Влияние холодового воздействия на клетки крови человека

  • Вид работы:
    Дипломная (ВКР)
  • Предмет:
    Медицина, физкультура, здравоохранение
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    3,16 Мб
  • Опубликовано:
    2013-07-14
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Влияние холодового воздействия на клетки крови человека

Содержание

 

Введение

1. Криотерапия и биологические клетки

Применение криотерапии в биологических исследованиях

Кровь. Реологические свойства крови

Атомно-силовая микроскопия в исследованиях биологических объектов

Характеристики атомно-силового микроскопа NT-206

Принцип работы и возможности атомно-силового микроскопа

2. Объекты и методики исследования клеток

Подготовка образцов лимфоцитов для АСМ исследований

Атомно-силовая микроскопия

Определение локального модуля упругости с помощью силовой спектроскопии

3. Исследование влияния холодового воздействия на клетки крови человека IN VIVO

Морфология лимфоцитов

Результаты эксперимента и обсуждение

4. Термографический мониторинг кожных покровов пациента при общей газовой криотерапии

Термография в медицине

Технические характеристики тепловизора ИРТИС-2000 и принцип работы

Экспериментальное исследование восстановления температуры кожи после интенсивного общего газового охлаждения

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Перечень условных обозначений

АВА - артериовенозные анастомозы

АД - артериальное давление

ИКТ - инфракрасное тепловидение

ОГКТ - общая газовая криотерапия

ОГХВ - общее газовое холодовое воздействие

ОКТ - общая криотерапия

ОЦК - объём циркулирующей крови

ЧСС - частота сердечных сокращений

Введение


Общая газовая криотерапия (ОГКТ) находит все большее применение как в клинике при лечении различного рода заболеваний, так и в спортивной медицине для активации резервных возможностей организма, повышения работоспособности, сокращения сроков реабилитации спортсменов после перенесенных травм или больших физических нагрузок. Процедура состоит в общем охлаждении организма человека в течении нескольких минут при температуре хладагента минус 110°С и даже еще более низкой. Она сопровождается существенным изменением интенсивности кожного кровотока и температуры поверхности кожи [1]. Кратковременность холодового воздействия позволяет предотвратить сколь либо существенное изменение температуры ядра тела и мозга, а рациональный выбор режимов проведения процедуры (в частности, ее продолжительности) - обморожений кожных покровов.

Задача описания или предсказания теплового состояния человека при общей газовой криотерапии, равно как и в случае общей гипер - или гипотермии, не является задачей тривиальной и сугубо теплофизической. Любое сколь либо реалистичное описание процессов теплопереноса в организме человека и его теплообмена с окружающей средой должно учитывать функционирование системы терморегуляции, т.е. физиологические процессы, обуславливающие потение, мышечное дрожание, изменение интенсивности внутритканевого кровотока. Существующие математические модели, описывающие эти физиологические процессы, в сочетании с известными антропометрическими моделями и классическими уравнениями переноса энергии позволяют ставить и решать тепловую задачу при различных тепловых и холодовых воздействиях на организм человека. Актуальность в постановке и решении таких задач обусловлена как необходимостью разработки оптимальных режимов лечебного применения тепла или холода в медицине, так и потребностями медицинской инженерии при создании соответствующих комплексов по применению тепла или холода в лечебных целях [2]. Применительно к условиям ОГКТ такая информация полезна для оптимизации режима проведения процедуры и снижения риска каких либо неблагоприятных ее последствий. Подчеркнем, что в настоящее время не существует обоснованных индивидуальных методик проведения ОГКТ, а анализ временных эволюций температуры кожи пациента до, во время и после проведения ОГКТ может быть полезен при разработке такой методики.

Интенсивность установившегося, т.е. неизменного на протяжении некоторого времени, кожного кровотока является параметром, характеризующим, с одной стороны, величину тепловой (холодовой) нагрузки, с другой - эффективность работы системы терморегуляции при локальном или общем нагреве или охлаждении организма человека. Усиление кожного кровотока, например, при разогреве организма во время напряженной мышечной работы, обусловлено включением в работу артериовенозных анастомозов (АВА) и обеспечивает повышенный сброс тепла организмом или его частью, предохраняя таким образом биоткань от перегрева и термического повреждения. При холодовом воздействии на организм человека имеют место выключение части АВА и, как следствие, снижение уровня тканевого кровотока (перфузии крови) и увеличение теплового сопротивления оболочки тела Знание величины перфузии крови через кожу до (во время и после) локальной и общей криотерапии может быть полезно с точки зрения установления корреляционных связей между режимными параметрами проведения этой процедуры, различными индивидуальными параметрами спортсмена и изменением его работоспособности по окончании всех медико-терапевтических мероприятий [3].

Медицинская термография - это метод обследования пациентов с помощью специального прибора - тепловизора, позволяющего улавливать инфракрасное излучение и преобразовывать его в изображение - термограмму, которая регистрирует распределение тепла на поверхности тела.

Температура кожи является интегральным показателем, и в ее формировании принимают участие несколько факторов: сосудистая сеть (артерии и вены, лимфатическая система), уровень метаболизма в органах и теплопроводность кожи. При анализе термограмм должны учитываться все эти факторы. Главным из них является все-таки сосудистый, который и определяет основные направления использования инфракрасного тепловидения (ИКТ) в клинической медицине. Увеличение притока крови или, наоборот, его уменьшение, вызванное сужением сосудов (стеноз) или их закупоркой (окклюзия), приводит к повышению или снижению температуры тканей соответственно [4].

К несомненным достоинствам современной тепловизионной диагностики относится его способность определять заболевание задолго до его клинического проявления и даже при бессимптомном течении болезни. Кроме того, возможно обследовать весь организм сразу и в рамках одного обращения получить достоверную информацию о состоянии здоровья пациента.

Цели магистерской диссертации:

1. Определение влияния ОГКТ на морфологию поверхности клеток, их упругие характеристики, в частности, на модуль упругости.

. Анализ изменения температуры некоторых участков кожи пациента после проведения сеанса общей газовой криотерапии.

3. Разработка программного обеспечения для построения графиков зависимости температуры точек тела от времени и расчёт среднего значения температуры для каждой точки.

Задачи:

1. Выделение форменных элементов крови и подготовка образцов для исследования.

клетка кровь криотерапия холодовой

2. Проведение оценки морфологических особенностей клеток с помощью атомно-силового микроскопа.

. Проведение исследования локальных упругих характеристик клеток.

. Визуализация форменных элементов крови человека в формате 3D.

. Проведение термографического мониторинга кожных покровов тела пациента до и после ОГКТ.

Результаты представленной работы включаются в отчетные материалы ГПНИ "Междисциплинарные научные исследования, новые зарождающиеся технологии как основа устойчивого инновационного развития" (Конвергенция) задание 3.2.03.1 "Исследование процессов переноса тепла и массы в биологических объектах при температурном воздействии, создание математических моделей описания мембранных механизмов и процессов биосинтеза в клеточном ядре и разработка методических рекомендаций по созданию новых надотраслевых технологий будущего для медицины и биологии по повышению резистентности организма человека к неблагоприятным внешним воздействиям" (научный руководитель старший научный сотрудник, канд. техн. наук М.Л. Левин), а также договора с БРФФИ № 13-147 от 16 апреля 2013 г. "Влияние индивидуальных особенностей человека на теплообмен и тепловое состояние при общей газовой криотерапии" (научный руководитель старший научный сотрудник, канд. техн. наук М.Л. Левин).

1. Криотерапия и биологические клетки


Применение криотерапии в биологических исследованиях


Криотерапия - физиотерапевтическая процедура, основанная на кратковременном контакте кожного покрова тела с газом охлажденным до температуры минус 180°С.

По современным представлениям криотерапия - это физиотерапевтическая процедура, лечебное действие которой основано на ответных реакциях организма <#"657606.files/image001.gif">

Рисунок 1.1 - Криотерапевтический комплекс "КриоСпейс”

 

Общая аэрокриотерапия: применение в спорте высших достижений

Сегодня в спорте человек близок к пределу своих физических возможностей. Для достижения более высоких результатов в этих условиях необходимо найти неиспользованные или скрытые ресурсы для улучшения качества подготовки спортсменов, для оптимизации физических нагрузок и процесса восстановления, для включения биологических резервов.

Криотерапия - физический метод лечения, основанный на использовании холодового фактора для отведения тепла из тканей, органов или всего тела человека, в результате чего температура снижается в пределах криоустойчивости без выраженных сдвигов терморегуляции организма [17].

Влияние общей аэрокриотерапии на организм представляет собой сложное нервно-рефлекторное действие, реализуемое через систему взаимосвязанных звеньев:

рефлекторное (эфферентные сигналы, воспринимающий центр, эфферентные сигналы);

гуморально-гормональное (гуморальные агенты и гормоны, продуцируемые эндокринными железами и нейронами);

биохимические и биофизические реакции и метаболические процессы, протекающие на тканевом, и клеточном и молекулярном уровнях [18].

Согласно современным представлениям воздействие сверхнизких температур на организм воспринимается холодовыми и механо-холодовыми рецептарами. Холодовые рецепторы залегают ближе к поверхности (0,17мм), чем тепловые (0,3мм). Общее число терморецепторов около 280 тысяч, в том числе 250 тысяч холодовых. Общее количество холодовых рецепторов кожи в 7-8 раз превышает количество тепловых рецепторов [18]. Этим объясняется более глубокое и сильное действие холода. Преобладание холодовых рецепторов позволяет предположить, что воздействие низкими температурами способно оказывать большее стимулирующее действие. Способ размещения рецепторов обеспечивает быструю реакцию на изменение температуры поверхности эпителия, которая определяется интенсивностью отвода теплоты к охлаждающей среде. При равенстве температуры воды (мокрый холод) и газа (сухой холод) температура кожи и сигналы, поступающие от холодовых рецепторов будут существенно отличаться.

Местные и общие реакции на воздействие холода запускаются рецепторными нервными окончаниями кожи.

Общая криогенная физиотерапия мобилизует иммунную систему, обладает обезболивающим действием, интенсифицирует периферийное кровообращение. Эту процедуру используют для лечения бронхиальной астмы, ревматоидного артрита, псориаза, экземы, аллергии, ожогов, травм и ряда других болезней.

Воздействие на кожные холодовые рецепторы вызывает в организме мощный выброс эндорфинов. Для того, чтобы получить аналогичный эффект необходимо 1,5-2 часа интенсивной физической нагрузки [19].

Блокируется ноцицентивная проводимость, повышается болевой порог, что ведет к разрыву порочного круга "боль - мышечный спазм - боль".

Спазмолитический, миорелаксирующий эффект общей аэрокриотерапии обеспечивается выраженным торможением функции гама-мотонейронной системы, которое ведет за собой снижение активности структурных компонентов мышц.

Сверхнизкие температуры вызывают местные и общие сосудистые реакции. Образование комплекса сосудорасширяющих веществ в поверхностных слоях кожи приводят к вазодилятирующему эффекту. Восстановление микроциркуляции, в основе, которой лежит ритмическая смена вазоконстрикции и вазодилятации с последующим открытием артерно-венозных анастомозов, приводит к улучшению микроциркуляции не только в микрососудах кроветворного и лимфатического русла. Из общих сосудистых реакций следует выделить значительное перераспределение крови в организме, урежение частоты сердечных сокращений, увеличение ударного объема сердца. Также повышается эффективность использования кислородной емкости крови.

Показатели оксигенации крови повышаются.

Общая аэрокриотерапия оказывает противовоспалительное действие, особенно при остром процессе. Происходит снижение гиперемии, отека, стаза, нормализация лимфотока, уменьшение активности медиаторов воспаления и инактивация энзима коллагеназы [20].

После курса общей аэрокриотерапии улучшается клеточный и гуморальный иммунитет: увеличивается число Т-лимфоцитов, продукция антивоспалительных цитокинов, уровень IgA снижаются сывороточные интерлейкины IL-I, IL-6 и фактор некроза опухолей TNF. Нормализуется ось нейрогуморальной системы: гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников [21].

Подавляются аллергические реакции немедленного и замедленного типов. Снижается титр аутоиммунных антител.

Увеличение метаболизма при общей аэрокритрепаии происходит за счет углеводного обмена.

Кратковременное воздействие экстремальных температур, не нарушая энергетические и функциональные механизмы организма, активизирует все адаптационные ресурсы: терморегуляцию, иммунную, эндокринную, нейрогуморальную системы. Общая аэрокриотерапия - средство тренинга физиологических резервов: готовности к стрессам, перегрузкам, повышению сопротивляемости.

Основные эффекты общей аэрокриотерапии:

. противоболевой (анальгетический);

. противоотечный (антиэксудативный);

. репаративно-регенерирующий;

. противовоспалительный;

. десенсибилизирующий;

. антигипоксический;

. иммуномодулирующий;

. миостимулирующий/миорелаксирующий;

. сосудосуживающий/сосудорасширяющий;

. гемостатический;

. гипоталамо-гипофизиндуцирующий;

. тонизирующий [22].

Тканевые эффекты общей аэрокриотерапии:

лимфодренажный эффект (улучшение оттока лимфы из тканей и ликвидация отеков лимфатического происхождения);

улучшение микроциркуляции крови и трофики в тканях, увеличение артериального кровотока и в значительной степени венозного оттока, уменьшение отеков и инфильтрации, а также внутрисуставного выпота;

миорелаксация - ликвидация мышечных контрактур и снижение базального мышечного тонуса;

улучшение трофики костной и хрящевой тканей;

блокирование ноцицентивной проводимости с повышением болевого порога (анестезирующий эффект);

улучшение трофики мышечной, соединительной и других тканей, стимуляция регенеративных механизмов [23].

Повышение АД при общей аэрокритрепаии отмечается не более чем на 10 мм. рт. ст., но при исходной гипертензии может повышаться более значительно [22].

Общая аэрокриотерапия в реабилитационной, спортивной и оздоровительной медицине:

. Реабилитационное воздействие аэрокриотерапии основано, прежде всего, на восстановлении гомеостатических механизмов. При чем эффект гармонизации и нормализации деятельности всего организма сохраняется после одного курса КТ (15 процедур) не менее 6 месяцев.

Аэрокриотерапия является ценным методом в комплексном лечении тяжелых психосоматических заболеваний, депрессивных и стрессовых состояний. Даже после нескольких сеансов общей КТ улучшаются общее самочувствие и сон, повышаются работоспособность и настроение, снижается потребность в лекарственных препаратах.

. Общая аэрокриотерапия, являясь с одной стороны, мощным экспресстерапевтическим методом, с другой стороны, биологическим стимулятором, может эффективно применяться в спортивной медицине для развития и поддержания высоких спортивных показателей спортсменов, в подготовке и стимуляции физических, физиологических и эмоционально-психологических качеств [24].

Процедуры КТ не только оптимально подготавливают организм к усиленным нагрузкам и снимают негативные последствия перегрузок и травм, но и имеют самоценный тренировочный эффект.

Научные исследования по применению общей аэрокриотерапии в спорте высших достижений немногочисленны и представлены зарубежными авторами.

Кровь. Реологические свойства крови


Кровь - жидкость, циркулирующая в кровеносной системе и переносящая газы и другие растворенные вещества, необходимые для метаболизма либо образующиеся в результате обменных процессов. Кровь состоит из плазмы (прозрачной жидкости бледно-желтого цвета) и взвешенных в ней клеточных элементов. Имеется три основных типа клеточных элементов крови: красные кровяные клетки (эритроциты), белые кровяные клетки (лейкоциты) и кровяные пластинки (тромбоциты).

Красный цвет крови определяется наличием в эритроцитах красного пигмента гемоглобина. В артериях, по которым кровь, поступившая в сердце из легких, переносится к тканям организма, гемоглобин насыщен кислородом и окрашен в ярко-красный цвет; в венах, по которым кровь притекает от тканей к сердцу, гемоглобин практически лишен кислорода и темнее по цвету [25].

Кровь представляет собой концентрированную суспензию форменных элементов, главным образом, эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в плазме, а плазма, в свою очередь, является коллоидной суспензией белков, из которых наибольшее значение для рассматриваемой проблемы имеют: сывороточные альбумин и глобулин, а также фибриноген.

Кровь - довольно вязкая жидкость, причем вязкость ее определяется содержанием эритроцитов и растворенных белков. От вязкости крови зависят в значительной мере скорость, с которой кровь протекает через артерии (полуупругие структуры), и кровяное давление. Текучесть крови определяется также ее плотностью и характером движения различных типов клеток. Лейкоциты, например, движутся поодиночке, в непосредственной близости к стенкам кровеносных сосудов; эритроциты могут перемещаться как по отдельности, так и группами наподобие уложенных в стопку монет, создавая аксиальный, т.е. концентрирующийся в центре сосуда, поток [26].

Объем крови взрослого мужчины составляет примерно 75 мл на килограмм веса тела; у взрослой женщины этот показатель равен примерно 66 мл. Соответственно общий объем крови у взрослого мужчины - в среднем около 5 л; более половины объема составляет плазма, а остальная часть приходится в основном на эритроциты [27].

Реологические свойства крови оказывают значительное влияние на величину сопротивления току крови, в особенности периферической кровеносной системы, что сказывается на работе сердечно-сосудистой системы, и, в конечном счете, на скорости обменных процессов в тканях спортсменов.

Реологические свойства крови играют важную роль в обеспечении транспортных и гомеостатических функций кровообращения, особенно на уровне микрососудистого русла. Вязкость крови и плазмы вносит существенный вклад в сосудистое сопротивление кровотоку и влияет на минутный объем крови [28]. Повышение текучести крови увеличивает кислородтранспортные возможности крови, что может играть важную роль в повышении физической работоспособности. С другой стороны, гемореологические показатели могут быть маркерами ее уровня и синдрома перетренировки.

Функции крови:

. Транспортная функция. Циркулируя по сосудам, кровь транспортирует множество соединений - среди них газы, питательные вещества и др.

. Дыхательная функция. Эта функция заключается в связывании и переносе кислорода и углекислого газа.

. Трофическая (питательная) функция. Кровь обеспечивает все клетки организма питательными веществами: глюкозой, аминокислотами, жирами, витаминами, минеральными веществами, водой.

. Экскреторная функция. Кровь уносит из тканей конечные продукты метаболизма: мочевину, мочевую кислоту и другие вещества, удаляемые из организма органами выделение.

. Терморегуляторная функция. Кровь охлаждает внутренние органы и переносит тепло к органам теплоотдачи.

. Поддержание постоянства внутренней среды. Кровь поддерживает стабильность ряда констант организма.

. Обеспечение водно-солевого обмена. Кровь обеспечивает водно-солевой обмен между кровью и тканями. В артериальной части капилляров жидкость и соли поступают в ткани, а в венозной части капилляра возвращаются в кровь.

. Защитная функция. Кровь выполняет защитную функцию, являясь важнейшим фактором иммунитета, или защиты организма от живых тел и генетически чуждых веществ.

. Гуморальная регуляция. Благодаря своей транспортной функции кровь обеспечивает химическое взаимодействие между всеми частями организма, т.е. гуморальную регуляцию. Кровь переносит гормоны и другие физиологически активные вещества [29].

Плазма крови представляет собой жидкую часть крови, коллоидный раствор белков. В ее состав входит вода (90 - 92%) и органические и неорганические вещества (8 - 10 %). Из неорганических веществ в плазме больше всего белков (в среднем 7 - 8%) - альбуминов, глобулинов и фибриногена (плазма, не содержащая фибриноген, называется сывороткой крови). Кроме того, в ней содержатся глюкоза, жир и жироподобные вещества, аминокислоты, мочевина, мочевая и молочная кислота, ферменты, гормоны и т.д. Неорганические вещества составляют 0.9 - 1.0 % плазмы крови. Это в основном соли натрия, калия, кальция, магния и др. Водный раствор солей, который по концентрации соответствует содержанию солей в плазме крови, называется физиологическим раствором. Он используется в медицине для восполнения недостающей в организме жидкости [30].

Таким образом, кровь обладает всеми функциями ткани организма - структурой, особой функцией, антигенным составом. Но кровь является тканью особой, жидкой, постоянно циркулирующей по организму. Кровь обеспечивает функцию снабжения других тканей кислородом и транспорт продуктов метаболизма, гуморальную регуляцию и иммунитет, свертывающую и противосвертывающую функцию. Вот почему кровь является одной из самых изучаемых тканей организма.

Исследования реологических свойств крови и плазмы спортсменов в процессе общей аэрокриотерапии показали достоверное изменение вязкости цельной крови, показателя гематокрита и гемоглобина. У спортсменов с низким значением показателя гематокрита, гемоглобина и вязкости - повышение, а у спортсменов с высоким показателем гематокрита, гемоглобина и вязкости - понижение, что характеризует избирательный характер воздействия ОАКТ при этом не наблюдалось достоверного изменения вязкости плазмы крови [31].

 

Атомно-силовая микроскопия в исследованиях биологических объектов


Одним из способов изучения влияния холодового воздействия на биологические клетки является атомно-силовая микроскопия (АСМ). Атомно-силовая микроскопия позволяет не только визуализировать поверхность изучаемого образца, но и измерить модуль упругости клеток. АСМ основана на регистрации силового взаимодействия между зондом, радиусом 20-100 нм и исследуемой поверхностью. При нахождении острия зонда в непосредственной близости с поверхностью образца, силы, возникающие между зондом и образцом приводят к отклонению консоли. Возникающее отклонение зонда измеряется с помощью системы, состоящей из лазерного луча, отраженного от верхней поверхности консоли и фотодиодов [32].

Данный метод обладает высокой чувствительностью, высоким пространственным разрешением, а так же может быть использован для измерения в реальном времени в водной среде клеточной культуры. Помимо визуализации возможно и измерение механических свойств клеток. Механические свойства клеток включают: жесткость, нелинейность, анизотропию и гетерогенность (неоднородность), а также несколько функциональных аспектов, включающих их связь с отдельными компонентами цитоскелета и клеточных органелл, реакцию клеток на внешнее механическое раздражение, а так же их модернизацию и влияние на внеклеточную матрицу. Механические свойства клеток, оказывают существенное влияние на некоторые важные функций клеток, такие как форма, деформируемость, подвижность, деление и адгезия. Изменение механических свойств клеток обнаружено при различных заболеваниях, таких как рак, артрит, сердечно-сосудистые заболевания [33]. Показано, что остеоартритные хондроциты (клетки образующие хрящ) менее упругие, чем нормальные хондроциты; и злокачественные гепатоциты (клетки печени) обладают большей упругостью по сравнению со здоровыми гепатоцитами. При заболеваниях крови, изменения механических свойств клеток могут оказать сильное влияние на их прохождение через сосуды, так как повышенная упругость клеток препятствует их нормальному прохождению через мелкие капилляры. Снижение деформируемости эритроцитов инфицированных Plasmodium falciparum (паразит вызывающий малярию) препятствует способности клеток проходить через изготовленные микроканалы [34]. Недавние исследования в области сахарного диабета позволяют предположить, что некоторые осложнения могут быть связаны с повышенной жесткостью лимфоцитов. При острой лейкемии незрелые миелоидные или лимфоидные клетки крови, называемые миелобласты и лимфобласты бесконтрольно размножаются. Снижение деформируемости этих клеток, а также увеличение адгезии и распространения, связывают с лейкостазом, уделяя недостаточное внимание условиям, при которых клетки объединяются в сосудах [35]. Это состояние часто приводит к внутричерепному кровоизлиянию и к дыхательной недостаточности, которые быстро приводят к смерти, и проводящаяся терапия, основанная на удалении клеток лейкемии из кровообращения, не обеспечивает снижение смертности.

Таким образом, для более глубокого понимания заболеваний необходимо более тщательное изучение биофизических изменений в клетках. В связи с этим, целью данной работы являлось исследование влияния холодового воздействия на форменные элементы крови спортсменов с помощью АСМ.

 

Характеристики атомно-силового микроскопа NT-206


Атомно-силовой микроскоп (АСМ) в комплексе с управляющим программным обеспечением и средствами обработки АСМ-изображений предназначен для измерения и анализа микро-исубмикрорельефа поверхностей, объектов микро - и манометрового размерного диапазона с высоким разрешением.

Области применения АСМ - физика твердого тела, тонкопленочные технологии, нанотехнологии, микро- и нанотрибология, микроэлектроника, оптика, испытательные системы прецизионной механики, магнитной записи, вакуумной техники.

АСМ может использоваться в научных и промышленных лабораториях. Изображение поверхности в атомно-силовом микроскопе получают при сканировании образца в горизонтальной плоскости зондом с радиусом кривизны острия порядка десятков-сотен нанометров, который зафиксирован на чувствительной консоли. Управляющая система следит за положением зонда относительно поверхности образца в каждой измеряемой точке и поддерживает расстояние игла-образец на постоянном заданном уровне. Изменения вертикального положения зонда в каждой точке измерений образуют матрицу АСМ данных, которая записывается в файл, и используется в дальнейшем для обработки, визуализации и анализа [36].

Таблица 1.2 - Характеристики атомно-силового микроскопа NT-206

Режимы измерений: Режимы движения при измерениях:

Контактная статическая АСМ Латерально-силовая микроскопия/одновременно с контактной статической АСМ Бесконтактная динамическая АСМ Полуконтактная динамическая АСМ (аналог Tapping Mode) Микроскопия фазового контраста /одновременно с полуконтактной динамической АСМ Двухпроходный режим (для статической и динамической АСМ) Двухпроходный режим с переменным подъемом (для статической и динамической АСМ) Многоцикловое сканирование участка (для статической и динамической АСМ) Многослойное сканирование участка с переменной нагрузкой (для статической и динамической АСМ) Электростатическая силовая микроскопия (двухпроходная методика) Токовый режим Магнитно-силовая микроскопия (двухпроходная методика) Статическая силовая спектроскопия (с расчетом количественных характеристик, поверхностной энергии и модуля упругости образца в точке анализа) Динамическая силовая спектроскопия Динамическая частотная силовая спектроскопия Наноиндентирование Наноцарапание Наноизнашивание по линии Нанолитография (с контролем прижатия, глубины внедрения, напряжения смещения) Микротрибометрия Микроадгезиометрия Микротрибометрия в режиме shear-force Температурно-зависимые измерения (для всех вышеперечисленных режимов)

Поле сканирования:

от 5х5 мкм до 90x90 мкм

Максимальный диапазон измерения высот:

от 2 до 4 мкм

Латеральное разрешение (плоскость XY):

1-5 нм (в зависимости от жесткости поверхности образцов)

Вертикальное разрешение (направление Z):

0,1-0,5 нм (в зависимости от жесткости поверхности образцов)

Размер матрицы сканирования:

до 1024x1024 точек

Скорость сканирования:

40-250 точек/с в плоскости X-Y

Коррекция нелинейностей:

Программная коррекция движения сканера

Минимальный шаг сканирования:

0,3 нм

Схема сканирования:

Подвижный образец под неподвижным зондом. Образец перемещается в плоскости X-Y (горизонтальной) и в Z-направлении (вертикальном) под неподвижным зондом.

Тип сканнера:

Пьезокерамический трубчатый.

Зонды:

Промышленно выпускаемые зонды (чипы размером 3.4x1.6x0.4 мм). Рекомендуются зонды Mikromasch <#"657606.files/image002.gif">

Рисунок 1.2 - Схема организации системы сканирования и детектирования положения зонда

Величина приложенного к Z-электроду пьезотрубки напряжения регистрируется и используется системой для формирования матрицы АСМ-изображения. На основании полученных данных строится трехмерное АСМ-изображение поверхности. Благодаря тому, что в системе установлен четырехсекционный фотодетектор, позволяющий измерять не только отклонения, но и кручения консоли, стало возможным одновременное измерение топографии и картографирование локальных сил трения [39].

В основе работы АСМ лежит силовое взаимодействие между зондом и поверхностью, для регистрации которого используются специальные зондовые датчики, представляющие собой упругую консоль с острым зондом на конце (рисунок 1.3). Сила, действующая на зонд со стороны поверхности, приводит к изгибу консоли. Регистрируя величину изгиба, можно контролировать силу взаимодействия зонда с поверхностью [40].

Рисунок 1.3 - Схематическое изображение зондового датчика АСМ

Горизонтальное перемещение образца в процессе сканирования (перемещение в плоскости XY) осуществляется посредством пьезокерамического сканера. Образец перемещается под острием зонда от точки к точке по растровой схеме (рисунок 1.4). Сканер начинает перемещаться вдоль первой линии сканирования и обратно. Затем он осуществляет перемещение на один шаг в перпендикулярном направлении ко второй линии сканирования, движется вдоль ее и обратно. Затем снова осуществляет перемещение на один шаг в перпендикулярном направлении к третьей линии и т.д. АСМ регистрирует данные только при движении зонда в одном направлении, которое называется направлением быстрого сканирования.

Для перемещения сканера по подобной растровой схеме электроника АСМ прикладывает соответствующее напряжение к сегментам пьезотрубки, что вызывает ее изгиб в плоскости, параллельной поверхности образца [41].

Рисунок 1.4 - Движение образца под зондом в процессе сбора данных

 


2. Объекты и методики исследования клеток


Подготовка образцов лимфоцитов для АСМ исследований


Происходит забор крови у спортсменов прошедших курс криотерапии, он составляет 10 процедур по 3 мин, минус 110С. Периферическую кровь из локтевой вены в объеме 10 мл (или 5 мл) забирают в вакутейнер, содержащий гепарин или ЭДТА.

Разбавляют 5 мл крови 1: 2 (т.е. равным объемом) физ. раствора (ФР) или ЗФР, мягко перемешивают, переворачивая пробирку.

В 15 мл центрифужную пробирку с коническим дном (стандартный пластиковый Фалькон) наливают 3 мл раствора фиколла (плотность 1, 077 г/мл) и осторожно наслаивают на него 10 мл разбавленной крови.

Пробирки центрифугируют в течение 30 мин в бакет-роторе при 1500 тыс. обр. при комнатной температуре.

В процессе центрифугирования эритроциты и гранулоциты "проваливаются" в градиент фиколла и оседают на дно пробирки. На верхней границе градиента при правильном разделении образуется рыхлое кольцо беловатого цвета, состоящее в основном из лимфоцитов с примесью моноцитов. Над слоем лимфоцитов находится плазма.

Плазму осторожно отсасывают практически до уровня клеточного кольца.

Лимфоциты осторожно собирают пипеткой и переносят в чистую коническую центрифужную пробирку, добавляют 10 мл ФР или ЗФР, мягко перемешивают и центрифугируют в течение 15 мин в бакет-роторе при 3000 тыс. оборотов при комнатной температуре.

Удаляют надосадочную жидкость отсасыванием и процедуру отмывки лимфоцитов повторяют еще один раз. Наполняем пробирки NaCl до 5мл, ресуспензируем, затем наполняем пробирки до 10 мл, так, чтобы V их был одинаков. Центрифугируем: 15мин., 3000 тысяч оборотов. Отбираем всю надосадочную жидкость. На дне пробирки остаются клетки, добавляем NaCl столько сколько нужно нам для размешивания [42].

Полученную суспензию наслаиваем на предметное стекло и ждали высыхания образца. Для каждого спортсмена готовился образец препарата, содержащий клетки лимфоцитов. Каждому образцу присваивался порядковый номер и дата проведения эксперимента.

Приготовление раствора фиколла: 22 г фиколла растворяют в 240 мл дистиллированной воды в течение ночи при комнатной температуре и добавляют 44,6 мл верографина (76%). Плотность раствора контролируют с помощью поплавкового денсиметра (ареометра), она должна быть 1,077г/мл.

Примечание: фиколл растворяют изначально в немного меньшем объеме воды. После его полного растворения объем доводится водой до точной отметки. Плотность раствора можно скорректировать путем добавления небольших объемов верографина (повышение) или воды (понижение) [43].

 

Атомно-силовая микроскопия


АСМ исследования проводились на атомно-силовом микроскопе "НТ-206" ("Микротестмашины", Беларусь). Обработку полученных данных осуществляли с помощью программы SurfaceExplorer ("Микротестмашины", Беларусь) и программного обеспечения для расчета модуля упругости NanoFiz1.0. Эксперимент был выполнен в контактном режиме работы атомно-силового микроскопа с использованием зонда NSC 11, радиусом закругления 41 нм и жесткостью консоли 3 Н/м [44].

Исследования морфологии клеток и упругих характеристик их мембран проводились при температуре: 20°С. Данная температура была выбрана в связи с необходимостью изучения особенностей поверхности мембраны и изменения упругих характеристик клеток при данной температуре. Локальный модуль упругости клеток рассчитывали по модели Герца. Статистическая значимость различий определялась с помощью критерия Манна-Уитни, различие считалось достоверным при p<0,05.

Полученные математические данные обрабатывались в программах SurfaceExplore и Origin 60.

 

Определение локального модуля упругости с помощью силовой спектроскопии


Для расчета модуля упругости мы использовали модель Герца, которая описывает контакт двух упругих тел. При индентировании исследуемого образца, поведение материала рассматривается как линейно упругое. Это означает, что материал мгновенно принимает свою первоначальную форму после прекращения действия внешней силы, а также то, что соотношения между приложенным напряжением (напряжение равно силе, делённой на площадь приложения силы) и результирующей упругой деформацией образца, вызванной напряжением (упругая деформация равна отношению изменения размера образца после деформации к его первоначальному размеру) линейны. Это отношение известно как модуль Юнга - первичная мера жесткости материала - и измеряется в паскалях.

Для малых деформаций, при расчете модуля Юнга  по модели Герца для линейно-упругих материалов, играет роль геометрия индентора и измеренная сила сопротивления образца [45]. Соотношение между глубиной деформации образца,  и измеренной силой сопротивления принимает форму:

, (2.1)

где  - коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии острия зонда.

Уравнения, связывающие силу сопротивления с глубиной внедрения для конуса и сферы, соответственно, определяются по формулам:

 и , (2.2)

где  - прикладываема нагрузка (сила сопротивления образца);  - модуль Юнга;  - коэффициент Пуассона, определяющий размер поперечного расширения, сопровождающееся осевым сжатием [46];  - половина угла острия консоли;  - результирующая глубина внедрения индентора;  - радиус закругления зонда (радиус сферы).

Контактный радиус () изменяется с  в соответствии с выражением:

 (2.3)

Поскольку формализм Герца основан на теории линейной эластичности, возможно, определить величину напряжения и упругой деформации, которые удовлетворяют соотношению Гука. Понятие связи между одноосным сжатием и сферическим внедрением было впервые исследовано Тейбором (Tabor 1948, 1951) упруго-пластичных внедрений металлов и было в последствии расширено на другие классы материалов. Широко приняты определения напряжения при воздействии индентором (или среднего давления, σ*) и деформации (ε *), определяемые выражениями [45,46]:

,  (2.4)

Множитель упругой деформации 0,2 был эмпирически установлен Тейбором (Tabor 1951) и расширен другими исследователями. Разделив напряжение на упругую деформацию с учетом уравнений (2.2) и (2.3) получим выражение для напряжения:

 или  (2.5)

Если в (2.5) заменить  и  их значениями из (2.4), то получим контактное уравнение для силы сопротивления с точки зрения контактного радиуса:

 (2.6)

В 1974 году Терновским было получено уравнение жесткости материалов, выведенное для уменьшения модуля упругости с использованием полученных данных смещения нагрузки. Уравнение жесткости имеет вид:

 (2.7)

где dF/dt - наклон смещения нагрузки; Er - уменьшенный модуль материала; A - площадь контакта зонда с образцом. Рассмотрим уравнение (2.2) для конуса. В упругом углублении, кривые подвода-отвода фактически совпадают, таким образом, в уравнении (2а) величины отклонения должны быть справедливы при всех . Дифференцируя (2а) по  получим соотношение для наклона кривой смещения нагрузки [47].

 (2.8)

Учитывая уравнение жесткости (2.7) преобразуем выражение (2.8).

 (2.9)

где A - расчетная (или относительная) площадь контакта индентора с образцом.

Быличев и др. показали, что (2.9) также справедлива для цилиндрических и сферических инденторов. Фарр и соавторы показали, что (2.9) справедливо для всех инденторов с бесконечно дифференцируемым сечением. Для инденторов Берковича или Вискерова угол  и соответствующая площадь  равна:

 (2.10)

где DC - контактная глубина проникновения зонда в образец, определяется соотношением (рисунок):

 (2.11)

Коэффициент второго члена в правой части выражения (11) может быть заменен на , как величина зависящая от геометрии индентора [48].

Рисунок 2.1 - Внедрение твердого конического зонда в линейно упругое твердое тело

Для расчета локального модуля упругости мы использовали формулу (2.2), связывающую силу сопротивления исследуемого образца и глубину внедрения для индентора сферической формы.

3. Исследование влияния холодового воздействия на клетки крови человека IN VIVO


Исследование было проведено на 22 спортсменах in vivo пошедших курс общей аэрокриотерапии. Курс состоял из 10 посещений криосауны. Если говорить непосредственно о температуре, то в данной криосауне она равняется - 60°С в предкамере и - 110°С в основной камере. Принцип работы аэрокриотерапии заключается в том, что тело клиента обдувается воздухом, совершенно лишенным влаги при температуре минус сто десять градусов. Специально разработанная трёхкаскадная холодовая установка позволяет выполнить эту задачу. Процедура проходит при термической защите кистей рук, стоп, ушных раковин и органов дыхания. Именно погружение с головой в охлажденный воздух является наиболее эффективной процедурой. При этом пациент надевает на себя плавки (если он мужчина) или купальник (если клиент женского пола). Процедура продолжается три минуты. После нее на протяжении двадцати пяти минут необходимо немного полежать, расслабиться. После такой процедуры весь день человек ощущает себя помолодевшим и энергичным. До прохождения курса криотерапии у пациентов проходил забор крови, на основании этого были приготовлены препараты лимфоцитов и сделан анализ упруго-механических свойств и морфологии структуры поверхности клеточных мембран, которые не подвергались холодовому воздействию. После окончания курса общего газового холодового воздействия у пациентов проводили забор периферической крови из локтевой вены в объеме 6 мл (антикоагулянт - соли этилендиаминтетрауксусной кислоты, ЭДТА). На основании полученной крови, были приготовлены препараты лимфоцитов, которые исследовались на АСМ. Через 3 недели после окончания курса общего газового холодового воздействия у пациентов снова была взята кровь и исследована на АСМ.

Морфология лимфоцитов


Лимфоциты - клетки иммунной системы, представляющие собой разновидность лейкоцитов группы агранулоцитов, белых кровяных клеток.

Лимфоциты - главные клетки иммунной системы, обеспечивают:

гуморальный иммунитет (выработка антител);

клеточный иммунитет (контактное взаимодействие с клетками-жертвами);

регулируют деятельность клеток других типов [49].

В норме в крови взрослого человека на лимфоциты приходится 20 - 35 % всех белых клеток крови, или в абсолютном виде 1000 - 3000 кл/мкл. При этом в свободной циркуляции в крови находится около 2% лимфоцитов, имеющихся в организме, а остальные 98% находятся в тканях [50].

Для всех видов лимфоцитов характерно наличие интенсивно окрашенного ядра округлой или бобовидной формы. Круглое или бобовидное ядро, занимающее большую часть клетки, интенсивно окрашено с отдельными более светлыми участками. Цитоплазма <#"657606.files/image033.gif">

Рисунок 3.1 - Эритроцит и 2 - лимфоцит

По морфологическим признакам выделяют два типа лимфоцитов: большие гранулярные лимфоциты (чаще всего ими являются NK-клетки <#"657606.files/image034.gif">

Рисунок 3.2 - Модули упругости до, после и через 3 недели прохождения курса криотерапии

До прохождения курса общего холодового воздействия модуль Юнга составлял (197,89±23,49) кПа.

После прохождения криотерапии модуль Юнга у пациентов снизился до (98,59±16,25) кПа. Такие показатели говорят о том, что в организме нет воспалительных процессов, криотерапия сдерживает неблагоприятные факторы действия на организм.

Через 3 недели после курса ОГКТ модуль упругости составлял (150,37±20,73) кПа.

Модуль Юнга характеризует способность поверхности сопротивляться упругим деформациям, возникающим при заданной величине напряжений, следовательно, чем больше его значения, тем меньше упругие деформации и выше жёсткость клетки. Так же при помощи АСМ мы смогли определить параметр шероховатости мембраны лимфоцитов Ra.

Шероховатость поверхности - совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине. Измеряется в микрометрах <#"657606.files/image035.gif">

а)                                                              б)

Рисунок 3.3 - АСМ-изображения лимфоцитов до криотерапии; а - топография поверхности - область сканирования 6,8х6,8 мкм; б - изображение в режиме латеральных сил - область сканирования 1,6х1,6 мкм

После прохождения курса общего газового холодового воздействия лимфоциты визуализировались без образования псевдоподий, что свидетельствует об отсутствии напряжения иммунной системы. Псевдоподии не выпячиваются на поверхности лимфоцитов, это говорит о том, что в организме нет воспалительного процесса. Клетки под микроскопом выглядят ровными, с гладкой поверхностью мембраны и можно рассмотреть глобулярные выступы. Ниже приведены рисунки для сравнения цитоплазматической мембраны лимфоцитов. Ra=84,0 nm на участке 1,6х1,6 мкм.

а)                                                                        б)

Рисунок 3.4 - АСМ-изображения лимфоцитов после криотерапии; а - топография поверхности - область сканирования 5,9х5,9 мкм; б - изображение в режиме латеральных сил - область сканирования 1,6х1,6 мкм

а)                                                              б)

Рисунок 3.5 - АСМ-изображения лимфоцитов через 3 недели после криотерапии; а - топография поверхности - область сканирования 8,7х8,7 мкм; б - изображение в режиме латеральных сил - область сканирования 1,6х1,6 мкм

Через 3 недели после криотерапии были сделаны снимки лимфоцитов и выявлено, что снова начинают выпячиваться псевдоподии, поверхность мембраны становиться неровной, шероховатой. Этот факт объясняется тем, что иммунная система организма человека под действием неблагоприятных факторов окружающей среды проходит процесс релаксации по направлению к исходному состоянию, эффект после криотерапии начинает снижаться. А наличие псевдоподий свидетельствует о возврате напряженного состояния иммунной системы. Ra=133,2 nm на участке 1,6х1,6 мкм.

Таблица 3.1 - Параметр шероховатости лимфоцитов на участке 1,6х1,6 мкм

Время

Параметр шероховатости

Топография поверхности

До ОГКТ

Ra=172,8 nm на участке 1,6х1,6 мкм

После ОГКТ

Ra=84,0 nm на участке 1,6х1,6 мкм

Через 3 недели

Ra=133,2 nm на участке 1,6х1,6 мкм


Из выше приведённых данных можно сделать следующие выводы:

. Результаты исследований показали, что АСМ дает возможность оценить влияние общего газового холодового воздействия на молекулярную структуру цитоплазматической мембраны лимфоцитов крови.

. Более низкие значения модуля упругости позволяют предположить, что происходит изменение механических свойств мембраны:

повышение вязко-эластических свойств, понижение жесткости, которое сопровождается повышением устойчивости к гидродинамическому смыву;

с повышением эластичности снижение адгезивности мембраны лимфоцитов;

изменение функциональной активности [59].

. Различия в показателях модуля Юнга цитоплазматической мембраны лимфоцитов отражают изменения пространственной организации молекулярной структуры цитоплазматической мембраны, происходящие под влиянием общего газового холодового воздействия [60], а также показывает возможность ее коррекции в норме и патологии.

4. Термографический мониторинг кожных покровов пациента при общей газовой криотерапии


Термография в медицине


Термография в медицине это метод регистрации инфракрасного излучения тела человека в целях диагностики различных заболеваний.

Медицинская термография - это метод обследования пациентов с помощью специального прибора - тепловизора, позволяющего улавливать инфракрасное излучение и преобразовывать его в изображение - термограмму, которая регистрирует распределение тепла на поверхности тела. Температура кожи является интегральным показателем, и в ее формировании принимают участие несколько факторов: сосудистая сеть (артерии и вены, лимфатическая система), уровень метаболизма в органах и теплопроводность кожи. При анализе термограмм должны учитываться все эти факторы. Главным из них является все-таки сосудистый, который и определяет основные направления использования инфракрасного тепловидения (ИКТ) в клинической медицине. Увеличение притока крови или, наоборот, его уменьшение, вызванное сужением сосудов (стеноз) или их закупоркой (окклюзия), приводит к повышению или снижению температуры тканей соответственно [61].

Многие патологические процессы меняют нормальное распределение температуры на поверхности тела, причем во многих случаях изменения температуры опережают другие клинические проявления, что очень важно для ранней диагностики и своевременного лечения. Именно поэтому ИКТ, как метод функциональной диагностики, в последнее время завоевывает все большее признание в различных областях медицины, науки и клинической практики. Его значение и преимущество сопоставимо с рентгенографией, УЗИ, КТ и МРТ, которые применяются только для оценки морфологических особенностей органов [62]. ИКТ визуально и количественно (для приборов последнего поколения с высокой точностью 0,01°С) оценивает инфракрасное излучение от поверхности тела, отражающее состояние внутренних структур организма. Этот вид диагностики позволяет оценивать функциональные изменения в динамике, то есть следить за изменениями при первичном обследовании и непосредственно в течение проводимого лечения. Термография позволяет уточнять локализацию функциональных изменений, активность процесса и его распространенность, характер изменений - воспаление, застойность или злокачественность [63].

В отличие от большинства применяемых в современной медицине методов обследования, инфракрасное тепловидение удовлетворяет критериям диагностических методов, которые могут применяться для целей профилактического обследования [64]. В этом случае учитывается безопасность для здоровья пациента и врача, так как аппараты только регистрируют тепловое излучение от поверхности тела пациента, не излучая; обследование абсолютно безвредно, дистанционно, неинвазивно. Ни один из существующих сегодня диагностических методов не имеет такой широты диагностического диапазона, возможности выявления сразу многих групп заболеваний.

Высокая информативность - достоверность тепловизионной диагностики при некоторых заболеваниях приближается к 100%, а в целом составляет для первичных обследований величину порядка 80%. Важно отметить также низкую стоимость проводимого обследования, быстроту и простоту выполнения, возможность применения тепловизора для целей экспресс-диагностики больших групп населения. Подготовка пациента к тепловизионному обследованию не требует проведения специальных мероприятий и занимает короткий промежуток времени: требуется только освободить от одежды соответствующие участки кожного покрова за 5-7 минут до обследования. Результаты обследования отображаются в режиме реального времени на мониторе компьютера, представляют собой динамичное изображение терморельефа кожных покровов с регистрацией цифровых точных показателей кожной температуры, в обязательном порядке записываются и архивируются [65].

К несомненным достоинствам современной тепловизионной диагностики относится его способность определять заболевание задолго до его клинического проявления и даже при бессимптомном течении болезни. Кроме того, возможно обследовать весь организм сразу и в рамках одного обращения получить достоверную информацию о состоянии здоровья пациента.

В ряду различных способов бесконтактной диагностики, регистрирующих ответные реакции организма в инфракрасном, ультрафиолетовом, крайне высокочастотном и рентгеновском спектре излучений, отмечается особое место ИКТ. Этот метод помогает выявить соотношение между выраженностью клинических проявлений заболевания и поверхностной температурой, и в этом случае ИК-излучение зависит от состояния кровообращения в тканях и не всегда коррелирует с жалобами больного, что позволяет диагностировать заболевания в доклинической стадии. Преимущества современных инфракрасных камер в том, что они обеспечивают очень высокую температурную чувствительность и точность измерения температуры. Использование портативных приборов нового поколения в кабинете врача, в палате у постели больного, в операционной и даже в полевых условиях позволяет осуществлять динамическое инфракрасное термокартирование и анализ полученных термограмм в виде динамического тепловизионного фильма [66].

Противопоказаний к термография не существует, исследование можно повторять многократно.

Бесконтактное исследование может быть выполнено как термоскопия (визуализация теплового поля тела или его части на экране тепловизора), термометрия (измерение температуры поверхности тела с помощью градуированной или цветовой шкалы и эталонного излучателя) и термография (регистрация теплового поля на фотопленке или электрохимической бумаге в виде монохроматической или цветной термограммы). Для проведения бесконтактной термография. используют специальные приборы - тепловизоры или термографы, воспринимающие и регистрирующие тепловое излучение тела в инфракрасной области спектра. При уменьшении температуры каких-либо участков тела изменяется величина потока излучения. Это изменение преобразуется термографом в электрический сигнал, который усиливается и воспроизводится на экране в виде черно-белого или цветного изображения - термограммы. Контактную (жидкокристаллическую) термография. проводят с помощью жидких кристаллов, обладающих оптической анизотропией и изменяющих цвет в зависимости от температуры [67].

Исследование осуществляют в специальных кабинетах, где поддерживают постоянную температуру (+22,5±1°) и влажность (60±5%) воздуха. Обязательна адаптация исследуемого к температуре окружающей среды, для чего пациента за 15-20 мин до исследования следует раздеть.Т. проводят в разных проекциях и при разных положениях тела пациента (стоя, лежа) [67].

Анализ данных термография. включает их качественную (распределение "горячих" и "холодных" участков) и количественную (с определением показателей разности температур исследуемого участка по сравнению с симметричной зоной тела, окружающими тканями, условно выбранной областью) оценку, а также обработку изображения с помощью ЭВМ. Наличие патологического процесса может проявляться одним из трех термографических признаков: появлением аномальных зон гипертермии или гипотермии, нарушением нормальной термотопографии сосудистого рисунка, а также изменением градиента температуры в исследуемой зоне.

Термограммы верхних и нижних конечностей в норме отличаются выраженной симметрией рисунка, при этом температура дистальных отделов конечностей ниже температуры их проксимальных отделов [68].

Ввиду того, что термография. как самоcтоятельный диагностический метод не позволяет дать однозначное диагностическое заключение, то данные, полученные с ее помощью, необходимо сопоставлять с данными клинического, рентгенологического, радионуклидного и других методов исследования.

Преимущества термографии:

может показывать визуальное изображение, что помогает в сравнении температур на большой площади;

даёт возможность захвата движущихся целей в реальном времени;

измерение в областях, где другие методы невозможны или опасны;

неразрушающий контроль <#"657606.files/image044.gif">

Рисунок 4.1 - Термографический комплекс на основе тепловизора ИРТИС-2000

Данный метод позволяет исследовать развитие термоактивных процессов во времени, значительно расширяя тем самым диагностические возможности прибора.

Разработка программного обеспечения для оптимальной обработки результатов эксперимента: построение графиков зависимости температуры точек тела от времени и расчета среднего значения температуры для каждой точки

Данные эксперимента возможно обрабатывать с помощью программы IRPreview, но она очень сложное программное обеспечение. Это очень трудоемкий процесс, отнимающий слишком много времени и требующий особой внимательности в виду огромного количества данных эксперимента. Малейшая ошибка в формуле может привести к неправильному расчету, а следовательно и к неправильным заключениям результатов эксперимента. К тому же данная программа не предоставляет пользователю функционал по обработке полученных данных.

В связи с возникшими трудностями было разработано программное обеспечение TermoGraph 1.1, которое полностью упрощает второй этап обработки данных эксперимента.

Приложение было разработано на кроссплатформенном фреймворке Qt с использованием интегрированной среды разработки Qt Creator. Данный выбор инструментария для разработки программного обеспечения был сделан в результате анализа требований к разрабатываемому ПО.

Рисунок 4.2 - Интегрированной среды разработки Qt Creator

В таблице 2.2 Представлены основные возможности и характеристики программного обеспечения TermoGraph 1.1.

Таблица 4.2 - Основные возможности и характеристики программного обеспечения TermoGraph 1.1

Название

TermoGraph 1.1

Язык

Русский

Основное назначение

Расчёт средней температуры, построение графиков зависимости температуры точек тела от времени

Область применения

Криотерапия, экспериментальная медицина

Основные возможности

Расчет средней температуры точки тела. Построение графиков зависимости температуры точек тела от времени. Возможность загрузки экспериментальных данных из текстового файла. Для лучшей наглядности отображение зависимости температуры от времени для различных участков тела человека происходит на одной координатной оси.

Исходные данные

Текстовые данные, полученные в результате обработки данных эксперимента в программном обеспечении IRPreview.

Формы представления результатов

Текстовые, графические, табличные

Предупреждения и сообщения

При ошибочном выборе файла с данными для обработки либо при наличии ошибок в таком файле программное обеспечение обрабатывает подобные случаи и уведомляет об этом пользователя соответствующим сообщением.

Общая оценка

Программа удовлетворяет всем заявленным требованиям и имеет интуитивно понятный пользовательский интерфейс.

Основные недостатки

Необходимым и полезным дополнением могла быть возможность пользователю изменять масштаб координатных осей.


Программа TermoGraph 1.1 обрабатывает и отображает экспериментальные данные, представленные программным обеспечением IRPreview. Для работы с программой в начале необходимо подготовить файл с данными. Данный файл создается посредством экспорта данных из вышеназванного программного обеспечения в текстовый файл с расширением "*. slk". Процесс экспорта представлен на рисунке 4.3 Пользователь для экспорта нажимает на выделенную на изображении кнопку и программа отображает диалог сохранения файла. В данном окне пользователь выбирает папку для сохранения и имя файла с данными. По окончании ввода пользователь нажимает кнопку "Сохранить", закрывая данное окно.

Рисунке 4.3 - Процесс экспорта данных из программы IRPreview

Пример текстового файла с данными представлен на рисунке 4.4.

Рисунке 4.4 - Текстовый файл с экспортируемыми данными

Файл с данными представляет из себя описание ячеек где координата X соответствует номеру столбца, координата Y - номеру строки. На пересечении столбца и строки находиться значение, обозначенное символом К.

В примере файла с данными видно, что данные представлены в шести столбцах: в первом столбце представлены значения времени, а в остальных пяти, соответственно, температура тела в определенной точке.

В файле с данными прослеживается следующая зависимость: в первом столбце находиться зависимость изменения температуры плеча от времени, во втором столбце - температура грудины, в третьем - живот, в четвертом - бедро, и в пятом - голень. Программа TermoGraph 1.1запускается двойным щелчком на ее ярлыке, помещенном на рабочем столе персонального компьютера либо из файлового менеджера: например, двойным щелчком мыши на файле TermoGraph. EXE в Проводнике Windows.

После запуска TermoGraph 1.1 появляется окно представленное на рисунке. Данное окно представляет пользователю выбрать файл с данными, которые он хочет обработать и отобразить.

 

Рисунок 4.5 - Окно выбора файла с данными

Если пользователь выбирает файл не соответствующий файлу с данными, либо если файл содержит ошибки, программа выдает пользователю соответствующее сообщение.

Если пользователь нажмет кнопку "Отмена", программа уведомит об этом пользователя и будет закрыта. При успешном выборе файла с данными пользователь увидит главное окно приложения. Вид данного окна представлен на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 - Главное окно программы

Большую часть окна занимает система координат, по осям которой отложены время (по оси Х) и температура (по оси Y). В правой части окна представлена легенда системы координат.

Легенда системы координат представлена в виде таблицы. В первом столбце представлены точки тела. Во втором столбце - цвет, который соответствует цвету графика в системе координат. В третьем столбце находятся рассчитанные данные. В данном случае там располагается среднее значение температуры точки.

 

Экспериментальное исследование восстановления температуры кожи после интенсивного общего газового охлаждения


В исследовании, выполненного на базе медико-восстановительного отделения Республиканского центра спортивной медицины приняли участие спортсмены - мужчины и женщины. Спортивный стаж составил 8,5+2,5 лет. Все спортсмены в возрастном диапазоне от 16 до 23 лет, кандидаты в мастера спорта, мастера спорта и мастера спорта международного класса.

Процедура общей аэрокриотерапии проводилась в криосауне КриоСпеис производства фирмы "Medizintechnik" (ФРГ). Спортсмены (2 - 4 человека) помещались в предкамеру, температура в которой составляет до - 60 0С на 30 секунд, затем переходили в основную камеру на 180 секунд, температура в которой составляет минус 1100С. Переносимость процедуры спортсменами была хорошей, побочных явлений не наблюдалось.

Экспериментальные исследования динамики температурного поля пациентов проводились при помощи тепловизора ИРТИС-2000 ("ИРТИС”, Российская Федерация). Инфракрасная камера ИРТИС-2000 обеспечивает очень высокую температурную чувствительность и точность измерения температуры (температурное разрешение 0,05°С, погрешность измерения по АЧТ ±1,0°С). На рисунках 4.7 и 4.8 представлены зависимости изменения температуры отдельных участков кожных покровов пациентов после проведения процедуры общей газовой криотерапии.

Рисунок 4.7 - Изменение температуры некоторых участков кожи пациента МА после проведения сеанса ОГКТ.1 - плечо; 2 - грудь; 3 - живот; 4 - бедро; 5 - голень.

Рисунок 4.8 - Изменение температуры некоторых участков кожи пациента МА после проведения сеанса ОГКТ.1 - плечо; 2 - лопатка; 3 - почка; 4 - бедро; 5 - голень.

Погрешность измерения температур методом ИК-термографии составляет менее 0,1°С, однако на практике ошибка измерения оказывается заметно выше из-за возможных перемещений пациента и осреднения в разные моменты времени температур не одного и того же, но и соседних участков кожи.

Результат теоретической части данной работы в виде уравнения (4.1) может быть использован для определения двух из трех определяющих характеристические числа mn безразмерных комплексов: (w, h), (w, k) или (h, k) при известном значении третьего параметра (k, h или w), соответственно [72].

. (4.1)

В случае малых значений комплекса w, т.е. достаточно слабой интенсивности кровотока в коже, и Nmax=2 оказывается возможным получение по термографическим данным портрета характеристик толщины кожи и подкожной жировой прослойки пациента. Подобный портрет интересен с той точки зрения, что позволяет впоследствии решать многокомпартментную тепловую задачу ОГКТ, подобную рассмотренной нами ранее, но с использованием индивидуальных характеристик пациента h и k, оцененных после проведения предыдущего сеанса ОГКТ. Более детальный анализ и практическая реализация такой возможности являются предметом дальнейших исследований [73].

Исследование проводилось в течении 3 минут для каждого пациента, тепловизор ИРТИС-2000 записывал всё время пребывания испытуемого в криокамере. Нами для расчёта изменения температурных данных был выбран первый и последний кадр термосъёмки. Измерения проводились на пяти участках тела: плечо, грудь, живот, бедро и голень. Эти измерения могут служить основанием для разработки способа определения перфузии кожных покровов в зависимости от кинетики восстановления температуры. Полученные данные обрабатывались с помощью программы IRPreview, которая даёт полную картину о температуре в исследуемых точках и в определённый момент времени. На рисунках 4.9 и 4.10 указаны изменения температуры некоторых участков кожи пациента МА до и после проведения сеанса ОГКТ. Из данных русунков можно наблюдать кинетику востоновления температуры кожных покровов, говорить о работе сердечно-сосудистой системы, о состоянии сосудистой системы кожных покровов.

Рисунок 4.9 - Первый кадр термосъёмки

Экспериментальные данные о восстановлении температуры поверхности кожи пациента после проведения сеанса ОГКТ могут быть использованы для получения информации о некоторых индивидуальных структурных и гемодинамических характеристик кожи и подкожной клетчатки этого пациента. После ОГКТ для времен наблюдения менее 5 минут не обнаруживается заметного увеличения интенсивности кожного кровотока. Режим теплопередачи близок к регулярному. Поэтому экспозицию наблюдений кинетики восстановления температуры кожных покровов рекомендуется принимать более 420 секунд.

Рисунок 4.10 - Последний кадр термосъёмки

Метод ИКТ обладает большими возможностями, помогает врачу не только оценить степень патологии, назначить правильное лечение и контролировать его на всех этапах, этот метод позволяет определить те или иные заболевания на стадии доклинической картины, что важно для принятия превентивных мер, проведения профилактического лечения, позволяющего предотвратить развитие патологического процесса [74].

Заключение


Таким образом, результаты представленных исследований показали, что ОГХВ оказывает радикальное воздействие на организм человека.

Общая газовая криотерапия открывает для спортивной медицины новые широкие горизонты:

купирование, лечение и реабилитация при острых и хронических спортивных травмах;

модулирование и поддержание пика спортивной формы спортсмена;

подготовку и стимуляцию физических и психоэмоциональных кондиций спортсменов непосредственно пред соревнованиями, матчами и стартами;

реабилитацию спортсменов после соревнований;

продление спортивного долголетия спортсменов.

Исследование при помощи АСМ цитоплазматической мембраны лимфоцитов позволило выявить, что у пациентов прошедших курс криотерапии модуль Юнга значительно ниже, нежели до курса. Такие показатели говорят о том, что лимфоциты крови пациента легче проникают между эндотелиоцитами и далее мигрируют в направлении очага воспаления, и таким образом криотерапия сдерживает неблагоприятные факторы действия на организм. Мембрана лимфоцитов становится ровной, без образования псевдоподий. Таким образом, под влиянием криотерапии уменьшается жесткость мембран, которая сопровождается изменениями в цитоархитектонике клеток в виде увеличения количества глобулярных выступов и уменьшения разнородности кластеров на поверхности лимфоцитов.

От применения общих холодных процедур достаточной интенсивности (для того чтобы стресс проявился по типу активизации) увеличивается количество лейкоцитов и красных кровяных телец. Наибольшее увеличение зафиксировано через 1 час после закаливающей процедуры. Исследования ученых показали, что наибольшее увеличение красных кровяных телец, зачастую выше 2 000 000 в 1 кубическом миллиметре, происходит в период наибольшего расширения кожных сосудов после сильного воздействия тепла или холода - двух, казалось бы, противоположных факторов. Суть этого феномена в том, что любые сильные раздражители теряют свою специфичность, и организм реагирует на них однотипно [75].

При воздействии холода организм начинает сопротивляться, что приводит к наполнению капилляров кровью и их обновлению. Холод, раздражая периферические кожные рецепторы, влияет через нервную систему на весь организм в целом. Под влиянием холода сначала происходит кратковременное сужение сосудов, сменяющееся их расширением и увеличением кровотока, что проявляется покраснением кожных покровов. При быстром воздействии холода сосуды кожи резко сжимаются. Это тренирует и укрепляет сосуды. Возрождение капилляров приводит к тому, что все наши внутренние органы и сама кожа становятся здоровее.

Таким образом, атомно-силовая микроскопия - это развивающийся метод изображения биологических объектов, который позволяет анализировать их структуру на атомном уровне. Основными преимуществами метода атомно-силовой микроскопии являются:

. возможность изучения реальной поверхности клетки без применения специальных методов подготовки образцов (напыления металлами, приготовления реплик и пр.);

. высокое пространственное разрешение (доли нанометра в плоскости образца и сотые доли нанометра по нормали к образцу);

. одновременное исследование с субнанометровым пространственным разрешением локальных свойств клеточной стенки, в том числе жесткости, пластичности и адгезивности.

Исследования, проведенные с помощью тепловизора ИРТИС-200 показали, что несмотря на весьма низкую температуру в криосаунах за время сеанса общей аэрокриотерапии (3 мин. при минус 110°С или 2 мин при минус 160°С) кожные покровы не охлаждаются ниже 12-15°С.

Экспериментальные данные о восстановлении температуры поверхности кожи пациента после проведения сеанса ОГКТ могут быть использованы для получения информации о некоторых индивидуальных структурных и гемодинамических характеристик кожи и подкожной клетчатки этого пациента. Из полученных нами данных можно говорить о кинетики востоновления температуры кожных покровов, о работе сердечно-сосудистой системы, о состоянии сосудистой системы кожных покровов.

Результаты исследований, включенных в настоящую диссертацию на соискание степени магистра биологических наук, представлены на VI международная научно-практическая конференция "Криотерапия в России" 16 мая 2013 г [76] и опубликованы сборнике "Тепло - и массоперенос-2012" [77].

. Шиман А.Г., Кирьянова В.В., Максимов А.В., Баранов А.Ю. Клинико-физиологические аспекты применения криотерапии // Вестник СПб Гос. Мед. Академии им.И. И. Мечникова. 2001. № 1.27.

3. Lauterbur P. C. All science is interdisciplinary - from magnetic moments to molecules to men <http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2003/lauterbur-lecture.html> // Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2003. - Nobel Foundation, 2004. - p.245-251

. Афанасьев Ю.И., Юрина Н.А., Котовский Е.Ф. и др. Глава 19. Кожа и её производные // Гистология, цитология и эмбриология / Под ред. Ю.И. Афанасьева, Н.А. Юриной. - М.: Медицина, 2002. - С.637-656.

. Шиман А.Г., Кирьянова В.В., Максимов А.В., Баранов А.Ю. Клинико-физиологические аспекты применения криотерапии // Вестник СПб Гос. Мед. Академии им.И. И. Мечникова. 2001. № 1.27

. Bassett F. H., Kirpatrick J. S., Engelhardt D. L., Malone T. R. // Am. J. Sports Med. - 1992. - Vol. 20, N 5. - P.516-518.

. Чернышев И.С. и др. Экстремальная криотерапия в современной практической медицине, Сборник научных трудов "Медицинская криология" - выпуск 2: - Н. Новгород: 2001.

8. Zemke J. E., Andersen J. C., Guion W. K. et al. // Orthop. Sports Phys. Ther. - 1998. - Vol.27, N 4. - P.301-307.

. Баранов А.Ю., Коваленко И.М., Ятманов А.Н. и др., О многостороннем изучении изменений в организме здорового человека в ответ на криотерапевтическое воздействие // Вестник СПбГМА им.И. И. Мечникова - 2005. - № 2 (6). - С.147-150.

. Портнов В.В. Локальная воздушная криотерапия: механизм действия и применение в практике // Курортные ведомости. - 2009. - № 2 (53) - С.62-64.

. Краткая медицинская энциклопедия: В 3-х тт. АМН СССР / академик Б.В. Петровский. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - Т.2. - С.146-162.

. Калинин М.И., Кононогов C.А. Постоянная Больцмана, энергетический смысл температуры и термодинамическая необратимость / Измерительная техника. - 2005. - Т.7. - С.5-8.

. Чернышев И.С. и др. Экстремальная криотерапия в современной практической медицине, Сборник научных трудов "Медицинская криология" - выпуск 2: - Н. Новгород: 2001. - С.63-76.

14. Francis L. W, Lewis P. D., Wright C. J., Conlan R. Atomic force microscopy comes of age // Biol. Cell. - 2010. Vol.102, № 2. - P.133-143.

. Morita S. et al. Noncontact Atomic Force Microscopy and its related topics // Springer Handbook of Nanotechnology, Springer Berlin. - 2004. - 13. - P.141-178.

16. Ckert, S., Joch, W. Der Effekt von Ganzkrperklteapplikatio (110 С) auf Herzquenzvariabilitt. Sterreichisches // Journal fr Sportmedizin 54 (7/8), 102.

. Суздальский Д.В., Баранов А.Ю. Аппаратура и средства для локальной криотерапии // Вопросы курортологии - 1999 - №4 - С.51-53.

18. Barlow HB, Hill RM (1963). "Selective sensitivity to direction of motion in ganglion cells of the rabbit's retina". Science 139: 412-414.

. Островский М.А., Шевелев И.А. Глава 14. Сенсорные системы // Физиология человека. Учебник (В двух томах.Т. II) / под ред.В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. - М. - С. 201-259.

. Алехин А.И., Денисов Л. Н,, Исаев Л.Р. и др. Аэрокриотерапия в современной медицине. - М., 2002.

. Галактионов В.Г. Эволюционная иммунология: Учеб. пособие. - М.: ИКЦ "Академкнига", 2005. - C.408.

. Баранов А.Ю., Кидалов В.Н. Лечение холодом. Криомедицина. - СПб.: Атон, 1999. - C. - 272 с.

. Дж. Вольф и Г. Брайант. Криобиология и биология обезвоживания клеток. 2004. Университет Нью-Саус-Уэлса, Сидней, Австралия. на англ. яз. / J. Wolfw and G. Bryant. Cryobiology and anhydrobiology of cells. 2004 <http://www.phys.unsw.edu.au/~jw/cryoblurb.html>, P.143-4-157/

. Айрапетова Н.С. и др. Применение криомассажа грудной клетки у больных хроническим обструктивным бронхитом. // Вопр. курортол. - 2001. - №6. - С 16-19.

25. Skorkina M. Yu., Chernyavskiy S. D., Fedorova M. Z., Zabinyakov N. A., Sladkova E. A. Evaluation of Morphometric Parametrs of Native Blood Cells by Atomic Force Microscopy. - Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2010. Vol.150, no.2, P.273-275

. Wu Y., Lu H., Cai J., He X., Hu Yi., Zhao H., Wang X. Membrane Surface Nanostructures and Adhesion Property of T Lymphocytes Exploited by AFM // Nanoscale Res Lett (2009) 4: 942-947

27. Lagutina A. A., Beljavskij A. A., Beljavskij S. A. Anesteziologija i reanimatologija, 2004, no.3, pp.57-58

28. Deng Z., Lulevich V., Liu F. - t., Liu G. - y. Applications of Atomic Force Microscopy in Biophysical of Cells // J. Phys. Chem. B. 2011. Vol.114. № 18. рр.5971-5982

. Francis L. W, Lewis P. D., Wright C. J., Conlan R. S. Atomic force microscopy comes of age // Biol. Cell. 2010. Vol.102. no.2. pp.133-143.

. Hekele J., Goesselsberger C. G., Gebeshuber I. C. Nanodiagnostics performed on human red blood cells with atomic force microscopy // Material Science and technology. 2008. Vol.24. no.9. pp.1162-1165.

. Драгун В.Л., Левин М.Л., Виланская С.В., Ярошевич О.А., Ковкова А.В. Реологические свойства крови спортсменов в процессе общей аэрокриотерапии // Междунар. научно-практическая конференция "Медико-биологические проблемы спорта высших достижений (зимние виды спорта)", Минск 8-11 апр. 2009. Т.1. - С.46-51.

. Игнатов С.Г. и др. Атомно-силовая микроскопия как инструмент в микробиологии // Мат. V междунар. конф. "Современные достижения бионаноскопии". - М. - С.26.

. Скоркина, М.Ю. Сравнительная оценка морфофункциональных характеристик нативных и фиксированных лимфоцитов / М.Ю. Скоркина, М.З. Федорова, С.Д. Чернявских, Е.А. Сладкова, Н.А. Забиняков // Цитология. - 2011. - Т.53, № 1. - С.17-21.

. Роскошная А.С. Применение атомно-силовой микроскопии для визуализации внутренней структуры клеток // Мат. V междунар. конф. "Современные достижения бионаноскопии". - М. - С.41.

. Поляков В.В., Смирнов В.А., Рубашкина М.В. Исследование параметров биологических объектов бесконтактным методом атомно-силовой микроскопии в жидкости // Тр. Междунар. науч. - техн. конф. и молодежной школы-семинара "Нанотехнологии - 2010". - 2010. - Ч.2. - С.251-253.

. Бахтизин Р.З. Сканирующая туннельная микроскопия - новый метод изучения поверхности твердых тел // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - № 11. - С.83-89.

. Morones, J. R. Nanotechnology / J. R. Morones, J. L. Elechiguerra, L. Camacho et al. // J. of Nanotecnology. - 2005. - № 16. - Р.2346

. Рашкович Л.Н. Атомно-силовая микроскопия процессов кристаллизации в растворе // Соросовский образовательный журнал, 2001, №10, с.102-108

. Суслов А.А., Чижик С.А. Сканирующие зондовые микроскопы  <http://microtm.narod.ru/art-spm/art-spm.htm> // Материалы, Технологии, Инструменты - Т.2 (1997), № 3, С.78-89

. Демин, С.Ю. Основные типы и жизненные формы периферических и ФГА-стимулированных лимфоцитов человека, выявляемые in vivo / С.Ю. Демин // Цитология. - 2003. - Т.45, № 11. - С.1149-1159.

. Гущина, Ю.Ю. Исследования различий морфологических параметров клеток крови человека методом сканирующей зондовой микроскопии / Ю.Ю. Гущина, С.К. Плескова, М.В. Звонкова // Поверхность. Рентгеновские, синхронные и нейтронные исследования. - 2005. - №1. - С.48-53.

. Boyum A. Separation of blood leukocytes, granulocytes and lymphocytes / A. Boyum // Tissue antigens. - 1974. - № 4. - P.269-274.

43. Streitwieser Andrew Introduction to Organic Chemistry. - 4th ed. - Macmillan Publishing Company, New York, 1992. - P.28-34.

. Shelby, J. P. A microfluidic model for single-cell capillary obstruction by Plasmodium falciparum-infected erythrocytes / J. P. Shelby, J. White, K. Ganesan, P. K. Rathod, D. T. Chiu // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2003. - № 100. - Р.14618-14622.

. Lin, D. C. Spherical indentation of soft matter beyond the Hertzian regime: numerical and experimental validation of hyperelastic models / D. C. Lin, D.I. Shreiber, E. K. Dimitriadis, F. Horkay // Biomech Model Mechanobiol. - 2009. - № 8. - Р.345-358.

. Kirmizis, D. Atomic force microscopy probing in the measurement of cell mechanics / D. Kirmizis, S. Logothetidis // Dovepress. - International J. of Nanomedicine. - 2010. - № 5. - Р.137-145.

. Li, Q. S. AFM indentation study of breast cancer cells / Q. S. Li, G. Y. H. Lee, C. N. Ong, C. T. Lim // Biochemical and Biophysical Research Communications. - 2008. - № 374. - Р.609-613.

. Poon, B. A critical appraisal of nanoindentation with application to elastic-plastic solids and soft materials / P. Chieh, B. Poon // Pasadena. - 2009. - Р.16-19.

49. Федорова, М.З. Использование атомно-силовой микроскопии для оценки морфометрических показателей клеток крови [Текст] / М.З. Федорова [и др.] // Биофизика. - 2008. - Т.53, №6. - С.555-558.

. Замышляева, М.В. Патогенетические механизмы и сигнальные пути изменений агрегаций эритроцитов и адгезии лейкоцитов при нарушениях сосудистого тонуса и воспалении: автореф. дисс. … к. м. н. / М.В. Замышляева. - Москва, 2007. - 24 с.

. Козинец, Г.М. Поверхностная архитектоника клеток периферической крови / Г.М. Козинец, Ю. Симоварт. - Таллин: Валгус, 1984. - 116 с.

. Новицкий, В.В. Особенности поверхностной архитектоники лимфоцитов периферической крови у больных туберкулезом легких / В.В. Новицкий // Клиническая лабораторная диагностика. - 2007. - № 10. - С.3-6.

. Новодержкина, Ю.К. Конфигурация и поверхность клеток крови в норме и патологии / Ю.К. Новодержкина, З.Г. Шишканова, Г.И. Козинец. - М.: Триада-Фарм, 2004. - 152 с.

. Скоркина, М.Ю. Методика оценки морфометрических параметров нативных клеток крови с использованием атомно-силовой микроскопии / М.Ю. Скоркина, С.Д. Чернявских, М.З. Федорова, Е.А. Сладкова, Н.А. Забиняков // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2010. - Т.150, №2. - С.273-275.

55. Hekele J., Goesselsberger C. G., Gebeshuber I. C. Nanodiagnostics performed on human red blood cells with atomic force microscopy // Material Science and technology. - 2008. - Vol.24, № 9. - P.1162-1165.

. Skorkina M. Yu., Chernyavskiy S. D., Fedorova M. Z., Zabinyakov N. A., Sladkova E. A. Evaluation of Morphometric Parametrs of Native Blood Cells by Atomic Force Microscopy. - Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 2010. Vol.150, no.2, P.273-275.

. Deng Z., Lulevich V., Liu F. - t., Liu G. - y. Applications of Atomic Force Microscopy in Biophysical of Cells // J. Phys. Chem. B. 2011. Vol.114. № 18. рр.5971-5982.

. Лебедев, Д.В. Измерение модуля Юнга биологических объектов в жидкой среде с помощью специального зонда атомно-силового микроскопа / Д.В. Лебедев, А.П. Чукланов, А.А. Бухараев, О.С. Дружинина // Письма в ЖТФ. - 2009. - Т.35. Вып.8. - С.54-61.

59. Hammer, D. A., Apte, S. M., Simulation of cell rolling and adhesion on surfaces in shear flow: General results and analysis of selectin-mediated neutrophil adhesion, Biophysical Journal 63 (1), pp.35-57, 2008.

. Khismatullin, D. B., Truskey, G. A., A 3D numerical study of the effect of channel height on leukocyte deformation and adhesion in parallel-plate flow chambers, Microvascular Research 68 (3). - 2004. - P.188-202.

. Banfi G, Lombardi G, Colombini A, Melegati G. Whole-body cryotherapy in athletes. Sports Med 2010; 40: 509-517.

. Bialy P, Zimmer K, Zagrobelny Z. Whole body criotherapy in sport. Med Sport 1999; 15 (5): 21-24.

. Левин М.Л. Опыт применения локальной и общей аэрокриотерапии для стимуляции общей физической работоспособности спортсменов высокой квалификации // Материалы I Всероссийского конгресса "Медицина для спорта" 19-20 сентября 2011 г., Mосква. С.255-256.

. Маханёк А.А., Левин М.Л., Драгун В.Л. Теплофизические аспекты общей газовой криотерапии // Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз. - тэхн. навук. 2011. № 3. С.59-71.

. Bornmyr S, Svensson H, Lilja B, Sundkvist G. Skin temperature changes and changes in skin blood flow monitored with laser Doppler flowmetry and imaging: a methodological study in normal humans. Clin Physiol. 1997; 17: 71-81.

. Goldman M. D., Smith H. J., Ulmer W. T. Whole-body plethysmography / In: Lung Function resting. eds. Gosselink R. Stum H. // Eur. Respir. Mon. 2005: 31: 15 43.

. Pennes H. H. Analysis of tissue and arterial blood temperature in the resting human forearm // J. Apl. Physiol. - 1948. - Vol.1. - P.93.

. Маханек А.А., Драгун В.Л., Левин М.Л. Влияние некоторых факторов теплообмена при общей криотерапии на температуру кожных покровов // Вторая научно-практическая конференция "Криотерапия в России", Санкт-Петербург, 14 мая 2009. С.80-103.

. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. - Учеб. пособие для вузов. В 2-ч частях. Ч.1 с.85-92. - М.: Высш. школа, С. 1982. - 327.

. А.В. Афонин, Р.К. Ньюпорт, В.С. Поляков. Инфракрасная термография в энергетике. - Т 1. Основы инфракрасной термографии. - СПб.: Изд. ПЭИПК, 2000.С. - 240.

. Willard S. Boyle <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D0%B9%D0%BB,_%D0%A3%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D0%B0%D1%80%D0%B4> ’Nobel Lecture: CCD-An extension of mans view <http://dx.doi.org/10.1103/RevModPhys.82.2305> (англ.) // Rev. Mod. Phys.  <http://ru.wikipedia.org/wiki/Rev._Mod._Phys.>. - 2010. - В.3. - Т.82. - С.2305-2306.

. Ring E. F. J., Ammer K. The technique of infrared imaging in medicine. Thermology International 2000: 10 (1); 7-14.

. Ammer K. Temperature effects of thermotherapy determined by infrared measurements. Physica Medica 2004: 20 Suppl.1; 64-66.

. Pennes H. H. Analysis of tissue and arterial blood temperature in the resting human forearm // J. Apl. Physiol. - 1948. - Vol.1. - P.93.

. Banerjee R., Nageshwari K., Puniyani R. R. The diagnostic relevance of red cell rigidity. Clin. Hemorheol. Microcic. 1988. Vol. 19, № 1, 21-24.

. Левин М.Л., Герасимович Н.В., Дрозд Е.С., Пухтеева И.В., Прокопенко Н.В., Лосицкий Е.А., Судас М.С., Анкудович А.В., Спиридонова О.С. Влияние общей аэрокриотерапии на структурно-функциональное состояние мембран лимфоцитов периферической крови спортсменов // VI международная научно-практическая конференция "Криотерапия в России" 16 мая 2013 г., Санкт-Петербург. (в печати).

. Маханёк А.А., Левин М.Л., Данилова-Третьяк С.М., Лещенко В.Г., Анкудович А.В. Кинетика восстановления температуры кожных покровов пациента после проведения сеанса общей газовой криотерапии: математическая модель и эксперимент // Тепло - и массоперенос-2012. Минск: ИТМО имени А.В. Лыкова НАН Беларуси, 2012. С.310-318. - (Сб. научн. тр. / ИТМО НАН Б). (в печати).

Приложения

 

Приложение А

 

Листинг программы

main. cpp

#include "widget. h"

#include <QApplication>

#include <QFileDialog>

#include <QDebug>

#include <QTextCodec>

#include <QMessageBox>

#include <QFile>main (int argc, char *argv [])

{:: setCodecForTr (QTextCodec:: codecForName ("UTF-8"));a (argc, argv);filePath = QFileDialog:: getOpenFileName (NULL, QObject:: tr ("Выберите файл с данными"), "", "*. slk");file (filePath);(! file. exists ()) {:: information (NULL, QObject:: tr ("Предупреждение"), QObject:: tr ("Вы не выбрали файл с данными! \nПриложение будет закрыто. "));0;

}w (file);(! w. parse ()) {:: information (NULL, QObject:: tr ("Предупреждение"), QObject:: tr ("Ошибка в файле с данными! \nПриложение будет закрыто. "));0;

}. plot ();. show ();a. exec ();

}. h

#ifndef WIDGET_H

#define WIDGET_H

#include <QWidget>

#include <QFile>

#include <QVector>

#include <QColor>

#include <QTableWidget>

#include <qwt_plot. h>

#include <qwt_plot_curve. h>Widget: public QWidget

{_OBJECT:Widget (QFile &file, QWidget *parent = 0);

~Widget ();parse ();parseString (QString &str);plot ();::_color [5];

QFile &_file;<qreal> _v [6];

QwtPlot *_plot;<QPointF> _examples [5];_curve [5];*_table;

};

#endif // WIDGET_H. cpp

#include "widget. h"

#include "ui_widget. h"

#include <QTextStream>

#include <QDebug>

#include <QHBoxLayout>

#include <QStringList>:: Widget (QFile &file, QWidget *parent):(parent),

_file (file)

{

_color [0] = QColor (Qt:: red);

_color [1] = QColor (Qt:: green);

_color [2] = QColor (Qt:: blue);

_color [3] = QColor (255,140,0);

_color [4] = QColor (128,0,0);(tr ("Файл с данными: ") + file. fileName ());*layout = new QHBoxLayout ();

_plot = new QwtPlot (this);

// _plot->setAutoFillBackground (true);

// QPalette p = _plot->palette ();

// p. setColor (QPalette:: Window, Qt:: white);

// _plot->setPalette (p);>addWidget (_plot);

_table = new QTableWidget (5, 2, this);hh;

hh << tr ("Цвет") << tr ("Среднее");

_table->setHorizontalHeaderLabels (hh);vh;<< tr ("Плечо") << tr ("Грудь") << tr ("Живот") << tr ("Бедро") << tr ("Голень");

_table->setVerticalHeaderLabels (vh);

_table->horizontalHeader () - >setResizeMode (QHeaderView:: Fixed);

_table->verticalHeader () - >setResizeMode ( (QHeaderView:: Fixed));(int i = 0; i < 5; ++i) {*item = new QTableWidgetItem ();>setBackgroundColor (_color [i]);>setFlags (Qt:: ItemIsEnabled);

_table->setItem (i, 0, item);

}

_table->setSizePolicy (QSizePolicy:: Minimum, QSizePolicy:: Fixed);

_table->setMinimumWidth (_table->width ());>addWidget (_table);(layout);

}:: ~Widget ()

{

}Widget:: parse ()

{(! _file. open (QIODevice:: ReadOnly)) {false;

}stream (&_file);str;(! stream. atEnd ()) {= stream. readLine ();(! parseString (str)) {false;

}

}

_file. close ();(int i = 0; i < 5; ++i) {(_v [i]. size ()! = _v [i+1]. size ()) {false;

}

}true;

}Widget:: parseString (QString &str)

{(str == "ID; E" || str == "E") {true;

}l = str. indexOf ("C; X");r = str. indexOf ("; Y");(l == - 1 || r == - 1) {false;

}sx = str. mid (l + 3, r - l - 3);ok;x = sx. toInt (&ok);(! ok) {false;

}(x < 1 || x > 6) {false;

}= str. indexOf ("; K");= str. length ();sk = str. mid (l + 2, r - l);k = sk. toDouble (&ok);(! ok) {false;

}

_v [x - 1]. push_back (k);true;

}Widget:: plot ()

{(int i = 1; i < 6; ++i) {

_examples [i - 1]. resize (_v [0]. size ());(int j = 0; j < _examples [i - 1]. size (); ++j) {

_examples [i - 1] [j]. setX (_v [0] [j]);

_examples [i - 1] [j]. setY (_v [i] [j]);

}

}(int i = 0; i < 5; ++i) {pen = QPen (_color [i]);

_curve [i]. setSamples (_examples [i]);

_curve [i]. setPen (pen);

_curve [i]. attach (_plot);

}(int i = 0; i < 5; ++i) {av = 0;(int j = 0; j < _examples [i]. size (); ++j) {+= _examples [i] [j]. y ();

}/= _examples [i]. size ();*item = new QTableWidgetItem (QString:: number (av));>setFlags (Qt:: ItemIsSelectable | Qt:: ItemIsEnabled);

_table->setItem (i, 1, item);

}

_plot->replot ();true;

}

Похожие работы на - Влияние холодового воздействия на клетки крови человека

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!