеваний пародонта (хронический катаральный гингивит). Было снято 480 ЛДФ-грамм у 30 пациентов с интактным пародонтом, 240 ЛДФ-грамм у 15 пациентов с хроническим катаральным гингивитом.

Статистическую обработку ЛДФ-грамм проводили по методике, предложенной Е.С. Кирик. ЛДФ-грамму можно считать случайной функцией, зависящей от времени, относящейся к классу эргодических процессов. Для описания тканей состояния пародонта использовали числовые классифицирующие характеристики: автокорреляционная функция, m, s и Кv. Использование интервальных автокорреляционных функций при разработке алгоритма позволило выявить наличие скрытых периодичностей в рассматриваемых случайных процессах, что и явилось основой разработанного программного обеспечения «Система распознавания состояния микроциркуляции крови в пародонте на основе данных лазерной допплеровской флоуметрии» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006610022 от 10.01.2006 г.) (Пархоменко О.Л. и соавт., 2006).

Для настройки разработанной программы распознавания состояния микроциркуляции в пародонте (РСМП) использовали 192 (192) «хороших» ЛДФ-грамм пациентов с интактным пародонтом, 96 (96) «плохих» ЛДФ-грамм пациентов с хроническим катаральным гингивитом. Аналогичным образом работа алгоритма была проверена на 95 ЛДФ-граммах (они не входили в число ЛДФ-грамм, по которым проводилась настройка алгоритма), снятых с сегментов МД и ПД, для которых было известно, что они являются «хорошими». Количество правильных ответов составило 94 (почти 100%). Также работа алгоритма была проверена на 48 ЛДФ-граммах, снятых с сегментов МД и ПД, для которых было известно, что они являются «плохими». Количество правильных ответов составило 30 (62%).

Разработанное программное обеспечение РСМП позволяет оценивать не только состояние микроциркуляции десны в целом, но и отдельно взятых сегментов пародонта. Данные, отображающиеся в главном окне разработанной программы, свидетельствуют о том, что если в целом состояние микроциркуляции у пациента следует отнести к «норме», то состояние микроциркуляции отдельных сегментов может вызывать настороженность по ряду показателей ЛДФ-граммы. Проведя классификацию по конкретному сегменту пародонта, программа позволяет увидеть, на основании каких показателей ЛДФ-граммы состояние микроциркуляции в данном сегменте может быть оценено как «риск заболевания». Исследователь имеет возможность выбрать интересующие его характеристики с помощью команды «Настройка» (среднее арифметическое, коэффициент вариации, Amax (ALPHA), Amax (LF) и другие).

Тестирование программы РСМП на 68 пациентах, разделенных на две группы (1-я — со здоровым пародонтом — 38; 2-я — с хроническим катаральным гингивитом — 30), показало, что в 1-й группе число ЛДФ-грамм с показателями «нормы» составило 123 (МД) и 167 (ПД), «патологии» - 55 (МД) и 38 (ПД); «риск заболевания» - 19 (МД) и 28 (ПД), а во 2-й число ЛДФ-грамм с показателями «нормы» составило 21 (МД) и 55 (ПД), «патологии» - 120 (МД) и 87 (ПД); «риск заболевания» - 17 (МД) и 17 (ПД).

Полученные в ходе тестирования программы РСМП данные свидетельствуют о том, что изменения микроциркуляции крови при воспалительных заболеваниях пародонта начинаются в МД и имеют ограниченный характер на ранних стадиях заболевания. Сегменты пародонта у пациентов 1-й группы, проанализированные программой как «риск заболевания» и «патология», позволяют говорить о том, что изменения микроциркуляции крови в десне наблюдаются до клинических проявлений патологии пародонта, а это имеет большое значение при диагностике ранних стадий заболеваний.

Таким образом, исследования по проблеме анализа и интерпретации данных оценки микроциркуляции крови в десне на основе метода ЛДФ свидетельствуют о значительном числе факторов, влияющих на качество распознавания изменений микроциркуляции крови в пародонте, а рассмотренный подход к решению задачи распознавания состояния капиллярного кровотока показал результаты, свидетельствующие о работоспособности исследуемого алгоритма.


В.В. Алямовский, С.А. Нарыкова
ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет»