Анализ амплитудно-частотного спектра колебаний кровотока у детей с сахарным диабетом типа 1

УДК616.379-008.64: 616.12-008: 616-005.2-3-5

АНАЛИЗ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОГО СПЕКТРА КОЛЕБАНИЙ КРОВОТОКА У ДЕТЕЙ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ ТИПА 1

Н. В. Малюжинская, К. В. Кожевникова, О. В. Полякова, А. Н. Жидких

Волгоградский государственный медицинский университет, кафедра детских болезней педиатрического факультета

Статья посвящена изучению микроциркуляторных нарушений у детей с сахарным диабетом типа 1. Полученные результаты позволяют использовать неинвазивный метод лазерной допплеровской флоуметрии для ранней диагностики микроангиопатий.

Ключевые слова: сахарный диабет типа 1, нарушения микроциркуляции, диабетическая микроангиопатия, лазерная допплеровская флоуметрия.

ANALYSIS OF THE AMPLITUDE-FREQUENCY SPECTRUM OF FLUCTUATIONS OF BLOOD FLOW IN CHILDREN WITH TYPE 1 DIABETES

N. V. Malyuzhinskaya, K. V. Kozhevnikova, O. V. Polyakova, A. N. Zhidkih

The Volgograd State Medical University, Department of Children Diseases, Faculty of Pediatrics

The article is devoted to the study of microcirculatory disorders in children with type 1 diabetes mellitus. The findings make it possible to use non-invasive laser Doppler flowmetry for early diagnosis of microvascular complications.

Key words: type 1 diabetes mellitus, microcirculatory disorders, diabetic microangiopathy laser Doppler flowmetry.

Сахарный диабет типа 1 (СД 1) в детском и подростковом возрасте протекает тяжело, со склонностью к про-грессированию и сопровождается глубокими нарушениями обменных процессов и микроциркуляции [1]. Специфические дегенеративные изменения развиваются во всех элементах сосудистой стенки с ослаблением микроцир-куляторной ауторегуляции [4]. С помощью метода лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) возможно неинва-зивно выделить и проанализировать регуляторные факторы, контролирующие микрогемодинамику [3].

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить особенности амплитудно-частотного спектра кровотока у детей с СД 1.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследование были включены 63 ребенка (33 мальчика и 30 девочек) в возрасте от 10 до 17 лет с верифицированным диагнозом СД 1. Средний возраст больных составил (13,19 ± 3,93) лет, средняя длительность заболевания — (4,24 ± 3,47) года, средний возраст дебюта СД—(7,75 ± 4,44) лет. Дети были разделены на 2 группы в зависимости от стажа заболевания: в первую группу вошли 33 ребенка (17 мальчиков и 16 девочек) с длительностью СД 1 до 3 лет, во вторую группу — 30 детей с длительностью заболевания более 3 лет (16 мальчиков и 14 девочек). Контрольную группу, сопоставимую по возрасту и полу, составили 26 практически здоровых детей.

Для исследования состояния микроциркуляторного русла использовался метод ЛДФ с помощью двухканаль-ного лазерного допплеровского флоуметра ЛАКК-ОП

(НПП «nA3MA», Россия, Москва). Первый датчик устанавливался на тыльную поверхность предплечья в зоне Захарьина - Геда—зону без артериовенозных анастомозов (ABA), второй — на ладонной поверхности дис-тальной фаланги 2 пальца кисти (зона с ABA). Исследование проводилось в положении лежа в стандартных условиях (при одинаковой температуре воздуха, в одинаковое время суток). Сигнал записывался в течение 10 минут. Проводилась оценка базального кровотока с определением показателей: средней перфузии (M), среднего колебания перфузии (s) и коэффициента вариации (Kv). Aнализировапся амплитудно-частотный спектр колебаний перфузии с использованием вейвлет-преоб-разования. Оценивалась амплитуда колебаний в функциональных частотных диапазонах: эндотелиальной активности ^э), нейрогенной активности (A^, миоген-ной активности ^м), респираторного ритма (A4) и кар-диоритма (A^. Проводилось нормирование амплитуд колебаний относительно средней модуляции кровотока (A/3s) и средней перфузии (A/M). Вычислялся нейро-генный тонус (HT), миогенный тонус (MT), эндотелиаль-но-зависимый компонент тонуса (ЭТ), а также показатель внутрисосудистого сопротивления (ВСС) и показатель шунтирования (ПШ) по стандартной методике [3].

Статистическая обработка полученных результатов проводилась на персональном компьютере (IntelCore i7-3612QM, 2,1 GHz) с использованием статистического пакета STATISTICA 10.0 (StatSoft, Tulsa, USA). Характер распределения значений количественных признаков оценивался с помощью критерия Шапиро-Уилка. Результаты представлены в виде медианы (Ме) и ин-терквартильного размаха [25-й и 75-й процентили].

I^mpfö ©©СаГГГМЩ

Наличие статистически значимого различия количественного признака в нескольких несвязанных группах определялось с помощью критерия Крускала-Уоллиса с последующей оценкой критерием Манна-Уитни с поправкой Бонферрони. Статистически значимыми считались различия при р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Показатели базовой микроциркуляции и амплитудно-частотного спектра кровотока у детей с СД 1 при регистрации в зоне Захарьина - Геда представлены в табл. 1.

У детей со стажем заболевания менее 3 лет (1-я группа) при оценке базовой микроциркуляции в зоне Захарьина - Геда выявлено статистически значимое повышение среднеквадратического отклонения колебаний перфузии (ст) (р = 0,02) без значимого различия показателей средней перфузии (М) и коэффициента вариации (К^ относительно контрольной группы. При этом не выявлено статистически значимых отличий в активных тонус-формирующих диапазонах (Аэ, Ан, Ам). Однако отмечалась тенденция к повышению коэффициентов Аэ/М и Ам/М, характеризующих напряженность

эндотелиального и миогенного механизмов регуляции кровотока.

При оценке пассивных механизмов регуляции кровотока у детей на ранних стадиях заболевания наблюдалось уменьшение степени выраженности колебаний кардиоритма (Ас/3ст) (р = 0,008) в сочетании с повышенной напряженностью регуляции кровотока со стороны респираторных колебаний (Ад/М) (р = 0,046). При этом отмечалось выраженное снижение отношения Ас/Ад по сравнению с группой контроля (р = 0,0003).

Полученные результаты позволяют говорить об отсутствии выраженных изменений перфузии у детей с СД 1 со стажем заболевания менее трех лет при регистрации ЛДФ-граммы в зоне Захарьина - Геда. Повышение модуляции кровотока за счет преимущественной активации пассивных механизмов регуляции говорит о начальных признаках застойно-гиперемической формы расстройства микроциркуляции у данной категории больных [3].

При анализе базовой микроциркуляции в зоне Захарьина - Геда у детей с СД 1 со стажем заболевания более 3 лет (2-я группа) наблюдалось повышение средней перфузии (р=0,034) в сочетании со снижением коэффициента вариации (р = 0,02) относительно контрольной группы и снижение среднеквадратического

Таблица 1

Показатель Контрольная группа (п = 26) Группа 1 Стаж СД1 менее 3 лет (п = 33) Группа 2 Стаж СД1 более 3 лет (п = 30) Значение р

M 5,37 [3,9; 6,21] 5,6 [4,5; 6,68] 6,64 [4,36; 8,71]* Р1-3 = 0,034

ст 0,86 [0,7; 0,97] 1,09 [0,82; 1,56]* 0,845 [0,7; 0,96]** р 1-2 = 0,02; р2-3 = 0,035

Kv 15,94 [13,36; 20,62] 27,06 [14,97; 28,71] 12,89 [9,81; 16,34]*,** Р1-3 = 0,02; р2-3 = 0,0004

Аэ 0,23[0,19; 0,37] 0,3[0,18; 0,42] 0,16 [0,12; 0,21]*,** Р1-3 = 0,008; р2-3 = 0,006

ЭТ 3,32 [2,86; 4,0] 4,22 [3,03; 5,1] 4,67 [3,38; 6,08]* Р1-3 = 0,004

Аэ/3ст 10,02 [8,31; 11,68] 7,91 [6,52; 10,99] 7,16 [5,52; 9,95]* Р1-3 = 0,04

Аэ/М 4,36 [3,54; 7,82] 5,54 [2,31; 9,93] 2,61 [1,6; 4,18] *,** Р1-3 = 0,013; р2-3 = 0,019

Ан 0,26 [0,21; 0,4] 0,28 [0,19; 0,6] 0,21 [0,16; 0,3]

НТ 3,24 [2,3; 3,57] 3,89 [2,6; 6,09] 3,87 [2,87; 4,29]

Ан/3ст 10,26 [9,33 14,44] 8,55 [5,5; 12,82] 8,62 [7,81; 11,67]

Ан/М 6,07 [4,78 6,83] 5,07 [3,8; 10,72] 3,62 [1,84; 6,88]

Ам 0,27 [0,19 0,42] 0,4 [0,24; 0,6] 0,23 [0,17; 0,34]

МТ 3,2 [2,69; 3,58] 3,63 [2,22; 6,09] 3,29 [2,19; 4,88]

Ам/3ст 10,43 [9,28; 12,37] 9,19 [5,5; 14,96] 7,84 [5,97; 13,63]

Ам/М 5,64 [3,46 8,38] 7,45 [4,43; 11,58] 2,66 [1,95; 6,5]** Р2-3 = 0,02; Р1-3 = 0,073

АД 0,17 [0,11 0,24] 0,22 [0,17; 0,38]* 0,185 [0,13; 0,26] Р1-2 = 0,014

Ад/3ст 5,57 [4,57 7,04] 6,72 [5,16; 10,43] 7,74 [6,57; 10,04]* Р1-3 = 0,007

Ад/М 2,88 [2,15 4,36] 4,89 [3,14; 6,07]* 3,3 [2,98; 3,52] Р1-2 = 0,046

Ас 0,3 [0,25 0,4] 0,26 [0,22; 0,5] 0,26 [0,24; 0,51]

Ас/3ст 12,01 [10,47; 15,82] 8,5 [6,72; 11,75]* 14,02 [11,03; 18,29]** Р1-2 = 0,008; Р2-3 = 0,0003

Ас/М 6,17 [5,01; 8,57] 6,07 [3,56; 8,64] 5,62 [3,25; 8,94]

Ас/Ад 2,13 [1,71; 3,29] 1,26 [1,0; 1,64]* 1,7 [1,22; 2,35]** Р1-2 = 0,0003; Р2-3 = 0,021

ПШ 0,963 [0,95; 1,08] 0,92 [0,65; 1,17] 0,94 [0,88; 1,09]

ВСС 0,57 [0,56; 0,64] 0,46 [0,38; 0,63] 0,66 [0,59; 0,85]*,** Р1-3 = 0,02; Р2-3 = 0,003

*р < 0,05 — статистически значимые различия с контрольной группой; **р < 0,05 — статистически значимые различия с группой 1.

Показатели базовой микроциркуляции и амплитудно-частотного спектра колебаний кровотока у детей с СД 1 при регистрации в зоне Захарьина - Геда

©äSmpfä ©©CöFflM]^

отклонения перфузии и коэффициента вариации при сравнении с 1 -й группой (р = 0,035; р = 0,0004).

Анализ амплитудно-частотного спектра ЛДФ-грам-мы у детей 2-й группы показал статистически значимое снижение эндотелиальной активности (Аэ, Аэ/3ст, Аэ/М) в сравнении с группой контроля. Выявлено снижение регуляции кровотока со стороны эндотелиальной и ми-огенной активности (Аэ/М, Ам/М) при увеличении стажа заболевания (р = 0,019; р = 0,02). При этом наблюдалось выраженное увеличение эндотелиально-зависимого компонента микрососудистого тонуса (р = 0,004). Также отмечалось увеличение степени выраженности респираторных и сердечных колебаний по отношению к среднему колебательному процессу (Ад/3ст; Ас/3ст) (р = 0,007; р = 0,021) и увеличение ВСС (р = 0,003).

Анализ ЛДФ-грамм, полученных при записи в зоне Захарьина - Геда у детей с СД 1 со стажем более 3 лет, позволяет сделать вывод об истощении компенсаторных механизмов при прогрессировании заболевания за счет уменьшения вклада активных тонус-формирующих факторов и увеличения амплитуд дыхательных и сердечных ритмов, что в сочетании с увеличением ВСС говорит о прогрессирующих микроциркуляторных нарушениях.

В табл. 2 представлены показатели базовой микроциркуляции и амплитудно-частотного спектра кровотока у детей с СД 1 при регистрации в ладонной поверхности дистальной фаланги 2 пальца кисти (зона с АВА).

При анализе базовой микроциркуляции в зоне, богатой АВА, у детей со стажем заболевания менее 3 лет не выявлено статистически значимого различия с показателями контрольной группы. При этом наблюдалось снижение эндотелиально-зависимого компонента тонуса (р = 0,012). В амплитудно-частотном спектре выявлена тенденция к повышению активности в тонус-фор-мирующих диапазонах, однако статистически значимой разницы с контрольной группой не наблюдалось.

Базовая микроциркуляция у детей с СД 1 со стажем заболевания более 3 лет характеризовалась снижением средней перфузии (р = 0,042) и повышением коэффициента вариации (р = 0,049) при сравнении с контрольной группой, а также повышением средне-квадратического отклонения перфузии при сравнении с 1-й группой (р = 0,039).

При анализе амплитудно-частотного спектра ЛДФ-граммы у детей с СД 1 при увеличении стажа заболевания наблюдалось выраженное снижение

Таблица 2

Показатель Контрольная группа (n = 26) Группа 1 Стаж СД1 менее 3 лет (n = 33) Группа 2 Стаж СД1 более 3 лет (n = 30) Значение р

M 19,52 [16,43; 20,68] 17,12 [14,21; 21,57] 15,42 [12,77; 19,4]* Р1-3 = 0,042

ст 2,13 [1,6; 2,68] 1,83 [1,49 2,14] 2,64 [1,99; 3,34]** Р2-3 = 0,039

Kv 11,07 [7,12 19,49] 11,87 [7,02 14,19] 19,07 [8,76; 30,17]*,** Р1-3 = 0,049; р2-3 = 0,027

Аэ 0,56 [0,33 1,11] 0,59 [0,23 0,93] 0,79 [0,32; 1,25]

ЭТ 3,34 [2,61 3,82] 1,49 [0,83; 4,57]* 3,29 [2,67; 5,27]** Р1-2 = 0,012; р2-3 = 0,011

Аэ/3ст 9,98 [8,72; 12,77] 10,39 [6,67; 13,13] 10,14 [6,31; 12,47]

Аэ/М 2,71 [1,42 6,33] 3,49 [1,11; 6,55] 5,08 [2,81; 10,99]

Ан 0,59 [0,37 1,07] 0,61 [0,27; 1,07] 0,76 [0,46; 1,39]

НТ 3,88 [2,71 4,54] 2,84 [2,07; 4,69] 3,3 [2,01; 5,23]

Ан/3ст 8,57 [7,35; 12,28] 11,76 [7,12; 16,08] 10,19 [6,33; 16,56]

Ан/М 2,71 [1,89 6,09] 3,61 [1,3; 6,0] 5,87 [2,42; 11,7]

Ам 0,52 [0,38 0,99] 0,7 [0,3; 0,97] 0,5 [0,28; 0,65]

МТ 4,24 [2,99 4,64] 3,82 [2,31; 4,97] 5,5 [4,04; 7,3]*,** Р1-3 = 0,021; р2-3 = 0,0006

Ам/3ст 7,84 [7,2; 11,13] 8,72 [6,72; 14,44] 6,06 [4,56; 8,19]*,** Р1-3 = 0,016; р2-3 = 0,0004

Ам/М 3,58 [1,69 6,03] 3,23 [1,39; 6,21] 3,39 [1,89 5,09]

АД 0,29 [0,21 0,34] 0,25 [0,18; 0,3] 0,31 [0,23 0,38]

Ад/3ст 4,54 [3,71 5,55] 4,67 [3,28; 6,07] 4,44 [2,85 6,36]

Ад/М 1,48 [1,14 2,04] 1,44 [1,06; 1,99] 1,7 [1,35; 2,69]

Ас 0,56 [0,42 0,84] 0,6 [0,42; 0,98] 0,66 [0,59; 1,63]* Р1-3 = 0,05

Ас/3ст 8,58 [7,4; 12,37] 10,94 [8,73; 15,56] 12,21 [7,82; 17,13]

Ас/М 3,26 [2,85; 4,3] 3,93 [2,19; 6,25] 5,35 [2,95; 11,77]* Р1-3 = 0,028

Ас/Ад 2,09 [1,5; 2,72] 2,5 [2,18; 3,23] 2,71 [2,0; 4,71]* Р1-3 = 0,048

ПШ 1,03 [0,91; 1,17] 1,1 [0,9; 1,37] 1,32 [0,96; 2,2] Р1-3 = 0,053

ВСС 0,41 [0,29; 0,52] 0,46 [0,43; 0,61] 0,54 [0,32; 0,78]

*р < 0,05 — статистически значимые различия с контрольной группой;

**р < 0,05 — статистически значимые различия с группой 1.

Показатели базовой микроциркуляции и амплитудно-частотного спектра колебаний кровотока у детей с СД 1 при регистрации в зоне ладонной поверхности дистальной фаланги 2 пальца кисти

I^rnpfc ©©СаГГГМЩ

миогенной активности микрососудов (р = 0,0004), повышение миогенного тонуса (0,0006) и эндотелиально-зависимого компонента тонуса (р = 0,011). Также выявлено повышение показателя шунтирования крови у данной категории больных (р = 0,053).

При оценке пассивных механизмов регуляции кровотока у детей 2-й группы обнаружено увеличение напряженности регуляции кровотока со стороны сердечных колебаний (р = 0,028) и повышение отношения Ас/Ад при сравнении с группой контроля (р = 0,048).

Полученные результаты свидетельствуют об усилении вазомоторных механизмов регуляции тканевого кровотока за счет эндотелиальной активности у больных со стажем СД 1 менее трех лет и снижении амплитуд колебаний в тонус-формирующем диапазоне при увеличении стажа заболевания. Повышение миогенного тонуса в сочетании с увеличением показателя шунтирования у детей со стажем заболевания более трех лет свидетельствуют о повышении тонуса метартериол и прекапи-лярных сфинктеров в микроциркуляторном русле и, как следствие, снижении нутритивного кровотока. Увеличение отношения Ас/Ад в сочетании со снижением перфузии говорит о признаках застойно-ишемической формы расстройства микроциркуляции в дистальных отделах верхних конечностей у данной категории больных [3].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Нарушения микроциркуляции у детей с СД 1, выявленные с помощью лазерной допплеровской фло-уметрии, имеют стадийный характер.

2. У детей с СД 1 со стажем заболевания менее трех лет наблюдается увеличение средней модуляции кровотока преимущественно за счет пассивных механизмов регуляции кровотока в зоне без АВА и снижение эндотелиально-зависимого компонента тонуса в зоне, богатой АВА.

3. При увеличении стажа заболевания наблюдается уменьшение амплитуд активных тонусформирующих факторов в эндотелиальном и миогенном диапазонах и увеличение амплитуд дыхательных и сердечных ритмов в сочетании с увеличением ВСС в зоне без АВА.

4. У детей с СД 1 со стажем более 3 лет выявлено повышение миогенного и эндотелиально-зависимого компонента сосудистого тонуса и признаки застойно-ишемической формы расстройства микроциркуляции в дистальных отделах верхних конечностей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Малюжинская Н. В., Кожевникова К. В., Полякова О. В., Николенко Н. В., Жидких А. Н., Петрова И. В. Состояние углеводного обмена у детей с сахарным диабетом типа 1 в зависимости от возраста дебюта и длительности заболевания // Вестник ВолгГМУ. — 2015. — № 4. — С. 26—29.

2. Малюжинская Н. В., Кожевникова К. В., Полякова О. В., Жидких А. Н. Нарушения микроциркуляции у детей с сахарным диабетом типа 1 // XXI век: фундаментальная наука и технологии. Материалы VIII международной научно-практической конференции. — North Charleston, USA, 2016. — Т. 3 — С. 44—47.

3. Функциональная диагностика состояния микроцир-куляторных тканевых систем: колебания, информация, нелинейность/ Руководство для врачей. — Изд. стереотип. — М.: Книжный дом «Либроком», 2014. — 498 с.

4. Юшков П. В., Опаленов К. В. Морфогенез микроан-гиопатий при сахарном диабете // Сахарный диабет — 2001. — № 1 — С. 53—56.

Контактная информация

Кожевникова Ксения Викторовна — аспирант кафедры детских болезней педиатрического факультета, Волгоградский государственный медицинский университет, e-mail: kozhevnikova.kv@yandex.ru