CC BY
39
УДК 618.214:615.841]-092.9
НОВЫЕ МЕТОЛИЧЕСКИЕ ПОЛХОЛЫ В ИЗУЧЕНИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
В. Ю. ПЕРОВ, В. Г. АБУШКЕВИЧ, Л. В. ФЕДУНОВА
ПРАВОМЕРНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ДИНАМИКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ МАТКИ КРЫСЫ В ПРЕДРОДОВОМ ПЕРИОДЕ
Кафедра нормальной физиологии, кафедра акушерства и гинекологии ФППВ и ППС Кубанского государственного медицинского университета, г. Краснодар
В настоящее время в связи с сохраняющейся высокой частотой аномалий родовой деятельности актуальным является изучение динамики возбуждения беременной матки [11]. В беременной матке в норме существует тройной нисходящий градиент возбуждения. Самые активные сокращения матки в предродовой и родовой периоды возникают в области ее углов и дна, далее в теле, слабее всего в нижнем сегменте. Нарушение тройного нисходящего градиента возбуждения приводит к дискоординированным схваткам: раскрытие маточного зева не совершается из-за неправильной последовательности сокращения отделов матки [9].
Гистерография, которую используют для оценки координированности сокращений матки в родах, не позволяет оценить локализацию очагов возбуждения. Эта методика также неприемлема в предродовом периоде, до момента начала родов.
Целью работы является создание метода оценки динамики возбудимости мускулатуры матки в предродовом периоде.
В этом плане перспективна методика компьютерного картирования. Суть ее состоит в том, что на изучаемый участок матки помещается электродная матрица и одновременно с множества электродов идет регистрация биопотенциалов. Последние поступают через усилители и аналого-цифровые преобразователи в компьютер. Специальная программа определяет, в каком месте впервые появляется возбуждение и как оно распространяется. Компьютер строит изохронную карту с обозначением очага первоначального возбуждения.
Однако разрешающие возможности такого метода ограничены размером и количеством электродов матрицы. Метод совершенно неприемлем у человека. Поэтому в XXI веке на смену картированию волны возбуждения при помощи электродных матриц приходят методы оптического картирования. Их суть сводится к тому, что на возбудимую ткань наносится флуоресцентный краситель. Он стимулируется лучом лазера и начинает светиться. Интенсивность его свечения зависит от кинетики потенциала. Специальное устройство считывает свечение каждой клетки, преобразует оптический сигнал в электрический и вводит в компьютер, который строит изохронную карту процесса возбуждения.
В настоящее время картирование оптического потенциала осуществляется в широком диапазоне пространственного масштаба: от единичной клетки до целого органа [6, 12, 13]. Однако и этот очень дорогостоящий метод применим только в острых опытах на животных.
Кроме того, оба эти метода не позволяют оценивать очаг возбуждения, если он находится не на поверхности ткани, а лежит в ее глубине, что, как правило, имеет место в реальности.
С другой стороны, известен эффект Кирлиан [7], для получения которого флуоресцентный краситель не требуется, а краевое свечение ткани достигается в высокочастотном поле высокого напряжения. Этот метод позволяет изучать биообъекты без нарушения их жизнедеятельности и дает уникальную возможность получать
о них совершенно новую информацию, не доступную другим методам [4]. В последние годы он усовершенствован К. Г. Коротковым и множеством его последователей, компьютеризирован и получил название метода газоразрядной визуализации (ГРВ) [8].
Отсутствие в литературе сведений об изучении динамики возбуждения матки при помощи эффекта Кирлиана явилось основанием к выполнению настоящего исследования.
Целью работы является создание метода выявления очага возбуждения в беременной матке крысы.
Исследование проводилось в два этапа.
Первый этап
Методика
Первоначально были отобраны 30 белых здоровых беспородных крыс весом 110-130 граммов. Все крысы были разбиты на три группы, каждая по 10 животных.
Первую группу составили небеременные крысы.
Крыс второй и третьей групп спаривали.
Вторая группа крыс нормально родила живых крысят.
Беременных крыс третьей группы в предродовом периоде вводили в гексеналовый наркоз (75 мг/кг внутрибрюшинно). Вскрывали брюшную полость. Беременную матку с яйцеводами извлекали и помещали в газоразрядную камеру, где создавали высо-
кочастотное поле (частота 1024 Гц, 8-20 КВ) в течение 30 секунд. Наблюдали обычное краевое свечение Кирлиан. Но кроме этого внутри тела беременной матки через 100-300 миллисекунд мы наблюдали появление светящегося очага. Оптические сигналы регистрировались телекамерой и выводились в компьютер. Специальная программа строила по ним изображения [2, 3, 8].
Результаты исследования
В высокочастотном поле сразу вокруг тела беременной матки и яйцеводов (рис. 1) возникало краевое свечение - эффект Кирлиан (рис. 2).
Спустя 100-300 миллисекунд кроме краевого свечения внутри матки появлялся отдельный очаг свечения. В 7 из 10 случаев (70%) он возникал в левом роге матки, в 2 (20%) случаях - в правом роге и в
1 случае (10%) - в области дна матки.
Можно предположить, что светящийся очаг внутри беременной матки располагается в том месте, где наиболее низкое в данный момент времени сопротивление ткани, то есть в очаге возбуждения, там, где возник пейсмекерный комплекс. Подтверждением этого является отсутствие очага возбуждения в небеременной матке у 10 контрольных крыс и в матке вне предродового периода, когда очага возбуждения - пейсмекер-ного комплекса - нет [1].
Возможно было предположить, что в беременной матке светится плод крысы. У крыс многоплодная беременность, то есть если бы появление плода вызывало свечение, то сразу было бы несколько светящихся очагов, а он только один.
По нашему мнению, динамика и локализация светящегося очага отражает возникновение пейсмекер-ного механизма и распространение возбуждения в матке.
Описываемый нами светящийся очаг в теле матки появляется не сразу, а спустя 100-300 миллисекунд после возникновения краевого свечения Кирлиан (рис. 3).
Ранее нами было показано, что введение оксито-цина увеличивает интенсивность свечения [3]. Это подтверждает наше предположение о том, что очаг свечения отражает процесс возбуждения.
Второй этап
Однако, для того чтобы окончательно подтвердить, что описываемый нами очаг действительно есть не что иное, как пейсмекерный комплекс в матке, который созревает и начинает функционировать во время беременности, мы поставили серию экспериментов на пяти изолированных венозных синусах сердец лягушек Яапа temporaria. В этих контрольных опытах процесс возбуждения регистрировали из одного и того же места двумя методами одновременно: методом газоразрядной визуализации и методом компьютерного картирования.
Это было сделано с целью установления факта соответствия светящегося очага, получаемого в камере устройства газоразрядной визуализации на эффекте Кирлиан (КЭЛСИ), очагу первоначального возбуждения, выявляемого методом компьютерного картирования.
Сердца лягушек в качестве объекта были выбраны вследствие двух обстоятельств. Во-первых, это
орган, у которого постоянно работает пейсмекер и, таким образом, имеется очаг первоначального возбуждения. То есть на этом объекте вполне возможно зафиксировать во время возбуждения изучаемый нами очаг свечения. Во-вторых, на сердце широко апробированы различные варианты метода компьютерного картирования очага первоначального возбуждения. Поэтому появлялась реальная возможность сравнить локализацию и время проявления очага свечения с локализацией очага возбуждения, выявляемого методом компьютерного картирования.
Методика
Приготовление препарата изолированного венозного синуса сердца лягушки производили по методике, предложенной М. И. Граменицким [5] и модифицированной М. Г. Удельновым [10].
Рамку Граменицкого с расположенным на ней изолированным венозным синусом заземленного сердца лягушки помещали в камеру устройства газоразрядной визуализации на эффекте Кирлиан (КЭЛСИ) и получали очаг свечения.
Одновременно с этим осуществляли картирование очага первоначального возбуждения в изолированном венозном синусе сердца лягушки при помощи 6-электродного зонда, фиксируемого к этой области.
Полиуретановый зонд содержал 6 нихромовых электродов по 0,3 миллиметра с межэлектродным расстоянием 1,7 миллиметра.
Электрограммы с 6-электродного зонда поступали на вход 6-канального электрокардиоусилителя, в котором происходило усиление исследуемых электрических сигналов. Усиленные электрические сигналы с синоатриального узла поступали на вход 6-канального аналого-цифрового преобразователя, где происходит преобразование аналогового электрического сигнала с каждого из 6 электродов в цифровой код. Через блок защиты от пробоя высокого напряжения данные с аналогово-цифрового преобразователя поступали в персональный компьютер, где происходило накопление данных, а затем их последующая математическая обработка.
Компьютерная программа по второй производной нарастания фронта волны деполяризации в синоатриальном узле ставила метки на электрограммах. Та метка, которая ставилась раньше других, принималась за первоначальную. По меткам программа строила изохронную карту распространения возбуждения по синоатриальной области, находящейся в пределах электродного зонда, с шагом в 1 миллисекунду. Затем программа фокусировала первоначальный очаг возбуждения в виде заштрихованной точки.
Проводилось также сопоставление динамики очага первоначального возбуждения с фазами сокращения изолированного венозного синуса.
Исходя из того, что светящийся очаг в органе стремится в зону низкого электрического сопротивления, которым является очаг первоначального возбуждения, мы попытались провести сопоставление этих двух очагов в пространстве и во времени.
При сопоставлении очагов в пространстве возникло две проблемы.
Во-первых, установка позволяет наблюдать и регистрировать светящийся очаг в непрерывном режиме не более 30 секунд. Поэтому сопоставления очагов были ограничены этим временным интервалом.
Во-вторых, расположение электродного зонда проходит посредине венозного синуса, и очаг первоначального возбуждения независимо от своего различного горизонтального расположения по отношению к электроду зонда будет всегда регистрироваться только под ним. Светящийся очаг будет располагаться независимо от зонда, там, где истинное расположение очага первоначального возбуждения. Поэтому при сопоставлении очагов в пространстве мы использовали их расположение только по вертикали, независимо от их горизонтального положения. В качестве нулевой точки отсчета брался наружный край бифуркации аорты.
Результаты
Частота сокращений изолированного венозного синуса сердца лягушки за 30 секунд не изменялась.
Оригинальные записи представлены на рисунке 4, а цифровые значения сопоставлены в таблице.
Как видно из приведенных рисунков, имеется полное соответствие между расположением по вертикали светящегося очага и очага первоначального возбуждения в изолированном венозном синусе лягушки. Это соответствие не зависимо от частоты сокращений венозного синуса и места локализации в венозном синусе очагов.
Это подтверждают данные таблицы. Достоверных различий в расстоянии по вертикали от бифуркации аорты до центра светящегося очага и центра очага первоначального возбуждения в изолированном венозном синусе лягушки нет (Р>0,05).
Коэффициент корреляции между расстоянием по вертикали от бифуркации аорты до центра светящегося очага и центра очага первоначального воз-
буждения в изолированном венозном синусе лягушки составляет 0,98 и свидетельствует о сильной корреляционной связи.
Провести сопоставление во времени между светящимся очагом и очагом первоначального возбуждения в изолированном венозном синусе лягушки, кроме как в момент возникновения зубца на электрограмме, отражающего возбуждение в венозном синусе, нельзя. Поэтому сопоставление во времени проведено между динамикой светящегося очага и фазами цикла: систолой, диастолой изолированного венозного синуса сердца лягушки. Такое сопоставление представлено на рисунке 5.
Как видно из рисунка 5, в разные фазы сердечного цикла в изолированном венозном синусе сердца лягушки имела место динамика свечения. Светящийся очаг наблюдался во время систолы, и он отсутствовал во время диастолы. Это указывает на то, что, по-видимому, он совпадает с очагом первоначального возбуждения в венозном синусе сердца лягушки, регистрируемого методом компьютерного картирования. Какова природа очага в области пейсмекера матки или венозного синуса сердца лягушки? В первом приближении к объяснению этого явление помогает подойти концепция ближайшего сотрудника супругов Кирлиан физика Виктора Адаменко. В своей диссертации он отметил, что главным в эффекте Кирлиан является механизм эмиссии (истечения) электронов из тканей в высокочастотном поле, и даже создал теорию формирования особого состояния живого вещества, образования в нем своеобразной холодной плазмы. Действительно, когда имеется очаг возбуждения, например систола, электрическое сопротивление ткани там минимально и туда устремляется плазма. Возникает свечение. Во время диастолы, когда возбуждения нет, электрическое сопротивление ткани высокое. Плазма, возникающая в высокочастотном поле, дает только краевое свечение.
Наиболее интенсивное свечение (зеленый цвет)
Сопоставление очага свечения, наблюдаемого при ГРВ, с очагом первоначального возбуждения в изолированном венозном синусе сердца лягушки
№ лягушки Количество наблюдений Частота сокращений синуса в 1’ Длина по вертикали от бифуркации аорты до центра светящегося очага в мм (метод ГРВ) Длина по вертикали от бифуркации аорты до центра очага первоначального возбуждения в мм (метод компьютерного картирования)
1 17 33,0 10,0 9,5
2 22 44,0 11,3 10,8
3 26 59,1 1,5 3,0
4 30 62,0 8,8 7,5
5 17 51,5 7,5 6,8
М Итого 112 50,0 7,8 7,5
± т 2,3 0,7 0,6
Р >0,05
Секунды
1-й канал
2-й канал
3-й канал
4-й канал
5-й канал
6-й канал
Рис. 4. Сопоставление расположения светящегося очага, получаемого в высокочастотном поле методом ГРВ (А), с локализацией очага первоначального возбуждения в изолированном венозном синусе сердца лягушки № 3, определяемого методом компьютерного картирования (Б)
во время систолы отмечалось в центре светящегося очага. Чем дальше от центра, тем интенсивность свечения уменьшалась (цвет от зеленого к желтому, к красному, к фиолетовому).
По-видимому, эти данные свидетельствуют о том, что наибольшее количество плазмы находится в том месте, где электрическое сопротивление наименьшее, т. е. в области очага первоначального возбуждения. Там, где электрическое сопротивление чуть выше, чем в очаге первоначального возбуждения, плазмы меньше и, соответственно, меньше интенсивность свечения. Она желтого цвета. Там, где сопротивление еще выше, плазмы еще меньше, а следовательно, меньше интенсивность свечения, что проявляется красным цветом. Наконец там, где возбуждение отсутствует, электрическое сопротивление ткани большое, плазмы там нет и нет свечения.
Обсуждение результатов
Из иллюстраций видно, что светящийся очаг возникает из глубины ткани венозного синуса. Можно думать, что это свидетельствует о возможности метода регистрировать истинный очаг возбуждения, который находится не на поверхности, а в глубине ткани, что недостижимо для метода компьютерного картирования.
Сопоставление по локализации и по времени появления светящегося очага внутри изолированного венозного синуса сердца лягушки, полученного методом ГРВ с очагов первоначального возбуждения, полученного методом компьютерного картирования, указывает на их совпадение.
Результаты соответствия по времени динамики светящегося очага с фазами сердечного цикла являются подтверждением того, что светящийся очаг отражает динамику изменения электрического сопротивления ткани, а следовательно, динамику первоначального возбуждения в венозном синусе.
Все это позволяет сделать заключение о правомочности использования эффекта Кирлиан (КЭЛСИ) для изучения возникновения и функционирования пейсмекерного комплекса в беременной матке, что при дальнейшем усовершенствовании методика позволит уже в предродовом периоде прогнозировать вероятность аномалий родовой деятельности и более обоснованно выбирать тактику ведения родов.
Поступила 22.09.2006 ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамченко В. В. Активное ведение родов. СПб, 2003. 664 с.
2. Абушкевич В. Г., Федунова Л. В., Перов В. Ю., Перова М. Ю., Арделян А. Н., Сомов Н. М. Методика применения эффекта Кирлиан для изучения свойств матки крыс. III Международный постоянно действующий конгресс «Экология и дети». Анапа, 2006. С. 213-214.
3. Абушкевич В. Г., Федунова Л. В., Перов В. Ю., Перова М. Ю., Арделян А. Н., Сомов Н. М. Использование эффекта Кирлиан для изучения возбудимости беременной матки крыс. III Международный постоянно действующий конгресс «Экология и дети». Анапа, 2006. С.185-186.
4. Бойченко А. П., Шустов М. А. Основы газоразрядной фотографии. Томск, 2004. С. 316.
5. Граменицкий М. И. Переживающий сосудисто-сердечный препарат лягушки (общее описание методики) // Pусск. физиол. журн. 1930. Т. 13, № 1. С. 37-38.
6. Ефимов И. P., Самбелашвили А. Т., Hикольский В.К Прогресс в изучении механизмов электрической стимуляции сердца. Часть IV // Вестник аритмологии. 2001. № 26. С. 1-19.
7. Кирлиан В. X., Кирлиан С. Д. В мире чудесных разрядов. Краснодар, 1964. 198 с.
8. Коротков К. Т. Основы ^В биоэлектрографии. СПб, 2001. 360 с.
9. Степанковский Т. К., Венцековский Б. М. Hеотложные состояния в акушерстве и гинекологии. Киев, 2003. 669 с.
10. Удельнов М. Г. Pуководство к большому практикуму по физиологии сердца. М., 1978.
11. Цхай В. Б. Перинатальное акушерство. H. Hовгород, 2003. 415 с.
12. Kanai F., Salame J. Optical maping reveals that repolarization spreads anisotropically and is guided fiber orientation in guinea pig hearts // Circ. Res. 1995 Oct. V. 77, № 4. P. 784-802.
13. Sakai T., Hizota A., Momose-Sato, Sato K. Kamino K. Optical mapping of conduction patterny of normal and tachycardia - like excitation in the rat atrium // Jpn. JPhysiol., 1997. Apr., V. 47, № 2. P. 179-188.
V. YU. PEROV, V. G. ABUSHKEVICH, L. V. FEDUNOVA
RELEVANCE OF THE USE OF THE GAS-DISCHARGE VISUALIZATION FOR EVALUATION OF THE DYNAMICS OF THE RAT’S UTERUS EXCITATION IN PUERPERAL PERIOD
In acute experiments under narcosis in lO not pregnant rats and lO pregnant rat (in puerperal period) the uteruses with oviducts were extirpated. Preparations were put in high-frequency field (lO24 Hz, 8-2O KW for 3O c) for gas-discharge visualization by K. G. Korotkov. On lO intact preparations only Kerlian regional fluorescence was observed. On lO preparations with fetus, besides that, a fluorescence center was additionally observed in the uterus body. To confirm the supposition that it is an area of the increased excitation, i. e. pacemaker’s area of the pregnant uterus, 5 experiments were carried out on the venous nodes of the frogs’ hearts, where pacemakers act in automatic regime. The area of the venous node of the heart undergone gas-dis-charge visualization. Simultaneously, the matrix with б electrodes for computer mapping was imposed on it. Coincidence of the fluorescence center in localization and time (fluorescence was observed only in systole period) with pacemaker localization by mapping data, confirmed supposition that in the pregnant uterus exactly pacemaker zone fluoresces under gas-discharge visualization.
