Новые тренды развития направления по неинвазивному исследованию микроциркуляции в коже человека. Описательный обзор

Целью описательного обзора является анализ современного состояния и дальнейшего развития нового направления функциональной диагностики — неинвазивного исследования микроциркуляции в коже человека. В обзоре рассмотрены наиболее часто применяемые в исследовательской работе неинвазивные методы исследования микроциркуляции в коже человека. Проведена оценка диагностического потенциала различных приборов с учетом физических принципов их функционирования и особенностей ангиоархитектоники микрососудистого русла кожи. Рассмотрены основные направления совершенствования методов компьютерной видеокапилляроскопии, лазерной допплеровской флоуметрии и фотоплетизмографии, которые основаны на достижениях компьютерных технологий и микроэлектроники. Показано, что основными трендами развития направления являются миниатюризация приборов, дистанционная передача данных и применение современных методов автоматического анализа данных. Совершенно новым методом получения физиологической информации является анализ видеоплетизмограммы с помощью обычной веб-камеры. В основе метода лежит анализ изменения контрастности пикселей при видеозаписи поверхности кожи, где залегают переходные отделы капилляров, динамические изменения кровотока в которых приводят к изменению контрастности пикселей, регистрируемых стандартной веб-камерой.

1. Федорович А. А. Микрососудистое русло кожи как объект исследования. Регионарное кровообращение и микроциркуляция 2017;16(4):11-26. doi:10.24884/1682-6655-2017-16-4-11-26.

2. Sangiorgi S, Manelli A, Congiu T, et al. Microvascularization of the human digit as studied by corrosion casting. J Anat. 2004; 204(2):123-31. doi:10.1111/j.1469-7580.2004.00251.x.

3. Федорович А. А. Капиллярная гемодинамика в эпонихии верхней конечности. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2006;19(1):20-9. EDN: JWJRCP.

4. Гурфинкель Ю. И., Атьков О. Ю., Сасонко Р. М., Саримов Р. М. Новый подход к интегральной оценке состояния сердечно-сосудистой системы у пациентов с артериальной гипертензией. Российский кардиологический журнал. 2014;(1):101-6. doi:10.15829/1560-4071-2014-1-101-106.

5. Гуров И. П., Волков М. В., Маргарянц Н. Б., Потемкин А. В. Метод совмещения локально изменяющихся изображений в видеокапилляроскопии. Оптический журнал. 2019;86(12):35-42. doi:10.17586/1023-5086-2019-86-12-35-42.

6. Abdou MAH, Truong TT, Dykyy A, et al. CapillaryNET: An automated system to quantify skin capillary density and red blood cell velocity from handheld vital microscopy. Artif Intell Med. 2022; 127:102287. doi:10.1016/j.artmed.2022.102287.

7. Крупаткин А. И., Сидоров В. В. Функциональная диагностика состояния микроциркуляторнотканевых систем. Колебания. Информативность. Нелинейность. Руководство для вра­чей. Книжный дом ЛИБРОКОМ Москва. 2013. с. 496. ISBN: 978-5-397-03943-7.

8. Крупаткин А. И. Колебания кровотока — новый диагностический язык в исследовании микроциркуляции. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2014;13(1):83-99. doi:10/24884/1682-6655-2014-13-1-83-99.

9. Козлов В. И., Азизов Г. А., Гурова О. А., Литвин Ф. Б. Лазерная допплеровская флоуметрия в оценке состояния и расстройств микроциркуляции. М.: Изд-во РУДН. 2012. с. 32.

10. Fedorovich AA, Loktionova YI, Zharkikh EV, et al. Body position af­fects capillary blood flow regulation measured with wearable blood flow sensors. Diagnostics. 2021;11:436. doi:10.3390/diagnostics11030436.

11. Фролов А. В., Локтионова Ю. И., Жарких Е. В. и др. Реакция микроциркуляции крови в коже различных участков тела при выполнении дыхательных упражнений йоги. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2023;22(1):72-84. doi:10.24884/1682-6655-2023-22-1-72-84.

12. Пашкова Д. В., Попова Ю. А., Федорович А. А. Функциональное состояние микроциркуляторного русла кожи здоровых женщин в условиях "сухой" иммерсии. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2023; 57(2):39-46. doi:10.21687/0233-528X-2023-57-2-39-46.

13. Пашкова Д. В., Попова Ю. А., Федорович А. А., Шпаков А. В. Регионарный кожный кровоток у здоровых обследуемых в условиях 21-суточной антиортостатической гипокинезии. Медицина экстремальных ситуаций. 2025;27(1):124-130. doi:10.47183/mes.2025-267.

14. Федорович А. А., Марков Д. С., Малишевский М. В. и др. Нарушения микроциркуляторного кровотока в коже предплечья в острую фазу COVID-19 по данным лазерной допплеровской флоуметрии. Регионарное кровообращение и микро­циркуляция. 2022;21(3):56-63. doi:10.24884/1682-6655-2022-21-3-56-63.

15. Дунаев А. В., Локтионова Ю. И., Жарких Е. В. и др. Исследование микроциркуляции крови в условиях невесомости с помощью портативных лазерных допплеровских флоуметров. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024;58(1):47-54. doi:10.21687/0233-528X-2024-58-1-47-54.

16. Savo R, Pierrat R, Najar U, et al. Mean path length invariance in multiple light scattering. Science. 2017;358:765-8. doi:10.1126/science.aan4054.

17. Королев А. И., Федорович А. А., Горшков А. Ю. и др. Факторы фото­плетизмографии, ассоциированные с наличием невыявленной артериальной гипертонии у мужчин с низким и умеренным сердечно-сосудистым риском. Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2023;22(7):3649. doi:10.15829/1728-8800-2023-3649.

18. Panwar M, Gautam A, Biswas D, Acharyya A. PP-Net: A deep lear­ning framework for PPG-based blood pressure and heart rate esti­mation. IEEE Sens J. 2020;20(17):10000-11. doi:10.1109/JSEN.2020.2990864.

19. Fedorovich AA, Drapkina OM, Pronko KN, et al. Telemonitoring of capillary blood flow in human skin: new opportunities and pro­spects. Clin Pract. 2018;15(2):561-7. doi:10.4172/clinical-practice.1000390.

20. Федорович А. А., Гор­шков А. Ю., Драпкина О. М. Современные возможности неинвазивного исследования и дистанционного мониторинга капил­лярного кровотока в коже человека. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2020;19(4):87-91. doi:10.24884/1682-6655-2020-19-4-87-91.

21. Федорович А. А., Драпкина О. М. Веб-капилляроскопия — новый метод неинвазивного исследования микроциркуляторного кровотока в коже человека. Профилактическая медицина. 2020;23(4):115-8. doi:10.17116/profmed202023041115.

22. Poh MZ, McDuff DJ, Picard RW. Noncontact, automated cardiac pulse measurements using video imaging and blind source separation. Opt Express. 2010;18(10):10762-74. doi:10.1364/OE.18.010762.

23. Scully CG, Lee J, Meyer J, et al. Physiological parameter moni­toring from optical recordings with a mobile phone. IEEE Trans Bio­med Eng. 2012;59(2):303-6. doi:10.1109/TBME.2011.2163157.

24. Yan BP, Lai WHS, Chan CKY, et al. Contactfree screening of atrial fibrillation by a smartphone using facial pulsatile photoplethysmographic signals. J Am Heart Assoc. 2020;7(8):e008585. doi:10.1161/JAHA.118.008585.

25. Yan BP, Lai WHS, Chan CKY, et al. Highthroughput, contactfree detection of atrial fibrillation from video with deep learning. JAMA Cardiol. 2020;5(1):105-7. doi:10.1001/jamacardio.2019.4004.

26. Varma N, Cygankiewicz I, Turakhia M, et al. 2021 ISHNE/HRS/EHRA/APHRS collaborative statement on mHealth in arrhythmia management: digital medical tools for heart rhythm pro­fessionals. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2021;26(2):e12795. doi:10.1111/anec.12795.

27. Luo H, Yang D, Barszczyk A, et al. Smartphone-dases blood pres­sure measurement using transdermal optical imaging technology. Circ Cardiovasc Imaging. 2019;12:e008857. doi:10.1161/CIRCIMAGING.119.008857.

28. Schoettker P, Degott J, Hofmann G, et al. Blood pressure measurements with the OptiBP smartphone app validated against reference auscultatory measurements. Sci Rep. 2020;10:17827. doi:10.1038/s41598-020-74955-4.