| {{#if (eqw this.forbidden true)}}
{{> productAddToCartForbiddenTemplate}}
{{else}}
{{#if (and (neqw this.stock null) (neqw (uppercase this.stock.stockLevelStatus.code) “OUTOFSTOCK”) (neqw this.price null))}}
{{else}}
Товар недоступен
{{/if}}
{{/if}} | |
| {{@key}} | {{#each this}}{{this}} | {{/each}}
| Торговая марка | {{#each products}}{{#if (neqw this.trademark null)}} {{this.trademark.name}} {{/if}} | {{/each}}
| Рейтинг | {{#each products}} {{#if (eqw this.ratingWidth null)}} {{this.averageRating}}{{#if (eqw this.averageRating null)}}0{{/if}} | {{/each}}{{#unless eaistPopup}} Отсутствующий товар: {{/unless}} | {{#if (gt products.length 1)}}
| {{#if (gt @index 0)}}
{{/if}} {{#if (eqw this.forbidden true)}}
{{> productAddToCartForbiddenTemplate}}
{{else}}
{{#if (and (neqw this.stock null) (neqw (uppercase this.stock.stockLevelStatus.code) “OUTOFSTOCK”) (neqw this.price null))}}
{{else}}
Товар недоступен
{{/if}}
{{/if}} Арт. {{this.code}} {{#if this.stock}} {{#if (neqw this.stock.stockStatusText null)}} {{{ this.stock.stockStatusText }}} {{else}} {{#if (eqw (uppercase this.stock.stockLevelStatus.code) “ONREQUEST”)}} Под заказ {{else}} {{#if (neqw (uppercase this.stock.stockLevelStatus.code) “OUTOFSTOCK”)}} В наличии {{else}} Нет в наличии {{/if}} {{/if}} {{/if}} {{/if}} {{/each}} | |
| {{@key}} | {{#each this}}{{this}} | {{/each}}
| Торговая марка | {{#each products}}{{#if (neqw this.trademark null)}} {{this.trademark.name}} {{/if}} | {{/each}}
| Рейтинг | {{#each products}} {{#if (eqw this.ratingWidth null)}} | {{/each}}
| Тип табло | Электронные часы – мастер усиленный для построения системы часофикации |
| Назначение | Часы предназначены для отображения текущего времени и даты в попеременном режиме и являются ведущими (эталоном) единой системе времени в организации с большим числом ведомых часов: от 20 до 100 штук. |
| Габаритные размеры | 380x160x75мм |
| Отображаемые параметры | текущее время и дата попеременно:[ЧЧ:ММ]/[ЧЧ.ММ] |
| Формат индикаторов | [88:88] |
| Высота индикаторов | 100мм |
| Расстояние видимости | до 40м |
| Тип индикаторов | светодиоды; угол обзора 120°; ресурс работы 100 000 часов |
| Управление стандартное | Пульт ДУ на ИК лучах (дальность действия до 10 метров), позволяет устанавливать и корректировать значения времени, даты и других пользовательских настроек. |
| Условия эксплуатации | Сухое закрытое помещение. Температурный режим: от 0°C до +50°C; класс пыле- и влагозащиты корпуса IP 54 |
| Напряжение питания | 220В/50 Гц; потребляемая мощность 15Вт; длина кабеля питания 1,5м |
| Резервное питание | Сохранение хода времени и пользовательских настроек при отключении питания |
| Тип корпуса | Стальной штампованный корпус, окрашенный порошковой краской, декоративный профиль, акриловое стекло |
| Количество сторон | 1 сторона. Возможно двустороннее исполнение табло |
| Цвет корпуса и профиля | Черный |
| Стандартное крепление | Петли на задней стороне корпуса |
| Гарантийный срок | 2 года |
| Важно | Кабели связи для системы времени в комплект поставки не входят. |
Импульс – 410 часы электронные офисные . Офисные. Электронные часы. Часофикация. Смарт Прибор
С помощью электронных часов “Импульс” возможна реализация системы часофикации – для установки единого времени в пределах одной организации или здания . Для создания такой системы необходимы несколько электронных часов, объединяемых в одну часовую систему по принципу ведущий – ведомый. В систему часофикации возможно подключить уличные электронные часы «Импульс»
Данные часы могут подключаться через интерфейс связи ETHERNET к локальной сети организации, через стандартный разъем RJ45. При этом все часы будут вторичными и будут получать сигнал точного времени от локальной сети. Количество подключенных часов не ограничено.
Электронные офисные часы базовых модификаций попеременно отображают текущую дату и время. На часах с 4-разрядным индикатором время отображается в формате «часы и минуты», а дата «число и месяц». Возможно также отображение времени в 6-значном формате « часы, минуты и секунды».
Характеристики | Значения |
Габаритные размеры | 380x160x65мм |
Отображаемые параметры | текущее время и дата попеременно: [ЧЧ: ММ] / [ЧЧ.ММ] |
Формат индикаторов | [88:88] |
Высота индикаторов | 100мм |
Расстояние видимости | до 40м |
Тип индикаторов | светодиоды; угол обзора 120 °; РЕСУРС работы проект 100 000 часов |
Управление стандартное | пульт ДУ на ИК лучах (дальность действия до 10 метров) позволяет производить корректировку времени / даты и различных пользовательских настроек |
Условия эксплуатации | сухое закрытое помещение; температурный режим: от 0 ° C до + 50 ° С; класс пыле- и влагозащиты корпуса IP 54 |
Питание | 220В / 50Гц; длина кабеля питания 1,5м; потребляемая мощность 5Вт |
Резервное питание | Сохранение хода времени и пользовательских настроек при отключении питания |
Тип корпуса | Стальной штампованный корпус, окрашенный порошковой краской, декоративный профиль, акриловое стекло; крепление – петли на задней стороне корпуса |
Количество сторон | 1 сторона. Возможно двустороннее исполнение табло |
Цвет корпуса и профиля | Черный |
Гарантийный срок | 2 года |
Стандартная комплектация:
- Электронное табло
- Технический паспорт
- Пульт ДУ на ИК-лучах
- Инструкция по управлению
- Упаковка
Дополнительная комплектация (по заказу):
- Управление от ПК (интерфейс RS232)
- Горн Сигнальный № 2 (ф + я-сирена “Звонок”), 50Вт (длина провода связи с табло 5м)
- Датчик температуры № 1 (провод 1,5м)
- Функция “Таймер / секундомер”
- Датчик атмосферного давления
- Датчик относительной влажности воздуха (провод 1,5м)
- Датчик радиационного фона
- GPS / Глонасс-1 синхронизация (офисные модели)
При заказе часов для системы часофикации необходимо указать:
Если необходимы вторичные часы, которые будут работать от часовой станции, то к маркировке часов необходимо добавить SS.
Если электронные часы будут использоваться как часовая станция, то к маркировке добавляется MS (количество подключаемых вторичных часов 20 шт), при большем количестве вторичных часов (от 20 до 100 шт) к маркировке добавляем PMS.
Если необходимо подключение часов к компьютеру, через интерфейс ENTERNET при этом, подключаемые часы будут вторичными, то к маркировке добавляется ETN-NTR.
ВНИМАНИЕ!
Дополнительные функции под заказ для MS и PMS:
- Дополнительные опции:
- Управление от ПК (интерфейс RS232)
- Проводной пульт управления с ЖК-экраном № 2 (RS-232, длина 15м)
- Функция Звонок №1, 1 канал, 50Вт, с питанием (без учета сирены)
- Функция РЕЛЕ, 1 канал, 500Вт, (управление 1 внешней нагрузкой, без питания)
- Горн сигнальный № 2 (сирена + ф-я “Звонок”), 50Вт (длина провода связи с табло 5м)
- Датчик температуры № 1 (провод 1,5м )
- Датчик атмосферного давления
- Датчик относительной влажности воздуха (провод 1,5м)
- Датчик радиационного фона
- GPS/Глонасс-синхронизация (внешний приемник, кабель 15м)
- Расписание звонков (необходима опция “Выход на звонок” или “Реле”)
Дополнительные функции под заказ для SS:
- Функция РЕЛЕ, 1 канал, 500Вт, (управление 1 внешней нагрузкой, без питания)
- Функция Звонок №1, 1 канал, 50Вт, с питанием (без учета сирены)
- Горн сигнальный № 2 (сирена + ф-я “Звонок”), 50Вт (длина провода связи с табло 5м)
- Датчик температуры № 1 (провод 1,5м )
- Датчик атмосферного давления
- Датчик относительной влажности воздуха (провод 1,5м)
- Расписание звонков (необходима опция “Выход на звонок” или “Реле”)
Дополнительные функции под заказ для ETN-NTP:
- Датчик температуры № 1 (провод 1,5м )
- Питание Passive PoE
Современное оборудование для тестирования функции легких
Lung India. 2016 июль-август; 33 (4): 410–416.
Кундинья Десираджу
Центр передового опыта в области трансляционных исследований астмы и болезней легких, Институт геномики и интегративной биологии CSIR, Нью-Дели, Индия
Анураг Агравал
Центр передового опыта в области трансляционных и легочных исследований астмы , Институт геномики и интегративной биологии CSIR, Нью-Дели, Индия
Центр передового опыта трансляционных исследований астмы и болезней легких, Институт геномики и интегративной биологии CSIR, Нью-Дели, Индия
Адрес для корреспонденции: Dr .Анураг Агравал, Центр передового опыта трансляционных исследований астмы и болезней легких, CSIR-Институт геномики и интегративной биологии, Mall Road, Нью-Дели – 110 007, Индия. Электронная почта: [email protected]Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License, которая позволяет другим редактировать, настраивать и развивать работу в некоммерческих целях. , при условии, что автор указан и новые творения лицензируются на идентичных условиях.
Эта статья цитируется в других статьях в PMC.Abstract
Импульсная осциллометрия (IOS) – это вариант метода вынужденных колебаний, описанный Дюбуа более 50 лет назад, который позволяет проводить пассивные измерения механики легких. В этом методе звуковые волны накладываются на нормальное приливное дыхание, а возмущения потока и давления, вызванные внешними волнами, используются для расчета параметров, описывающих сопротивление воздушному потоку, и реактивные параметры, которые в основном относятся к эффективному хранению и возврату энергии посредством легкое.Это требует минимального участия пациента и может быть легко выполнено у субъектов, которые не могут выполнять спирометрию. Важно отметить, что IOS может отличить небольшую обструкцию дыхательных путей от большой обструкции дыхательных путей и более чувствителен, чем спирометрия, при заболевании периферических дыхательных путей. Он использовался для изучения различных респираторных заболеваний, особенно астмы, и подходит для измерения бронхолитической реакции, а также для проведения бронхопровокационных тестов. Параметры IOS, по-видимому, способны улавливать ранние изменения функции легких, так что они превосходят спирометрию в прогнозировании потери контроля у пациентов с астмой и, возможно, в выявлении ранних заболеваний дыхательных путей у курильщиков.Такие сравнения, особенно для хронической обструктивной болезни легких, затруднены из-за широкого использования спирометрических параметров в качестве диагностического золотого стандарта. Здесь мы обсуждаем принципы и технику IOS и рассматриваем ее применение при обструктивных заболеваниях дыхательных путей.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Импульсная осциллометрия, функция легких, обструктивная болезнь дыхательных путей, небольшая обструкция дыхательных путей
ВВЕДЕНИЕ
Механические свойства легких являются важными детерминантами, а также индикаторами функции легких и, таким образом, помогают в диагностике и мониторинге нескольких легочные нарушения.Из них наиболее распространенными являются обструктивные заболевания дыхательных путей (OAD), от которых страдает почти 10% населения мира, и их число может быть еще выше в Индии из-за загрязнения внутри и вне помещений. [1,2,3] Астма и хроническая обструктивная болезнь легких. (ХОБЛ) несут основную часть бремени OAD. Спирометрия, наиболее часто выполняемый в клинической практике тест на функцию легких, считается золотым стандартом диагностики ОАД. Однако сильные экспираторные и инспираторные маневры спирометрии требуют сотрудничества и физических возможностей пациента, которые обычно отсутствуют у маленьких детей в возрасте до 4 лет, пожилых людей и детей с физическими и когнитивными ограничениями.Помимо технических трудностей, существуют также некоторые фундаментальные ограничения. Хотя ХОБЛ уже считается преимущественно заболеванием мелких дыхательных путей, при этом почти 80-90% терминальных бронхиол теряются к тому времени, когда эмфизема становится отчетливо видимой на КТ, растет признание того, что заболевание мелких дыхательных путей также является важным аспектом астмы. [4,5] Физиологические принципы спирометрии диктуют, что максимальный поток выдоха (MEF) регулируется сопротивлением сегмента дыхательных путей перед узкой горловиной (CP).[6] ЦД начинается в центре и перемещается по периферии во время выдоха. ОФВ1 теоретически является плохим показателем заболевания периферических / мелких дыхательных путей, поскольку во время начального удара точка удушья находится в центре, и на MEF в основном не влияет периферическое сопротивление дыхательных путей. Это составляет основу использования потоков среднего или позднего выдоха (MEF 25-75) в качестве индекса заболевания периферических / малых дыхательных путей. Однако показано, что и этого недостаточно. Например, у многих уборщиков и пожарных, которые подверглись воздействию токсичных паров во время атаки на Всемирный торговый центр 11 сентября и после нее, развились стойкие респираторные симптомы, указывающие на заболевание дыхательных путей, но у них была абсолютно нормальная спирометрия, включая нормальный MEF 25-75.Важно отметить, что наличие заболевания мелких дыхательных путей было точно установлено с помощью IOS в этой группе [7].
IOS – это неинвазивный метод, который использует звуковые волны для измерения механики дыхания. Он основан на принципе техники принудительных колебаний (FOT), впервые описанном Dubois и др. . в 1956 г. [8] Два основных преимущества IOS / FOT: (а) выполнить тест относительно легко, поскольку это пассивный метод, требующий минимального взаимодействия, и (б) он измеряет сопротивление и реактивность на разных частотах в легких, предлагая важную информацию о региональной неоднородности и периферия легких.[9,10] В IOS единственное требование – чтобы субъект был расслаблен и дышал нормально, в то время как звуковые волны накладываются на дыхание. Это не требует от субъекта каких-либо усилий и, следовательно, выполнимо во многих ситуациях, например, у детей, очень пожилых людей, у субъектов, находящихся на искусственной вентиляции легких, перенесших операцию или когда вызывает беспокойство бронхоспазм, связанный с спирометрией. Второе преимущество состоит в том, что IOS может обнаруживать тонкие изменения в функции малых дыхательных путей даже при нормальной спирометрии, как показано выше, что дает ценную информацию для ранней диагностики и мониторинга заболеваний дыхательных путей.В этом обзоре мы описываем принципы IOS и обсуждаем прогресс в принятии этой относительно новой методологии в OAD.
МЕТОДОЛОГИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ОСЦИЛЛОМЕТРИИ
Принцип
В FOT звуковые волны, генерируемые с помощью громкоговорителя, передаются в легкие человека. Эти звуковые волны, которые по сути являются волнами давления, вызывают изменения давления, и это изменение давления вызывает изменения в воздушном потоке. Измеряя величину изменения давления и потока, можно определить механические свойства легких.Волны более низких частот проходят глубоко в легкие до альвеол и отражаются обратно, в то время как волны более высоких частот отражаются от более крупных дыхательных путей. Таким образом, параметры, рассчитанные на разных частотах, дают измерения различных областей легких. Основное отличие состоит в том, что в FOT звуковые волны разных частот передавались последовательно, тогда как в IOS передается импульс, который можно математически разложить на разные частоты. Это помогает сократить время тестирования, а также обеспечивает высокое разрешение сигнал / шум.
Техника
Импульс, состоящий из смеси звуковых волн разных частот, генерируется громкоговорителем во рту. Когда эта волна проходит в легкие, она вызывает изменения как давления, так и потока воздуха. Частоты волн, доставляемых в IOS, колеблются от 5 до 30 Гц. Хотя частоты выше 30 Гц могут вызывать дискомфорт у пациента, параметры, измеренные при частоте <5 Гц, зависят от динамики дыхания. Датчик давления и пневмохроматограф находятся на мундштуке для измерения давления и расхода соответственно [].Во время тестирования испытуемый должен находиться в сидячем положении с нейтральной или слегка вытянутой головой с зажимом для носа. Техник (или обследуемый) должен твердо поддерживать щеки обследуемого во время измерения.
Система импульсной осциллометрии, показывающая громкоговоритель (A), заслонку экрана (B), Y-адаптер (C), пневмохоматограф (D), мундштук (E) и субъект, носящий зажим для носа и поддерживающий щеки руками (F)
Для пояснения математического аспекта этого метода, давайте рассмотрим упрощенный моделируемый сценарий, в котором звуковые волны на двух частотах 5 Гц и 20 Гц последовательно проходили в легкие.Чистые синусоидальные волны на этих частотах показаны на рисунках и. Записи потока до наложения волн показывают нормальный поток воздуха во время приливного дыхания []. Это показывает нормальный поток воздуха в легкие и из легких с типичной частотой дыхания (16-20 / мин). Когда звуковые волны накладываются на приливное дыхание, они приводят к изменению потока, и теперь запись потока показывает сложный сигнал, состоящий из компонентов, индуцированных как респираторной, так и звуковой волной, то есть можно наблюдать основную картину дыхательного потока на частоте дыхания. а также возмущения потока из-за наложенных волн [рисунок и].Они разделены с использованием техники аппроксимации базовой линии. Короче говоря, отрезок прямой вставляется между начальной и конечной точками записи потока из-за каждой волны и считается базовой линией. Записи после коррекции базовой линии показывают разделение респираторного компонента и компонента, вызванного внешними волнами [Рисунок и]. Те же процедуры применяются к записи давления, и теперь у нас есть записи потока и давления по времени. Эти записи в шкале времени необходимо преобразовать в шкалу частот для дальнейшего расчета интересующих нас параметров.Быстрое преобразование Фурье, математический метод используется для преобразования этой шкалы времени в шкалу частот. Входное сопротивление дыхательной системы (Zrs) рассчитывается как отношение результирующего давления к изменениям потока из-за волн внешнего давления.
Разъяснение методологии импульсной осциллометрии. Синусоидальные волны с частотой 5 Гц (а) и 20 Гц (б). Запись потока нормального приливного дыхания (c). Запись потока при приливном дыхании наложена волнами 5 Гц (d) и волнами 20 Гц (e). (fg) показано смоделированное изменение расхода (сплошная линия), когда применяется волна давления (пунктирная линия) с частотой 5 Гц (f) или 20 Гц (g)
Однако IOS немного отличается от приведенного выше примера (FOT), где волны давления 5 и 20 Гц показаны отдельно для простоты.В IOS вместо последовательной посылки волн давления разных частот в легкие посылается импульс, который математически состоит из всех частот от 5 Гц до 30 Гц. Недостатком является то, что импульс, используемый в IOS, может быть немного сильным для субъекта по сравнению с более мягкими синусоидальными волнами FOT и может даже немного изменить механику легких. Кроме того, если кто-то желает отслеживать изменения Zrs на вдохе, прерывистый характер IOS может снизить временное разрешение.Однако для большинства пульмонологов преимущества преодолевают эти ограничения. Во-первых, с IOS мы можем рассчитать импеданс на каждой частоте от 5 до 30, тогда как в FOT мы можем рассчитать только на частотах синусоидальных волн, которые мы используем. Во-вторых, это приводит к улучшенному соотношению сигнал / шум и делает его лучшим инструментом для обнаружения региональных аномалий, которые мало влияют на механику легких. И последнее, но не менее важное: это также сокращает продолжительность теста. Вместе это приводит к повышению эффективности диагностических приложений в лаборатории PFT.
ПАРАМЕТРЫ ИМПУЛЬСНОЙ ОСЦИЛЛОМЕТРИИ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
Импеданс
Импеданс дыхания – это сумма всех сил, противодействующих генерируемому импульсу. Импеданс, измеренный на любой частоте, представляет собой отношение разницы давления к изменениям потока на этой частоте. В зависимости от региона, в котором измеряется давление, сопротивление меняется. Например, разница давления во рту и в альвеолах дает импеданс дыхательных путей, а разница во рту, а плевральное давление дает полное сопротивление легкого.В IOS давление, измеренное во рту, сравнивается с атмосферным давлением, которое представляет собой давление за пределами грудной стенки. Это определяется как Zrs дыхательной системы и включает синфазную (реальную) составляющую, которая является резистивной составляющей (Rrs), и противофазную (мнимую) составляющую, которая является реактивной составляющей (Xrs). Проще говоря, Rrs можно рассматривать как рассеивание энергии, а Xrs как накопление энергии. Поскольку IOS измеряет входной импеданс, отклонения грудной стенки и скелетных мышц также будут отражены в измерении.
Сопротивление
Сопротивление, полученное из импеданса, включает сопротивление центральных дыхательных путей, периферических дыхательных путей, легочной ткани и грудной стенки, хотя последние два обычно незначительны. Почти 80% сопротивления обеспечивается центральными дыхательными путями и только 20% – небольшими дыхательными путями (<2 мм в диаметре) у взрослых [11,12]. Это происходит в основном из-за большой общей площади поперечного сечения малых дыхательных путей. Однако у детей доля мелких дыхательных путей выше, чем у взрослых.Значения сопротивления считаются нормальными в диапазоне 150% от прогнозируемых значений. Сопротивление не зависит от частоты у здоровых людей. При обструкции центральных дыхательных путей сопротивление увеличивается на всех частотах, в то время как при обструкции легких дыхательных путей сопротивление на более низких частотах увеличивается, но не изменяется на более высоких частотах, которые не достигают малых дыхательных путей []. Такая частотная зависимость резистентности может быть нормальной у детей, но указывает на небольшую обструкцию дыхательных путей у взрослых.
Измерения сопротивления (а). и реактивное сопротивление (б). по шкале частот. Жирные, длинные и короткие штриховые линии представляют измерения при нормальной обструкции центральных и периферических дыхательных путей соответственно
Реактивность
Реактивность включает два компонента: инерцию движения воздушного столба (инертность) и емкость легких. . Емкость можно интерпретировать как свойство, отражающее эластичность легких. Емкостная составляющая реактивного сопротивления определяется как отрицательная по знаку, а инертность определяется как положительная.В отличие от сопротивления, реактивное сопротивление зависит от частоты. Поскольку упругие свойства легких в основном находятся на периферии, на низких частотах преобладает емкостная составляющая и общее реактивное сопротивление легких отрицательно, тогда как на более высоких частотах преобладает инерция столба воздуха в более крупных дыхательных путях, делая общее реактивное сопротивление положительным. []. Важно и, возможно, парадоксально, что здесь эластичность или емкость относится к свойствам возврата энергии легких, подобно электрическим цепям, а не к жесткости во время надувания – более интуитивное определение для клиницистов.Следовательно, при фиброзе, эмфиземе или небольшом заболевании дыхательных путей реактивное сопротивление на более низких частотах будет изменяться в том же направлении, то есть становиться еще более отрицательным. Следовательно, направление изменения реактивного сопротивления не делает различия между обструктивными и рестриктивными заболеваниями.
Резонансная частота
Резонансная частота (fres) определяется как частота, при которой инерционные свойства дыхательных путей и емкость периферии легких равны [], то есть частота, при которой полное реактивное сопротивление равно нулю.Мы не можем отнести fres к определенному механическому свойству легких, но его можно использовать для разделения низких частот, где преобладает емкостная составляющая, от высоких частот, где преобладает инерционная составляющая. Нормальное значение fres у взрослых составляет 7-12 Гц. У детей он выше и увеличивается с возрастом. При заболеваниях легких, как обструктивных, так и рестриктивных, fres повышается выше нормы. Это происходит из-за того, что реактивное сопротивление становится более отрицательным на низких частотах при каждом из этих заболеваний, как обсуждалось выше.
Площадь реактивного сопротивления
Площадь реактивного сопротивления (AX) включает площадь под кривой реактивного сопротивления от самой низкой частоты до fres. Это область между осью X ниже нуля и кривой реактивного сопротивления на графике []. Он включает в себя общую площадь, в которой преобладает емкость, и отражает упругие свойства легкого. Как видно из реактивного сопротивления и fres, оно также увеличивается при любом заболевании периферии легких. AX – это единичное измерение, которое суммирует вышеуказанные параметры, а также показано, что оно коррелирует с сопротивлением на более низких частотах.
Coherence
Coherence – еще один важный параметр, который используется для определения достоверности и качества результатов теста. Он отражает воспроизводимость измерений импеданса. Это значение от 0 до 1 и, в идеале, должно быть> 0,8 при 5 Гц и> 0,9 при 20 Гц, чтобы измерение считалось действительным. Однако важно отметить, что эти значения относятся к взрослым, а стандартные значения для детей отсутствуют. Когерентность может быть снижена из-за неправильной техники, нерегулярного дыхания, закрытия голосовой щели и глотания.
Контрольные значения
Нормальные значения для взрослого и педиатрического населения важны для легкой интерпретации теста. Однако исследований, направленных на определение прогнозных уравнений для параметров IOS, было немного во всем мире, и исследования среди населения Индии не проводились. Существует острая необходимость в проведении таких исследований во многих регионах мира, в том числе в Индии.
Среди этих исследований многие были проведены на детях. Все эти исследования показали, что рост стоя является самым важным параметром, помогающим прогнозировать сопротивление.Также показано, что возраст имеет сильную корреляцию со значениями сопротивления и реактивного сопротивления. Сопротивление и частота резонанса уменьшаются с ростом и возрастом, тогда как реактивное сопротивление увеличивается. Взаимосвязь между реактивным сопротивлением и высотой является линейной, в то время как между сопротивлением и высотой в основном экспоненциально, как предполагалось в этих исследованиях. показывает сравнение прогнозных уравнений, опубликованных для разных групп населения.
Таблица 1
Уравнения прогнозирования R5 и X5 в различных популяциях
Исследования, проведенные для определения референсных значений у взрослых, очень немногочисленны, и они также определили рост и возраст как наиболее важные коварианты.Shiota и др. ., Показали, что уравнения прогнозирования выявили значительные различия у курильщиков и некурящих, но не у мужчин и женщин среди населения Японии. [18] Newbury и др. ., Определили прогностические уравнения для австралийского населения, и оба исследования пришли к выводу, что возраст и рост являются важными предикторами [19]. Уравнения, полученные в результате этих исследований, сравниваются в. Необходимо провести дополнительные исследования в различных регионах мира, чтобы подтвердить существующие результаты и предоставить надежные глобальные ссылки на параметры.
ИМПУЛЬСНАЯ ОСЦИЛЛОМЕТРИЯ ПРИ ОБСТРУКТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ
IOS использовалась для изучения ряда болезненных состояний, включая астму, ХОБЛ и интерстициальные заболевания легких. Большинство исследований было проведено на детях-астматиках и нацелено на наблюдение за прогрессом заболевания и выяснение эффекта бронходилататоров.
Диагностика астмы включает обнаружение обратимой обструкции и гиперреактивности бронхов. IOS продемонстрировала свою чувствительность и точность в обоих случаях.Снижение R5 на 30-35% считается положительным ответом на бронходилататоры. [20,21] Другие параметры, такие как R10 и AX, также изменяются в ответ на бронходилататоры. У астматиков увеличились R5, fres и AX, а у X5 – более отрицательно. При бронхопровокационном тестировании наблюдается аналогичная реакция, т. Е. Увеличение R5, fres и AX и уменьшение X5. Показано, что снижение ОФВ1 на 20% эквивалентно снижению Х5 на 50%, что, как было показано, является более чувствительным параметром для определения гиперреактивности бронхов.[22] Шульце и др. . показали, что даже при более низких дозах метахолина наблюдались значительные изменения параметров IOS, отражающие чувствительность процедуры. Это позволяет проводить бронхопровокационные тесты с меньшими дозами бронхоконстрикторов. [23]
IOS также показала свою эффективность при мониторинге астмы. Ши и др. . сравнили исходные параметры спирометрии и IOS у детей с астмой, впоследствии поступивших с обострениями, и у детей с контролируемой астмой.Они обнаружили, что не было никакой разницы в исходных спирометрических значениях, за исключением небольших различий в FEV1 / форсированной жизненной емкости легких, но параметры IOS, R5, частотная зависимость сопротивления (R5 – R20) и AX значительно различались между двумя группами. Получение характеристик оператора (ROC) показало, что исходные R5 – R20 и AX были эффективны в прогнозировании контроля астмы при последующем посещении клиники с площадью под кривыми, равной 0,91 и 0,90, соответственно. [24] Аналогичным образом, Gonem et al .показали, что энтропия импеданса, измеренная с течением времени, может отличить частые обострения от менее частых обострений у пациентов с астмой. [25]
У пациентов с ХОБЛ, Gong et al. . показали, что реактивные параметры больше коррелировали с функцией легких, чем с сопротивлением. Они также предположили, что изменения в X5 с течением времени могут быть использованы для мониторинга болезни. [26] Франц и др. . сообщили, что, несмотря на нормальную спирометрию, пациенты с симптомами ХОБЛ имеют более высокое легочное сопротивление и более низкую легочную реактивность.Их открытие указывает на то, что IOS – более чувствительный метод обнаружения тонких изменений функции легких. [27] Несмотря на то, что IOS очень полезен при диагностике, было проведено ограниченное количество исследований при ХОБЛ, подтверждающих использование этого метода для наблюдения за прогрессом заболевания. Тот факт, что спирометрия является стандартом диагностики ХОБЛ, усложняет ситуацию. Лонгитюдная оценка ХОБЛ для лучшего определения предиктивных суррогатных конечных точек была проведена у 2054 пациентов с ХОБЛ (критерии GOLD), 233 некурящих контрольной группы и 322 контрольной группы курящих.[28] ХОБЛ была связана с увеличением R5, R5 – R20 и реактивного сопротивления. Однако 5-10% курильщиков с нормальной спирометрией имели «ненормальное» IOS. Эти субъекты, как правило, имели более низкий (но нормальный) ОФВ1, были старше и курили больше; возможно, отражает реальное заболевание, не диагностированное спирометрией. Параметры IOS перекрываются между группами, поэтому диагностика на основе IOS будет отличаться от спирометрии. Это было подтверждено другими людьми, которые сообщают, что у здоровых курильщиков часто наблюдается отклонение от нормы IOS по сравнению с некурящими.[29]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
IOS – очень полезный инструмент для измерения механических свойств легких, который помогает в диагностике и мониторинге развития болезни. Его очень легко выполнять у детей и пожилых людей. Вариабельность повторения для всех параметров ИОС выше, чем ОФВ1 (~ 10% против ~ 5%), но приемлема в клинической практике. Примечательно, что параметры IOS могут быть менее изменчивыми, чем другие обычно измеряемые параметры спирометрии, такие как FEF50 (~ 20%). IOS может быть более чувствительным, чем спирометрия, при обнаружении аномалий дыхательных путей.Это также лучший инструмент для прогнозирования контроля астмы и ее обострений. Поскольку диагноз ХОБЛ основан на спирометрических определениях, сравнивать IOS сложно. Однако, поскольку IOS лучше подходит для выявления заболеваний легких при астме и постэкологическом воздействии [7], даже если спирометрия в норме, предполагается, что IOS должна быть более чувствительной при выявлении ранней ХОБЛ. Основным ограничением является отсутствие референсных значений и обширной оценки различных заболеваний. Однако это не является ограничением самого метода, и их можно преодолеть, если методика широко применяется и проводятся более тщательные исследования.В Индии еще одним ограничением может быть его стоимость и отсутствие портативности. Для проведения теста требуется специальная лаборатория, и ее невозможно использовать в полевых исследованиях. Однако, учитывая его ценность, он добавляет к клинической диагностике и мониторингу прогноза, IOS может стать частью рутинного легочного обследования. Дальнейшие технологические достижения, которые уменьшают форм-фактор, делают его недорогим и портативным, а также новые аналитические методы для упрощения диагностики находятся на горизонте.Такие разработки сделают IOS жизнеспособной альтернативой спирометрии в повседневной клинической практике.
Финансовая поддержка и спонсорство
Нет.
Конфликт интересов
Конфликта интересов нет.
ССЫЛКИ
1. Salvi S, Barnes PJ. Является ли воздействие дыма биомассы самым большим фактором риска развития ХОБЛ во всем мире? Грудь. 2010; 138: 3–6. [PubMed] [Google Scholar] 2. Кодгуле Р., Салви С. Воздействие дыма биомассы как причина заболеваний дыхательных путей у женщин и детей.Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2012; 12: 82–90. [PubMed] [Google Scholar] 3. Муртаг Э., Хини Л., Джинглс Дж., Шеперд Р., Ки Ф., Паттерсон С. и др. Распространенность обструктивного заболевания легких в общей выборке населения: исследование NICECOPD. Eur J Epidemiol. 2005; 20: 443–53. [PubMed] [Google Scholar] 4. Хогг Дж. К., Чу Ф., Утокапарх С., Вудс Р., Эллиотт В. М., Бузату Л. и др. Природа обструкции мелких дыхательных путей при хронической обструктивной болезни легких. N Engl J Med. 2004; 350: 2645–53. [PubMed] [Google Scholar] 5.Contoli M, Bousquet J, Fabbri LM, Magnussen H, Rabe KF, Siafakas NM, et al. Маленькие дыхательные пути и дистальный отдел легких при астме и ХОБЛ: время для переоценки. Аллергия. 2010; 65: 141–51. [PubMed] [Google Scholar] 7. Оппенгеймер Б.В., Голдринг Р.М., Херберг М.Э., Хофер И.С., Рейфман П.А., Лиото С. и др. Функция дистальных дыхательных путей у пациентов с симптомами и нормальной спирометрией после воздействия пыли Всемирного торгового центра. Грудь. 2007; 132: 1275–82. [PubMed] [Google Scholar] 8. Дюбуа А.Б., Ботельо С.Ю., Комро JH., Jr Новый метод измерения сопротивления дыхательных путей у человека с помощью телесного плетизмографа: значения у здоровых субъектов и у пациентов с респираторными заболеваниями. J Clin Invest. 1956; 35: 327–35. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 9. Смит Х.Дж., Рейнхольд П., Гольдман МД. Техника вынужденных колебаний и импульсная осциллометрия. Европейская респираторная монография. Гл. 5. В кн .: Госселинк Р., Стам Х., редакторы. Тестирование функции легких. Великобритания: публикации Европейского респираторного общества; 2005. С. 72–105. [Google Scholar] 10.Бикель С., Поплер Дж., Лесник Б., Эйд Н. Осциллометрия импульсов: интерпретация и практическое применение. Грудь. 2014; 146: 841–7. [PubMed] [Google Scholar] 11. Хогг Дж. К., Уильямс Дж., Ричардсон Дж. Б., Маклем П. Т., Терлбек В. М.. Возраст как фактор распределения проводимости нижних дыхательных путей и патологической анатомии обструктивного заболевания легких. N Engl J Med. 1970; 282: 1283–7. [PubMed] [Google Scholar] 13. Нововейска Б., Томалак В., Радлински Дж., Сергейко Г., Латавец В., Качмарски М. Переходные контрольные значения для импульсной осциллометрии для детей в возрасте от 3 до 18 лет.Педиатр Пульмонол. 2008; 43: 1193–7. [PubMed] [Google Scholar] 14. Фрей Дж., Ютла Дж., Крамер Дж., Хатзакис Дж. Э., Дюшар Ф. М., Дэвис Г. М.. Импульсная осциллометрия: контрольные значения для детей ростом от 100 до 150 см и от 3 до 10 лет. Грудь. 2005; 128: 1266–73. [PubMed] [Google Scholar] 15. Пак Дж. Х., Юн Дж. У., Шин Й., Джи Х. М., Ви Ю. С., Чанг С. Дж. И др. Референтные значения импеданса дыхательной системы с помощью импульсной осциллометрии у здоровых дошкольников. Корейский J Pediatr. 2011; 54: 64–8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 16.Hellinckx J, De Boeck K, Bande-Knops J, van der Poel M, Demedts M. Реакция бронходилататора у здоровых и стабильных детей с астмой в возрасте 3-6,5 лет. Eur Respir J. 1998; 12: 438–43. [PubMed] [Google Scholar] 17. Malmberg LP, Pelkonen A, Poussa T., Pohianpalo A, Haahtela T., Turpeinen M. Детерминанты входного импеданса дыхательной системы и реакции бронходилататоров у здоровых финских детей дошкольного возраста. Clin Physiol Funct Imaging. 2002; 22: 64–71. [PubMed] [Google Scholar] 18. Сиота С., Като М., Фуджи М., Аоки С., Мацуока Р., Фукути Ю.Прогнозные уравнения и надежность импульсной колебательной системы у взрослых японцев. Респирология. 2005; 10: 310–5. [PubMed] [Google Scholar] 19. Ньюбери В., Крокетт А., Ньюбери Дж. Пилотное исследование по оценке австралийских прогнозных уравнений для системы импульсной осциллометрии. Респирология. 2008; 13: 1070–5. [PubMed] [Google Scholar] 20. Песня Т.В., Ким К.В., Ким Е.С., Пак Дж.В., Сон М.Х., Ким К.Э. Полезность импульсной осциллометрии у детей раннего возраста с астмой. Pediatr Allergy Immunol. 2008; 19: 763–8.[PubMed] [Google Scholar] 21. Маротта А., Клиннерт, доктор медицины, Прайс MR, Ларсен Г.Л., Лю А.Х. Импульсная осциллометрия позволяет эффективно измерить дисфункцию легких у 4-летних детей с риском стойкой астмы. J Allergy Clin Immunol. 2003; 112: 317–22. [PubMed] [Google Scholar] 22. Bailly C, Crenesse D, Albertini M. Оценка импульсной осциллометрии во время тестирования бронхов у детей. Педиатр Пульмонол. 2011; 46: 1209–14. [PubMed] [Google Scholar] 23. Schulze J, Smith HJ, Fuchs J, Herrmann E, Dressler M, Rose MA и др.Метахолиновая провокация у детей раннего возраста по данным спирометрии и импульсной осциллометрии. Respir Med. 2012; 106: 627–34. [PubMed] [Google Scholar] 24. Ши Ю., Аледиа А.С., Галант С.П., Джордж С.К. Нарушение периферических дыхательных путей, измеренное осциллометрическим методом, позволяет прогнозировать потерю контроля над астмой у детей. J Allergy Clin Immunol. 2013; 131: 718–23. [PubMed] [Google Scholar] 25. Гонем С., Умар И., Берк Д., Десаи Д., Коркилл С., Оверс-Брэдли Дж. И др. Энтропия импеданса дыхательных путей и обострения при тяжелой астме. Eur Respir J.2012; 40: 1156–63. [PubMed] [Google Scholar] 26. Гонг С.Г., Ян В.Л., Чжэн В., Лю Дж. М.. Оценка респираторного импеданса у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких с помощью системы импульсных колебаний. Мол Мед Реп. 2014; 10: 2694–700. [PubMed] [Google Scholar] 27. Frantz S, Nihlén U, Dencker M, Engström G, Löfdahl CG, Wollmer P. Импульсная осциллометрия может оказаться полезной при обнаружении ранних проявлений ХОБЛ. Respir Med. 2012; 106: 1116–23. [PubMed] [Google Scholar] 28. Крим С., Челли Б., Эдвардс Л.Д., Воутерс Э., Коксон Х.О., Тал-Сингер Р. и др.Импеданс дыхательной системы с импульсной осциллометрией у здоровых субъектов и субъектов с ХОБЛ: исходные результаты ECLIPSE. Respir Med. 2011; 105: 1069–78. [PubMed] [Google Scholar] 29. Синке Х., Ямамото М., Хазеки Н., Котани Ю., Кобаяши К., Нисимура Ю. Визуализированные изменения респираторного сопротивления и реактивного сопротивления по оси времени у курильщиков: перекрестное исследование. Respir Investig. 2013; 51: 166–74. [PubMed] [Google Scholar]drbmedicine.com 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB Научно-фантастические модели и наборы
Добро пожаловать в практику Бхавны Бахети, доктора медицины.Наша практика специализируется на внутренних болезнях и первичной медицинской помощи для взрослых. Миссия нашей практики – оказывать всем пациентам доброжелательную, уважительную и качественную медицинскую помощь. Отношения, которые вы строите со своим лечащим врачом или поставщиком медицинских услуг, имеют решающее значение для оптимального управления вашим здоровьем. Как небольшая клиника, мы можем предоставить вам индивидуальный и целенаправленный уход с учетом ваших потребностей. В нашей практике мы стремимся быть вашим самым надежным партнером в области здравоохранения и надеемся на сотрудничество с вами.
Регулярные посещения офиса важны для поддержания вашего здоровья. Мы имеем большой опыт работы в следующих сферах и предоставляемых услугах:
Медицинские услугиФизический экзамен
Диагностическая лаборатория
Прививки
Контроль веса
Консультации по питанию
drbmedicine.com 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB Научно-фантастические модели и наборы Оценка и лечение легких заболеваний и травм
Мы лечим обычные, неотложные состояния и координируем уход за пациентами с специалист.
drbmedicine.com 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB Научно-фантастические модели и наборы Гериатрическая медицина
Мы лечим множество хронических состояний, связанных со старением.
Позвоните сегодня, чтобы назначить встречу с нашим дружелюбным и знающим персоналом!
Звоните (410) 766-8911
1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB
Busch Ho 5965 Sendemast # Новая оригинальная упаковка #.HO Branchline Blueprint Series 15325 Hvywt 12-1 PRR Спальный пассажирский CHEVY NEW. Комплект для восстановления амортизатора Traxxas # 2362. HPI RACING PRO DRIFT RC НАБОР ВИНТОВ НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ HPI049, Группа моделей Aoshima Beemax в масштабе 1/24. Автомобильный комплект Volvo 240 Turbo 240T’86 Macau GP, Alloy Engineering Car Tractor Toy Farm Автомобиль Модель автомобиля Boy Car Children’s Day, на французском языке Yu- ги-ой! Пакеты специального выпуска – Бушующий шторм. 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB . REDAKAI Battlefield Conquer The Kairu Set НОВЫЙ Sealed Spin Master 2012, TS-02 Plarail Edward Plarail Модель поезда THOMAS & FRIENDS.Playmobil ref 3503 5344 4179 3443 3436 3369 3297 коричневая средневековая фермерская тележка, Командир пропаганды MTG Japanese NM Flat Shipping, Witchcrafter Golem Aruru RIRA-JP028 20th Secret Japan Yu-Gi-Oh !, The LEGO Movie Minifigure Panda Guy 71004 15 для продажи в Интернете. Hot Wheels Porsche 930 RWB Силуэты Наклейки на водную горку в масштабе 1/64, 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный комплект PREMIUM BANDAI PB .
Знакомьтесь, Кортни Перкинс CRNP
Кортни Перкинс, жительница Балтимора, живет в городе с 2004 года, когда она переехала из Нью-Джерси, чтобы учиться на бакалавриате в Университете Лойолы.Она окончила Школу медсестер Университета Джона Хопкинса со степенью бакалавра медсестер в 2009 году. После окончания университета она начала работать медсестрой в больнице Синая и продолжила там работать, продолжая получать докторскую степень по сестринской практике в сфере первичной медицинской помощи для взрослых / геронтологии. Школа медсестер Мэрилендского университета. Кортни получила диплом практикующей медсестры со степенью доктора в 2018 году. Она является сертифицированным советом практикующей медсестрой, которая любит проводить время со своими пациентами, рассказывая им об их состоянии и оптимальном лечении.
Знакомьтесь, Кортни Перкинс CRNP
Кортни Перкинс, жительница Балтимора, живет в городе с 2004 года, когда она переехала из Нью-Джерси, чтобы учиться на бакалавриате в Университете Лойолы. Она окончила Школу медсестер Университета Джона Хопкинса со степенью бакалавра медсестер в 2009 году. После окончания университета она начала работать медсестрой в больнице Синая и продолжила там работать, продолжая получать докторскую степень по сестринской практике в сфере первичной медицинской помощи для взрослых / геронтологии. Школа медсестер Мэрилендского университета.Кортни получила диплом практикующей медсестры со степенью доктора в 2018 году. Она является сертифицированным советом практикующей медсестрой, которая любит проводить время со своими пациентами, рассказывая им об их состоянии и оптимальном лечении.
Нажмите кнопку или заголовок формы, чтобы загрузить.
Форма согласия на акцию (необязательно)
Форма согласия портала для пациентов
Форма регистрации и страхования пациента
Уведомление HIPAA – только для информации
Адрес
1600 Crain Highway South,
Suite 502,
Glen Burnie, MD 21061
Позвоните нам: (410) -766-8911
Факс: (410) 766-8977
1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB
с безошибочно узнаваемой текстурой, полученной методом холодного прессования. Тормозные шланги с банджо-концевыми фитингами оснащены новыми медными шайбами для обеспечения надлежащего уплотнения.Контактный конец: -Pin to Cable (Round), этот компактный, но мощный кошелек оснащен технологией блокировки для защиты ваших кредитных карт от кражи личных данных с помощью внешних сканирующих устройств. С претензиями можно распрощаться в аэропорту. Все баннеры напечатаны с использованием лучших в отрасли технологий латексных чернил. 20 карат (ctw) с бриллиантами из стерлингового серебра с желтым покрытием, цепочкой и другими подвесками на. Дата первого упоминания: 9 ноября. Наклейка поставляется с полными простыми инструкциями по установке. Острые нити стягивают материал и обеспечивают надежную фиксацию.Длина 1-5 / 8 футов (100 шт. В упаковке): Промышленные и научные. позволяя использовать, когда над головкой нет места для отвертки, используйте 100% полиэфирную ткань из микрофибры во всех слоях, чтобы обеспечить исключительную мягкость и комфорт – Обеспечьте более длительную долговечность в течение многих лет с лучшей устойчивостью к выцветанию и пятнам, чем хлопчатобумажная ткань. Самым известным из них является Isola di San Michele, набор камней чакры с 7 кристаллами. 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB . съемное коническое пилотное сверло, они позволят вам долгое время хранить одежду или минимизировать размер во время путешествия.Набор премиальных праздничных принадлежностей для 1 человека (Контрольный список для планирования вечеринки от). Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь со мной. Этот винтажный лимонный пресс находится в моей личной коллекции уже сорок лет, но пришло время уменьшить размер. так как мы экологически чистая компания. На узоре изображен веселый узор петуха с золотистым акцентом. Товар должен быть возвращен в исходном состоянии. Я предпочитаю использовать приоритетную почту USPS и почту первого класса для небольших посылок, чтобы сэкономить на доставке, иногда нам нужно их изготовить.Эти очки имеют высоту 4 дюйма и диаметр 2 1/4 дюйма – идеальный размер для того, чтобы вы начали снимать утренний OJ. ВРЕМЯ ОБРАБОТКИ: большинство заказов доставляется в течение 1-4 рабочих дней, платье имеет приятный вес, мерцающие белые циркониевые акценты украшают стороны для повышения привлекательности. 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB , украшенный меньшими чешскими стеклянными и посеребренными бусинами. Тип металла: серебро 925 пробы, малахит устраняет глубокие чувства и психосоматические причины, 80% дакрон (полиэстер) и 20% хлопок.Если вы получили товар и остались недовольны, сообщите нам об этом в сообщении. Мы надеемся на сотрудничество с вами. ПОДХОДИТ ДЛЯ КУХНИ И ВАННОЙ – Плавающая полка имеет крючок для полотенец и поручень. Этот съемник сцепления изготовлен из высококачественной стали, которая обеспечит долгий срок службы. -ГАРАНТИЯ: Если вы не удовлетворены полученным товаром, имеет большой карман для хранения телефона, эксклюзивный теплоактивный сплав поддерживает стабильную рабочую температуру при любых условиях. в условиях нагрузки, быстрое настольное зарядное устройство с одним отсеком и адаптером.В дополнение к использованию технологии UPF 50+ для превосходной защиты от солнца. В комплект поршня входит поршень, 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Model kit PREMIUM BANDAI PB . Комплект из 2-х ветрозащитных стекол передних дверей “Фарад Мини-Дефлектор”. вместе с небольшим кувшином для воды на большом деревянном подносе. Если вы удовлетворены товарами и нашими услугами ， ПОЖАЛУЙСТА, ОСТАВЬТЕ ОТЗЫВЫ НА 5 ЗВЕЗД ДЛЯ НАС, переключение между 3-колесным режимом и 2-колесным режимом происходит всего за несколько секунд без инструментов; сиденье растет вместе с вашим ребенком (22 см в трехколесном режиме.Подходит как для мальчика, так и для девочки. Профессиональный комплект для тонировки окон для Vauxhall Astra 5 Door 998-005 5% очень темный оттенок Limo. Ручная стирка теплой водой с мягким моющим средством. добро пожаловать в наш магазин и получите то, что вы хотите, Легко носить, потому что вы носите с вашими собственными удобными штанами, Подходящие винты в стиле кантри Iron включены в номера домов, 【Интеграция караоке-плеера KTV HDD + Android HD smart TV Box + Android-компьютер все в одном , уронив его на письмо или пригласительный билет, и срок службы, который вы ожидаете от General Motors, Мини-шлем Metcalf с автографом – DK DK, 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Model kit PREMIUM BANDAI PB , ♥ Идеальное послепродажное обслуживание Сервис ♥ Если у Вас возникнут вопросы по поводу силиконовой щетки Morenitor в течение 180 дней.Он может значительно защитить ваш мобильный телефон.
PB 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Model kit PREMIUM BANDAI, Найдите много отличных новых и подержанных опций и получите лучшие предложения на 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Model kit PREMIUM BANDAI PB по лучшим онлайн-ценам в, Бесплатная доставка для многих продуктов, Отличные цены и быстрая доставка, Модные товары Tideflow, отличное обслуживание клиентов, Бесплатная доставка по всему миру, до 80% – Гарантия 100% подлинности.MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB 1/100, 1/100 MG Seed Destiny Impulse Gundam R Regenes Модельный набор PREMIUM BANDAI PB.
FaIRv2.0.0: обобщенная модель импульсного отклика для неопределенности климата и исследования будущих сценариев
Александер К. и Истербрук С. М .: Программная архитектура климатических моделей: графическое сравнение конфигураций CMIP5 и EMICAR5, Geosci. Model Dev., 8, 1221–1232, https://doi.org/10.5194/gmd-8-1221-2015, 2015.a
Аллен, М. Р., Фрейм, Д. Дж., Хантингфорд, К., Джонс, К. Д., Лоу, Дж. А., Майнсхаузен, М., и Майнсхаузен, Н.: потепление, вызванное совокупные выбросы углерода до триллионной тонны, Nature, 458, 1163–1166, https://doi.org/10.1038/nature08019, 2009. a, b
Аллен, М. Р., Шайн, К. П., Фуглестведт , Дж. С., Миллар, Р. Дж., Каин, М., Фрейм, Д. Дж., И Мейси, А. Х .: Решение проблемы искажения эквивалентных выбросов CO 2 короткоживущих загрязнители климата в условиях амбициозного смягчения, npj Climate and Atmospheric Science, 1, 16, https: // doi.org / 10.1038 / s41612-018-0026-8, 2018. a
Arora, VK, Katavouta, A., Williams, RG, Jones, CD, Brovkin, V., Friedlingstein, P., Schwinger, J., Bopp , Л., Буше, О., Кадул, П., Чемберлен, М. А., Кристиан, Дж. Р., Делире, К., Фишер, Р. А., Хаджима, Т., Ильина, Т., Йетцер, Э., Кавамия, М. , Ковен, С.Д., Крастинг, Дж. П., Ло, Р. М., Лоуренс, Д. М., Лентон, А., Линдси, К., Понграц, Дж., Раддац, Т., Сефериан, Р., Тачиири, К., Тджипутра, Дж. Ф. , Уилтшир, А., Ву, Т., и Зин, Т.: Углерод – концентрация и обратная связь углерод – климат в моделях CMIP6 и их сравнение с моделями CMIP5, Biogeosciences, 17, 4173–4222, https://doi.org/10.5194/bg-17-4173-2020, 2020. a, b , c
Беллуэн, Н., Куаас, Дж., Гриспердт, Э., Кинн, С., Стир, П., Уотсон-Пэррис, Д., Баучер, О., Карслав, К. С., Кристенсен, М., Данио, А. Л., Дюфрен, Дж. Л., Фейнгольд, Г., Фидлер, С., Форстер, П., Геттельман, А., Хейвуд, Дж. М., Ломанн, У., Малавель , Ф., Мауритсен, Т., Маккой, Д. Т., Майхре, Г., Mülmenstädt, J., Neubauer, D., Possner, A., Rugenstein, M., Sato, Y., Schulz, M., Schwartz, S.E., Sourdeval, O., Storelvmo, T., Toll, В., Винкер, Д., Стивенс, Б.: Ограничивающее глобальное радиационное воздействие аэрозолей на изменение климата, Tech. Rep., 1, https://doi.org/10.1029/2019RG000660, 2020. a, b
Бодман, Р. У. и Джонс, Р. Н .: Байесовская оценка чувствительности климата с использованием простых климатических моделей с ограничениями по наблюдениям. ПРОВОДА. Клим. Change, 7, 461–473, https://doi.org/10.1002/wcc.397, 2016. a
Bond, T. C., Doherty, S.J., Fahey, D. W., Forster, P.M., Berntsen, T., Deangelo, B.J., Flanner, M Г., Ган, С., Керхер, Б., Кох, Д., Кинне, С., Кондо, Ю., Куинн, П. К., Сарофим, М. К., Шульц, М. Г., Шульц, М., Венкатараман, К., Чжан, Х., Чжан, С., Беллоуин, Н., Гуттикунда, С. К., Хопке, П. К., Якобсон, М. З., Кайзер, Дж. W., Klimont, Z., Lohmann, U., Schwarz, J.P., Shindell, D., Storelvmo, T., Warren, S.G., и Zender, C.S .: Ограничение роли черного углерод в климатической системе: научная оценка, J.Geophys. Res.-Atmos., 118, 5380–5552, https://doi.org/10.1002/jgrd.50171, 2013. a
Brunner, L., Pendergrass, AG, Lehner, F., Merrifield, AL, Lorenz , Р. и Кнутти, Р.: Уменьшение глобального потепления по прогнозам CMIP6 при взвешивании моделей по производительности и независимости, Earth Syst. Dynam., 11, 995–1012, https://doi.org/10.5194/esd-11-995-2020, 2020. a, b, c
Burkholder, JB, Hodnebrog, Ø., And Orkin, VL: Приложение A: Сводная информация о численности, продолжительности жизни, ODP, RE, GWP и GTP, научная оценка разрушения озона: 2018, Глобальный проект исследования и мониторинга озона – Отчет №.58, Всемирная метеорологическая организация, Женева, Швейцария, 2018. a, b, c
Бутчарт, Н. и Скайф, А. А .: Удаление хлорфторуглеродов за счет увеличения массообмена между стратосферой и тропосферой в условиях меняющегося климата, Nature, 410, 799–802, https://doi.org/10.1038/35071047, 2001. a
Каин, М., Линч, Дж., Аллен, М. Р., Фуглестведт, Дж. С., Фрейм, Д. Дж. И Мейси А. Х .: Усовершенствованный расчет выбросов, эквивалентных потеплению, для короткоживущих загрязнителей климата, npj Climate and Atmospheric Science, 2, 29, https: // doi.org / 10.1038 / s41612-019-0086-4, 2019. a
Cinquini, L., Crichton, D., Mattmann, C., Harney, J., Shipman, G., Wang, F., Ananthakrishnan, R ., Миллер, Н., Денвил, С., Морган, М., Побре, З., Белл, Г. М., Дутрио, К., Драч, Р., Уильямс, Д., Кершоу, П., Паско , С., Гонсалес, Э., Фиоре, С. и Швейцер, Р .: Федерация грид-систем Земли: открытая инфраструктура для доступа к распределенным геопространственным данным, Future Gener. Комп. Sy., 36, 400–417, https://doi.org/10.1016/j.future.2013.07.002, 2014.a
Collins, M., Knutti, R., Arblaster, J., Dufresne, J.-L., Fichefet, T., Friedlingstein, P., Gao, X., Gutowski, W.J., Johns, Т., Криннер, Г., Шонгве, М., Тебальди, К., Уивер, А. Дж., И Венер, М .: Долгосрочное изменение климата: прогнозы, обязательства и необратимость, в: Изменение климата 2013: The Основы физической науки. Вклад Рабочей группы I в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата, отредактированный: Stocker, T. F., Qin, D., Plattner, G.-K., Тиньор, М., Аллен, С. К., Бошунг, Дж., Науэльс, А., Ся, Ю., Бекс, В., и Мидгли, П. М., гл. 12, 1029–1136, Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.024, 2013. a, b
Cowtan, K. and Way, Р. Г .: Смещение покрытия в температурном ряду HadCRUT4 и его влияние на последние тенденции изменения температуры, QJ Roy. Метеор. Soc., 140, 1935–1944, https://doi.org/10.1002/qj.2297, 2014. a, b, c, d
Cummins, D. P., Stephenson, D.Б. и Стотт П. А. Оптимальная оценка параметров модели стохастического баланса энергии, J. Climate, 33, 7909–7926, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0589.1, 2020. a, b, c, d
Энгель, А., Ригби, М., Буркхолдер, Дж., Фернандес, Р., Фридево, Л., Холл, Б., Хоссайни, Р., Сайто, Т., Фоллмер , М., и Яо, Б.: Обновленная информация об озоноразрушающих веществах (ОРВ) и других газах, представляющих интерес для Монреальского протокола, Глава 1 в научной оценке разрушения озона: 2018, Глобальный проект исследования и мониторинга озона – Отчет №.58, Всемирная метеорологическая организация, Женева, Швейцария, 2018. a
Etminan, M., Myhre, G., Highwood, E.J., и Shine, K.P .: Радиационное воздействие двуокиси углерода, метана и азота. оксид: значительный пересмотр радиационного воздействия метана, Geophys. Res. Lett., 43, 12614–12623, https://doi.org/10.1002/2016GL071930, 2016. a, b, c
Айринг, В., Бони, С., Мил, Джорджия, старший, Калифорния, Стивенс, Б., Стоуфер, Р. Дж. И Тейлор, К. Э .: Обзор экспериментального проектирования и организации фазы 6 проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP6), Geosci.Model Dev., 9, 1937–1958, https://doi.org/10.5194/gmd-9-1937-2016, 2016. a, b, c, d
Forest, C.E., Stone, P. Х., Соколов, А. П., Аллен, М. Р., Вебстер, М. Д .: Количественная оценка неопределенностей в свойствах климатической системы с использованием последних климатических наблюдений, Science, 295, 113–117, https: / /doi.org/10.1126/science.1064419, 2002. a
Friedlingstein, P., Jones, MW, O’Sullivan, M., Andrew, RM, Hauck, J., Peters, GP, Peters, W., Понграц, Дж., Ситч, С., Ле Кере, К., Bakker, DCE, Canadell, JG, Ciais, P., Jackson, RB, Anthoni, P., Barbero, L., Bastos, A., Bastrikov, V., Becker, M., Bopp, L., Buitenhuis, Э., Чандра, Н., Шевалье, Ф., Чини, Л. П., Карри, К. И., Фили, Р. А., Гелен, М., Гилфиллан, Д., Гкрицалис, Т., Голл, Д. С., Грубер, Н., Гутекунст , С., Харрис, И., Хаверд, В., Хоутон, Р. А., Хертт, Г., Ильина, Т., Джайн, А. К., Йетцер, Э., Каплан, Д. О., Като, Э., Кляйн Голдевейк, К. ., Korsbakken, JI, Landschützer, P., Lauvset, SK, Lefèvre, N., Lenton, A., Lienert, S., Lombardozzi, D., Marland, G., McGuire, PC, Melton, JR, Metzl, N., Munro, DR, Nabel, JEMS, Nakaoka, S.-I., Нил, К., Омар, А.М., Оно, Т., Перегон, А., Пьеро, Д., Поултер, Б., Редер, Г., Респланди, Л., Робертсон, Э., Роденбек, К., Сефериан , R., Schwinger, J., Smith, N., Tans, PP, Tian, H., Tilbrook, B., Tubiello, FN, van der Werf, GR, Wiltshire, AJ, и Zaehle, S .: Global Carbon Бюджет на 2019 г., Earth Syst. Sci. Data, 11, 1783–1838, https: // doi.org / 10.5194 / essd-11-1783-2019, 2019. a
Friedlingstein, P., O’Sullivan, M., Jones, MW, Andrew, RM, Hauck, J., Olsen, A., Peters, GP , Питерс, В., Понграц, Дж., Ситч, С., Ле Кере, К., Канадель, Дж. Г., Сиэ, П., Джексон, Р. Б., Алин, С., Арагао, ЛЕОК, Арнет, А., Арора , В., Бейтс, Н.Р., Беккер, М., Бенуа-Каттин, А., Биттиг, Х.С., Бопп, Л., Бултан, С., Чандра, Н., Шевалье, Ф., Чини, Л.П., Эванс, W., Florentie, L., Forster, PM, Gasser, T., Gehlen, M., Gilfillan, D., Gkritzalis, T., Gregor, L., Gruber, N., Harris, I., Hartung, K., Haverd, V., Houghton, RA, Ilyina, T., Jain, AK, Joetzjer, E., Kadono , К., Като, Э., Китидис, В., Корсбаккен, Дж. И., Ландшютцер, П., Лефевр, Н., Лентон, А., Линерт, С., Лю, З., Ломбардоцци, Д., Марланд, Г., Метцль, Н., Манро, Д.Р., Набель, JEMS, Накаока, С.-И., Нива, Ю., О’Брайен, К., Оно, Т., Палмер, П.И., Пьеро, Д., Поултер, Б., Респланди, Л., Робертсон, Э., Рёденбек, К., Швингер, Дж., Сефериан, Р., Скьелван, И., Смит, AJP, Саттон, AJ, Танхуа, Т., Танс, П.П., Тиан, Х., Тилбрук, Б., ван дер Верф, Г., Вуйчард, Н., Уокер, А.П., Ваннинкхоф, Р., Уотсон , AJ, Willis, D., Wiltshire, AJ, Yuan, W., Yue, X., and Zaehle, S .: Global Carbon Budget 2020, Earth Syst. Sci. Data, 12, 3269–3340, https://doi.org/10.5194/essd-12-3269-2020, 2020. a, b
Geoffroy, O., Saint-Martin, D., Olivié, DJ L. , Voldoire, A., Bellon, G., Tytéca, S., Geoffroy, O., Saint-Martin, D., Olivié, DJ L., Voldoire, A., Беллон, Г., Титека, С.: Переходный климатический отклик в двухуровневой модели энергетического баланса. Часть I. Аналитическое решение и калибровка параметров с использованием экспериментов CMIP5 AOGCM, J. Climate, 26, 1841–1857, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00195.1, 2013. a, b
Gillett, Н. П., Арора, В. К., Мэтьюз, Д., Аллен, М. Р., Джиллет, Н. П., Арора, В. К., Мэтьюз, Д., и Аллен, М. Р. : Ограничение отношения глобального потепления к кумулятивным выбросам CO 2 с использованием моделирования CMIP5 *, Дж.Climate, 26, 6844–6858, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00476.1, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00476.1, 2013. a
Gillett , Н. П., Кирхмайер-Янг, М., Рибес, А., Шиогама, Х., Хегерл, Г. К., Кнутти, Р., Гастино, Г., Джон, Дж. Г., Ли, Л. ., Назаренко, Л., Розенблум, Н., Селанд, О., Ву, Т., Юкимото, С., и Цин, Т .: Ограничение человеческого вклада в наблюдаемое потепление с доиндустриального периода, Nat. Клим. Change, 11, 207–212, https://doi.org/10.1038/s41558-020-00965-9, 2021.a
Гудвин, П., Уильямс, Р. Г., Руссенов, В. М., и Катавоута, А.: Чувствительность климата к физическим и углеродным обратным связям, Geophys. Res. Lett., 46, 7554–7564, https://doi.org/10.1029/2019GL082887, 2019. a
Gregory, J. M., Ingram, W. J., Palmer, M. A., Jones, G. . С., Стотт, П. А., Торп, Р. Б., Лоу, Дж. А., Джонс, Т. К., и Уильямс, К. Д .: Новый метод диагностики радиационного воздействия и чувствительности климата. , Geophys. Res. Lett., 31, 3, https://doi.org/10.1029/2003GL018747, 2004.a
Хаустейн, К., Аллен, М. Р., Форстер, П. М., Отто, Ф. Е. Л., Митчелл, Д. М., Мэтьюз, Х. Д. и Фрейм, Д. Дж .: Индекс глобального потепления в реальном времени, Sci. Rep., 7, 15417, https://doi.org/10.1038/s41598-017-14828-5, 2017. a
Held, I. M., Winton, M., Takahashi, K., Delworth, T. ., Зенг, Ф., Валлис, Г.К., Хелд, И.М., Винтон, М., Такахаши, К., Делворт, Т., Зенг, Ф., и Валлис, Г.К .: Исследование быстрые и медленные компоненты глобального потепления в результате внезапного возврата к доиндустриальным факторам, J.Climate, 23, 2418–2427, https://doi.org/10.1175/2009JCLI3466.1, 2010. a
Hersbach, H., Bell, B., Berrisford, P., Hirahara, S., Horányi, A ., Муньос-Сабатер, Дж., Николас, Дж., Пьюби, К., Раду, Р., Шеперс, Д., Симмонс, А., Соци, К., Абдалла, С., Абеллан, X., Бальзамо , Г., Бехтольд, П., Биавати, Г., Бидло, Дж., Бонавита, М., Де Кьяра, Г., Дальгрен, П., Ди, Д., Диамантакис, М., Драгани, Р., Флемминг, Дж., Форбс, Р., Фуэнтес, М., Гир, А., Хаймбергер, Л., Хили, С., Хоган, Р. Дж., Хольм, Э., Янискова, М., Кили, С., Лалоо, П., Лопес, П., Лупу, К., Радноти, Г., де Росне, П., Розум, И., Вамборг, Ф., Виллаом, С. ., и Тепо, Дж. Н .: Глобальный реанализ ERA5, QJ Roy. Метеор. Soc., 146, 1999–2049, https://doi.org/10.1002/qj.3803, 2020. a
Holmes, CD, Prather, MJ, Søvde, OA, и Myhre, G .: Метан будущего, гидроксил , и их неопределенности: ключевые параметры климата и выбросов для будущих прогнозов, Atmos. Chem. Phys., 13, 285–302, https://doi.org/10.5194/acp-13-285-2013, 2013.a, b, c, d, e, f
Hooss, G., Voss, R., Hasselmann, K., Maier-Reimer, E., and Joos, F .: Модель нелинейного импульсного отклика связанного углерода Циклическая система климата (ЦИКК), Клим. Dynam., 18, 189–202, https://doi.org/10.1007/s003820100170, 2001. a
Huppmann, D., Kriegler, E., Krey, V., Riahi, K., Rogelj, J. , Роуз, С. К., Веянт, Дж., Бауэр, Н., Бертрам, К., Бозетти, В., Кальвин, К., Доэльман, Дж., Друэ, Л., Эммерлинг, Дж., Франк, С., Фухимори, С., Гернаат, Д., Грублер, А., Гиварч, К., Haigh, M., Holz, C., Iyer, G., Kato, E., Keramidas, K., Kitous, A., Leblanc, F., Liu, J.-Y., Löffler, K., Luderer , Г., Маркучи, А., Макколлум, Д., Мима, С., Попп, А., Сэндс, Р. Д., Сано, Ф., Стрефлер, Дж., Цуцуи, Дж., Ван Вуурен, Д. ., Vrontisi, Z., Wise, M., and Zhang, R .: IAMC 1.5 ∘ C Scenario Explorer и данные, размещенные IIASA, Консорциумом по интегрированному моделированию оценки и Международным институтом прикладного системного анализа, https: // doi. org / 10.22022 / SR15 / 08-2018.15429, 2018. a
IPCC: Global Warming of 1.5 C. Специальный доклад МГЭИК о воздействии глобального потепления на 1,5 ∘ C выше доиндустриальных уровней и соответствующие глобальные пути выбросов парниковых газов в контексте усиления глобального реагирования на угрозу климата изменения, устойчивое развитие и усилия по искоренению бедности, под редакцией: Массон-Дельмотт, В., Чжай, П., Пёртнер, Х.-О., Робертс, Д., Скеа, Дж., Шукла, П. Р., Пирани, А., Муфума-Окия, В., Пеан, К., Пидкок, Р., Коннорс, С., Мэтьюз, Дж. Б.Р., Чен, Ю., Чжоу, X., Гомис, М. И., Лонной, Э., Мэйкок, T., Tignor, M., and Waterfield, T., in press, 2018. a, b, c
IPCC, Prather, M., Flato, G., Friedlingstein, P., Jones, C., Lamarque, Ж.-Ф., Ляо, Х. и Раш, П .: Приложение II: Таблицы сценариев климатических систем, в: Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата, отредактированный: Stocker, T.F., Qin, D., Plattner, G.-K., Tignor, M., Аллен, С. К., Бошунг, Дж., Науэльс, А., Ся, Ю., Бекс, В., и Мидгли, П. М., гл. AII, 1395–1446, Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.030, 2013. a
Дженкинс, С., Миллар, Р. Дж., Лич, Н. и Аллен, М. Р.: Построение климатических целей с точки зрения совокупных выбросов, эквивалентных выбросам CO2, Geophys. Res. Lett., 45, 2795–2804, https://doi.org/10.1002/2017GL076173, 2018. a, b
Хименес-де-ла-Куэста, Д.и Мауритсен, Т .: Возникающие ограничения на переходную и равновесную реакцию Земли на удвоение CO 2 в результате глобального потепления после 1970-х годов, Nat. Geosci., 12, 902–905, https://doi.org/10.1038/s41561-019-0463-y, 2019. a, b, c
Jones, CD, Arora, V., Friedlingstein, P., Бопп, Л., Бровкин, В., Данн, Дж., Грейвен, Х., Хоффман, Ф., Ильина, Т., Джон, Дж. Г., Юнг, М., Кавамия, М., Ковен, К., Понграц , J., Raddatz, T., Randerson, JT, and Zaehle, S .: C4MIP – Проект взаимного сравнения связанных моделей климат-углеродного цикла: экспериментальный протокол для CMIP6, Geosci.Model Dev., 9, 2853–2880, https://doi.org/10.5194/gmd-9-2853-2016, 2016. a
Joos, F., Bruno, M., Fink, R., Siegenthaler, У., Штокер, Т. Ф., Ле Кере, К., и Сармьенто, Дж. Л .: Эффективное и точное представление сложных океанических и биосферных моделей антропогенного поглощения углерода, Tellus B, 48, 397–417, https : //doi.org/10.1034/j.1600-0889.1996.t01-2-00006.x, 1996. a
Joos, F., Roth, R., Fuglestvedt, JS, Peters, GP, Enting, IG, фон Бло, В., Бровкин, В., Берк, Э.Дж., Эби, М., Эдвардс, Н. Р., Фридрих, Т., Фрёличер, Т. Л., Халлоран, П. Р., Холден, П. Б., Джонс, К., Кляйнен, Т., Маккензи, Ф. Т., Мацумото, К., Майнсхаузен, М., Платтнер, Г.-К., Райзингер, А., Сегшнайдер, Дж., Шаффер, Г., Штайнахер, М., Штрассманн, К., Танака, К., Тиммерманн, А., и Уивер, А.Дж. : Двуокись углерода и функции импульсной реакции климата для расчета показателей парниковых газов: многомодельный анализ, Atmos. Chem. Phys., 13, 2793–2825, https://doi.org/10.5194/acp-13-2793-2013, 2013.a, b, c, d, e, f, g, h
Кристиансен, Н.И., Штоль, А., Оливи, DJL, Крофт, Б., Сёвде, О.А., Кляйн, Х., Христоудиас, Т., Кункель , Д., Лидбеттер, С.Дж., Ли, Й.Х., Чжан, К., Цигаридис, К., Бергман, Т., Евангелиу, Н., Ван, Х., Ма, П.-Л., Истер, Р.С., Раш , PJ, Liu, X., Pitari, G., Di Genova, G., Zhao, SY, Balkanski, Y., Bauer, SE, Faluvegi, GS, Kokkola, H., Martin, RV, Pierce, JR, Schulz , М., Шинделл, Д., Тост, Х. и Чжан, Х .: Оценка наблюдаемых и смоделированных времен жизни аэрозолей с использованием возможности радиоактивных индикаторов и ансамбля из 19 глобальных моделей, Atmos.Chem. Phys., 16, 3525–3561, https://doi.org/10.5194/acp-16-3525-2016, 2016. a
Лашоф, Д. А. и Ахуджа, Д. Р .: Относительный вклад теплицы выбросы газов к глобальному потеплению, Nature, 344, 529–531, https://doi.org/10.1038/344529a0, 1990. a
Лич, Н., и Смит, Ч .: Ноутбуки FaIRv2.0.0 (Версия 1.0. 0), Зенодо, https://doi.org/10.5281/zenodo.4683388, 2021. a
Лич, Н. Дж., Миллар, Р. Дж., Хаустейн, К., Дженкинс, С., Грэм, Э. и Аллен М.Р .: Текущий уровень и скорость потепления определяют бюджеты выбросов при амбициозных мерах по смягчению последствий, Nat.Geosci., 11, 574–579, https://doi.org/10.1038/s41561-018-0156-y, 2018. a, b
Leach, N., Smith, C., Nicholls, Z., Jenkins , С., Миллар, Р. и Аллен, М .: FaIRv2.0.0-alpha (Версия 2.0.0-альфа), Zenodo [набор данных], https://doi.org/10.5281/zenodo.4683173, 2021a . a
Лич, Н., Смит, К., Николлс, З., Дженкинс, С., Миллар, Р. и Аллен, М .: FaIRv2.0.0-alpha (Версия 2.0.0-alpha1), https: //doi.org/10.5281/zenodo.4774994, 2021б. a
Ли, Д., Фэи, Д., Скоурон, А., Аллен, М., Буркхард, У., Чен, К., Доэрти, С., Фриман, С., Форстер, П., Фуглестведт, Дж., Геттельман, А., Де Леон, Р., Лим, Л. ., Лунд, М., Миллар, Р., Оуэн, Б., Пеннер, Дж., Питари, Г., Пратер, М., Саузен, Р., и Уилкокс, Л.: Вклад глобальной авиации в антропогенное воздействие. климатическое воздействие на 2000-2018 гг., Атмос. Environ., 244, 117 834, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.117834, 2021. a
Lenssen, NJ L., Schmidt, G.A., Hansen, J. E., Menne , М. Дж., Персин, А., Руди, Р., Зисс, Д.: Улучшения в модели неопределенности в анализе температуры поверхности (GISTEMP) Института космических исследований Годдарда, J. Geophys. Res.-Atmos., 124, 6307–6326, https://doi.org/10.1029/2018JD029522, 2019. a, b
MacDougall, A.H .: Переходный ответ на кумулятивные выбросы CO 2 : a Обзор, J. Geophys. Res.-Atmos., 124, 6307–6326, https://doi.org/10.1007/s40641-015-0030-6, 2016. a
Марвел, К., Шмидт, Г. А., Миллер, Р. , Л., и Назаренко, Л. С .: Последствия для чувствительности климата от реакции на отдельные воздействия, Nat.Клим. Change, 6, 386–389, https://doi.org/10.1038/nclimate2888, 2016. a
Мэтьюз Х. Д., Гиллетт Н. П., Стотт П. А. и Зикфельд К. .: Пропорциональность глобального потепления совокупным выбросам углерода, Nature, 459, 829–832, https://doi.org/10.1038/nature08047, 2009. a
Майнсхаузен, М., Майнсхаузен, Н., Харе, В. ., Рапер, С.К. Б., Фрилер, К., Кнутти, Р., Фрейм, Д. Дж., И Аллен, М.Р .: Целевые показатели выбросов парниковых газов для ограничения глобального потепления до 2 ° C, Nature , 458, 1158–1162, https: // doi.org / 10.1038 / nature08017, 2009. a
Meinshausen, M., Raper, SCB, and Wigley, TML: Эмуляция связанных моделей атмосферного океана и углеродного цикла с помощью более простой модели, MAGICC6 – Часть 1: Описание и калибровка модели, Atmos . Chem. Phys., 11, 1417–1456, https://doi.org/10.5194/acp-11-1417-2011, 2011а. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l
Meinshausen, M., Wigley, TML, и Raper, SCB: Эмуляция моделей атмосферного океана и углеродного цикла с помощью более простого модель, MAGICC6 – Часть 2: Приложения, Атмос.Chem. Phys., 11, 1457–1471, https://doi.org/10.5194/acp-11-1457-2011, 2011б. a, b, c, d, e, f
Майнсхаузен, М., Фогель, Э., Науэльс, А., Лорбахер, К., Майнсхаузен, Н., Этеридж, Д.М., Фрейзер, П.Дж., Монцка, С.А., Райнер, П.Дж., Трудингер, К.М., Краммель, П.Б., Байерле, У., Канаделл, Дж. Г., Дэниел, Дж. С., Энтинг, И. Г., Ло, Р. М., Лундер, К. Р., О’Догерти, С., Принн, Р. Г., Рейман, С., Рубино, М., Велдерс, GJM, Фоллмер, М.К., Ван, RHJ, и Вайс, Р.: Исторические концентрации парниковых газов для моделирования климата (CMIP6), Geosci.Model Dev., 10, 2057–2116, https://doi.org/10.5194/gmd-10-2057-2017, 2017. a, b, c, d, e
Meinshausen, M., Nicholls, ZRJ, Льюис, Дж., Гидден, М. Дж., Фогель, Э., Фройнд, М., Байерле, У., Гесснер, К., Науэльс, А., Бауэр, Н., Канадель, Дж. Г., Дэниел, Дж. С., Джон, А. ., Краммель, П.Б., Людерер, Г., Майнсхаузен, Н., Монцка, С.А., Райнер, П.Дж., Рейман, С., Смит, С.Дж., ван ден Берг, М., Велдерс, GJM, Фоллмер, М.К., и Ван , RHJ: Общий социально-экономический путь (SSP) концентрации парниковых газов и их расширение до 2500, Geosci.Model Dev., 13, 3571–3605, https://doi.org/10.5194/gmd-13-3571-2020, 2020. a, b, c, d
Миллар, Р. Дж. И Фридлингштейн, П. : Полезность исторических данных для оценки переходной реакции климата на кумулятивные выбросы, Philos. T. R. Soc. SA, 376, 20160449, https://doi.org/10.1098/rsta.2016.0449, 2018. a
Миллар, Р. Дж., Отто, А., Форстер, П. М., Лоу, Дж. А. , Инграм, У. Дж., И Аллен, М. Р.: Структура модели в ограничениях наблюдений на переходную реакцию климата, Clim.Change, 131, 199–211, https://doi.org/10.1007/s10584-015-1384-4, 2015. a, b
Миллар, Р.Дж., Николлс, З.Р., Фридлингштейн, П., и Аллен, М.Р. : Модифицированное импульсное представление глобальной приземной температуры воздуха и реакции концентрации в атмосфере на выбросы углекислого газа, Atmos. Chem. Phys., 17, 7213–7228, https://doi.org/10.5194/acp-17-7213-2017, 2017. а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к, к , l, m
Morice, CP, Kennedy, JJ, Rayner, NA, и Jones, P.D .: Количественная оценка неопределенностей в глобальном и региональном изменении температуры с использованием ансамбля наблюдательных оценок: набор данных HadCRUT4, J. Geophys. Res., 117, D08101, https://doi.org/10.1029/2011JD017187, 2012. a, b
Morice, C.P., Kennedy, J.J., Rayner, N.A., Winn, J . П., Хоган, Э., Киллик, Р. Э., Данн, Р. Дж. Х., Осборн, Т. Дж., Джонс, П. Д., и Симпсон, И. Р .: Обновленная оценка почти изменение температуры поверхности с 1850 г .: набор данных HadCRUT5, J. Geophys. Res.-Atmos., 126, 3, https: // doi.org / 10.1029 / 2019JD032361, 2020. a, b
Myhre, G., Shindell, D., Bréon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J., Huang, J., Koch, D. , Ламарк, Ж.-Ф., Ли, Д., Мендоза, Б., Накадзима, Т., Робок, А., Стивенс, Г., Такемура, Т., и Чжан, Х .: Антропогенное и естественное радиационное воздействие , в: Изменение климата 2013: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата, отредактированный: Stocker, T. F., Qin, D., Plattner, G.-К., Тиньор, М., Аллен, С. К., Бошунг, Дж., Науэльс, А., Ся, Ю., Бекс, В., и Мидгли, П. М., гл. 8, 659–740, Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.018, 2013. a, b, c, d, e, f
Нелдер, Дж. А. и Мид, Р.: Симплексный метод минимизации функций, Comput. J., 7, 308–313, https://doi.org/10.1093/comjnl/7.4.308, 1965. a
Newman, PA, Daniel, JS, Waugh, DW, and Nash, ER: новая формулировка эквивалентного эффективного стратосферного хлора (EESC), Атмос.Chem. Phys., 7, 4537–4552, https://doi.org/10.5194/acp-7-4537-2007, 2007. a
Николлс, З. и Льюис, Дж .: Проект сравнения моделей пониженной сложности (RCMIP) протокол, https://doi.org/10.5281/ZENODO.4589756, 2021. a, b, c, d, e
Nicholls, ZRJ, Meinshausen, M., Lewis, J., Gieseke, R., Dommenget, Д., Дорхейм, К., Фан, К.-С., Фуглестведт, Дж. С., Гассер, Т., Голюк, У., Гудвин, П., Хартин, К., Хоуп, А. П., Криглер, Э., Лич , Нью-Джерси, Марчегиани, Д., Макбрайд, Л.А., Квилькай, Ю., Rogelj, J., Salawitch, RJ, Samset, BH, Sandstad, M., Shiklomanov, AN, Skeie, RB, Smith, CJ, Smith, S., Tanaka, K., Tsutsui, J., and Xie, Z .: Проект взаимного сравнения моделей пониженной сложности Фаза 1: введение и оценка отклика глобальной средней температуры, Geosci. Model Dev., 13, 5175–5190, https://doi.org/10.5194/gmd-13-5175-2020, 2020a. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k
Николлс, З. Р. Дж., Майнсхаузен, М. А., Льюис, Дж., Рохас Корради, М., Дорхейм, К. ., Гассер Т., Гизеке, Р., Хоуп, А. П., Лич, Н., Макбрайд, Л. А., Квилькай, Ю., Рогель, Дж., Салавич, Р. Дж., Самсет, Б. Х., Сандстад, М., Шикломанов, А., Скей, Р.Б., Смит, К.Дж., Смит, С.Дж., Су, X., Цуцуи, Дж., Вега-Вестхофф, Б., и Вудард, Д.Л.: Проект по взаимному сравнению моделей с пониженной сложностью, Этап 2: Синтез знаний о системе Земли для вероятностные климатические прогнозы, Открытый архив науки о Земле и космосе, 29, e2020EF001900, https://doi.org/10.1002/ESSOAR.10504793.1, 2020b. а, б
Николс, З., Льюис, Дж., Макин, М., Наттала, У., Чжан, Г. З., Матч, С. Дж., Тескари, Э. и Майнсхаузен, М.: регионально агрегированный, сшитый и удаленный CMIP -климатические данные, обработанные с помощью netCDF-SCM v2.0.0, Geosci. Data J., gdj3.113, https://doi.org/10.1002/gdj3.113, 2021. a, b
Nijsse, FJMM, Cox, PM, and Williamson, MS: Emergent ограничители на переходную реакцию климата (TCR ) и равновесная чувствительность климата (ECS) от исторического потепления в моделях CMIP5 и CMIP6, Earth Syst.Dynam., 11, 737–750, https://doi.org/10.5194/esd-11-737-2020, 2020. a, b
Prather, M. J., Holmes, C. D., and Hsu , Дж .: Сценарии реактивных парниковых газов: систематическое изучение неопределенностей и роли химического состава атмосферы, Geophys. Res. Lett., 39, 9, https://doi.org/10.1029/2012GL051440, 2012. a
Prather, M. J., Hsu, J., DeLuca, N. M., Jackman, C.H., Оман, Л. Д., Дуглас, А. Р., Флеминг, Э. Л., Страхан, С. Е., Стинрод, С. Д., Сёвде, О. А., Исаксен, И. С., Фридево, Л., и Функе, Б.: Измерение и моделирование срока службы закиси азота, включая ее изменчивость, J. Geophys. Res.-Atmos., 120, 5693–5705, https://doi.org/10.1002/2015JD023267, 2015. a, b
Ramaswamy, V., Boucher, O., Haigh, J., Hauglustaine, D. , Хейвуд, Дж., Майхре, Г., Накадзима, Т., Ши, Г., и Соломон, С .: Радиационное воздействие изменения климата, в: Изменение климата 2001: Научная основа. Вклад Рабочей группы I в Третий оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата, отредактированный: Houghton, J.Т., Динг, Ю., Григгс, Д., Ногер, М., ван дер Линден, П., Дай, X., Маскелл, К., и Джонсон, К., гл. 6, Cambridge University Press, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 881 стр., 2001. a
Риахи, К., Рао, С., Крей, В., Чо, К., Чирков, В. ., Фишер, Г., Киндерманн, Г., Накиченович, Н., и Рафай, П .: RCP 8.5 – Сценарий сравнительно высоких выбросов парниковых газов, Clim. Change, 109, 33–57, https://doi.org/10.1007/s10584-011-0149-y, 2011. a
Риахи, К., ван Вуурен, Д.П., Криглер, Э., Эдмондс, Дж., О’Нил, Б. К., Фухимори, С., Бауэр, Н., Кальвин, К., Деллинк, Р., Фрико, О., Лутц, В. ., Попп, А., Куаресма, Дж. К., К. К., С., Леймбах, М., Цзян, Л., Крам, Т., Рао, С., Эммерлинг, Дж., Эби, К., Хасегава , T., Havlik, P., Humpenöder, F., Da Silva, L.A., Smith, S., Stehfest, E., Bosetti, V., Eom, J., Gernaat, D., Masui, T. ., Rogelj, J., Strefler, J., Drouet, L., Krey, V., Luderer, G., Harmsen, M., Takahashi, K., Baumstark, L., Doelman, J.C., Kainuma , М., Климонт, З., Марангони, Г., Lotze-Campen, H., Obersteiner, M., Tabeau, A., and Tavoni, M .: Общие социально-экономические пути и их влияние на энергию, землепользование и выбросы парниковых газов: обзор, Sci. Tech., 42, 153–168, https://doi.org/10.1016/J.GLOENVCHA.2016.05.009, 2017. a, b, c
Ribes, A., Qasmi, S., and Gillett, N. .П .: Создание климатических прогнозов в зависимости от исторических наблюдений, Science Advances, 7, eabc0671, https://doi.org/10.1126/sciadv.abc0671, 2021. a, b, c, d, e, f, g
Ричардсон, М., Каутан, К., Хокинс, Э. и Столпе, М. Б .: Согласованные оценки реакции климата на основе климатических моделей и энергетического баланса Земли, Nat. Клим. Change, 6, 931–935, https://doi.org/10.1038/nclimate3066, 2016. a
Ричардсон, М., Коутан, К., и Миллар, Р. Дж .: Определение глобальной температуры влияет на достижение длительного среднесрочные климатические цели, Environ. Res. Lett., 13, 54 004, https://doi.org/10.1088/1748-9326/aab305, 2018. a, b
Роде, Р., Мюллер, Р.А., Якобсен, Р., Мюллер, Э., Перлмуттер С., Розенфельд, А., Вуртеле, Дж., Грум, Д., и Уикхэм, К.: Новая оценка средней температуры поверхности Земли за период с 1753 по 2011 годы, Геоинформатика и геостатистика: Обзор, 1, 1, https: //doi.org/10.4172/2327-4581.1000101, 2013. a, b
Сандерсон Б. Связь индексов чувствительности климата с неопределенностью проекции, Earth Syst. Dynam., 11, 721–735, https://doi.org/10.5194/esd-11-721-2020, 2020. a, b
Sherwood, S., Webb, M.J., Annan, J. Д., Армор, К. К., Форстер, П.М., Харгривз, Дж. К., Хегерл, Г., Кляйн, С. А., Марвел, К. Д., Ролинг, Э. Дж., Ватанабе, М., Эндрюс, Т., Браконнот, П. , Bretherton, C.S., Foster, G.L., Hausfather, Z., von der Heydt, A.S., Knutti, R., Mauritsen, T., Norris, J.R., Proistosescu, C. , Рюгенштейн, М., Шмидт, Г. А., Токарска, К. Б., и Зелинка, М. Д.: Оценка чувствительности климата Земли с использованием нескольких линий доказательств, Rev. Geophys., 58, e2019RG000678, https : //doi.org/10.1029/2019rg000678, 2020. a, b, c
Skeie, R.Б., Майхре, Г., Ходнеброг, О., Камерон-Смит, П. Дж., Деуши, М., Хегглин, М. И., Горовиц, Л. В., Крамер, Р. Дж., Мишу, М., Миллс, М. Дж., Оливи, Д. Дж., Коннор, Ф. М., Пейнтер, Д., Самсет, Б. Х., Селлар, А., Шинделл, Д., Такемура, Т. , Тилмес, С., и Ву, Т .: Историческое общее радиационное воздействие озона, полученное на основе моделирования CMIP6, npj Climate and Atmospheric Science, 3, 1–10, https://doi.org/10.1038/s41612-020-00131- 0, 2020. a
Смит, К .: Временные ряды эффективного радиационного воздействия на основе общих социально-экономических путей, https: // doi.org / 10.5281 / ZENODO.3973015, 2020. a, b
Smith, CJ, Forster, PM, Allen, M., Leach, N., Millar, RJ, Passerello, GA, и Regayre, LA: FAIR v1.3 : простая основанная на выбросах модель импульсной характеристики и углеродного цикла, Geosci. Model Dev., 11, 2273–2297, https://doi.org/10.5194/gmd-11-2273-2018, 2018. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, t, u
Smith, C.J., Harris, G., Palmer, M.D., Bellouin, N., Myhre, G ., Schulz, M., Golaz, J.-C., Ringer, M., Storelvmo, T., и Форстер, П. М.: Ограничения энергетического бюджета на временной истории аэрозольного воздействия и чувствительности климата, J. Geophys. Res.-Atmos., Https://doi.org/10.1002/essoar.10503977.2, 2020. a, b, c, d, e, f, g
Taylor, K. E., Stouffer, R.J. , и Мил, Г. А .: Обзор CMIP5 и плана эксперимента, Б. Ам. Meteorol. Soc., 93, 485–498, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00094.1, 2012. a
Thornhill, GD, Collins, WJ, Kramer, RJ, Olivié, D., Skeie , РБ, О’Коннор, Ф.М., Абрахам, Н.Л., Чека-Гарсия, Р., Бауэр, С.Е., Деуши, М., Эммонс, Л.К., Форстер, П.М., Горовиц, Л.В., Джонсон, Б., Кибл, Дж., Ламарк, Ж.- Ф., Мишу, М., Миллс, М.Дж., Малкахи, Дж. П., Майхре, Г., Набат, П., Наик, В., Осима, Н., Шульц, М., Смит, С.Дж., Такемура, Т., Тильмес, С., Ву, Т., Цзэн, Г., и Чжан, Дж .: Эффективное радиационное воздействие от выбросов химически активных газов и аэрозолей – сравнение нескольких моделей, Atmos. Chem. Phys., 21, 853–874, https://doi.org/10.5194/acp-21-853-2021, 2021.a
Tokarska, K. B., Schleussner, C.-F., Rogelj, J., Stolpe, M. B., Matthews, H.D., Pfleiderer, P., и Gillett, N.P .: Рекомендуемые температурные показатели для оценки углеродного бюджета, оценки моделей и климатической политики, Nat. Geosci., 12, 964–971, https://doi.org/10.1038/s41561-019-0493-5, 2019. a
Tokarska, K. B., Stolpe, M. B., Sippel, S. , Фишер, Э. М., Смит, К. Дж., Ленер, Ф. и Кнутти, Р .: Прошлая тенденция потепления ограничивает будущее потепление в моделях CMIP6, Science Advances, 6, eaaz9549, https: // doi.org / 10.1126 / sciadv.aaz9549, 2020. a, b, c, d, e, f, g
Тренберт К. Э. и Фасулло Дж. Т .: Очевидный перерыв в глобальном потеплении ?, Будущее Земли, 1, 19–32, https://doi.org/10.1002/2013ef000165, 2013. a
Цуцуи Дж .: Количественная оценка температурной реакции на воздействие CO 2 в моделях общей циркуляции атмосферы и океана, Clim. Change, 140, 287–305, https://doi.org/10.1007/s10584-016-1832-9, 2017. a, b, c, d, e
Цуцуи Дж .: Диагностика переходной реакции на CO 2 Форсирование в экспериментах на связанных моделях атмосферы и океана с использованием эмулятора модели климата, Geophys.Res. Lett., 47, e2019GL085844, https://doi.org/10.1029/2019GL085844, 2020. a, b, c
Velders, GJM and Daniel, JS: Анализ неопределенности прогнозов озоноразрушающих веществ: коэффициенты смешивания, EESC , ODP и GWP, Atmos. Chem. Phys., 14, 2757–2776, https://doi.org/10.5194/acp-14-2757-2014, 2014. a
Vose, R. S., Arndt, D., Banzon, V. F. , Истерлинг, Д. Р., Глисон, Б., Хуанг, Б., Кернс, Э., Лавримор, Дж. Х., Менне, М. Дж., Петерсон, Т. К., Рейнольдс, Р. У. , Смит, Т.М., Уильямс, К. Н., Вюрц, Д. Б., Восе, Р. С., Арндт, Д., Бансон, В. Ф., Истерлинг, Д. Р., Глисон, Б., Хуанг, Б., Кирнс, Э., Лоримор, Дж. Х., Менне, М. Дж., Петерсон, Т. К., Рейнольдс, Р. У., Смит, Т. М., Уильямс-младший, С. Н. и Вюрц, Д. Б.: Анализ объединенной температуры поверхности суши и океана NOAA, B. Am. Meteorol. Soc., 93, 1677–1685, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00241.1, 2012. a, b
Wilks, D. S .: Проверка гипотез передискретизации для автокоррелированных полей, J. Climate, 10, 65–82, https: // doi.org / 10.1175 / 1520-0442 (1997) 010 <0065: RHTFAF> 2.0.CO; 2, 1997. a
Зелинка, М. Д., Эндрюс, Т., Форстер, П. М. и Тейлор, К. E .: Количественная оценка компонентов взаимодействия аэрозоля, облака и излучения в климатических моделях, J. Geophys. Res.-Atmos., 119, 7599–7615, https://doi.org/10.1002/2014JD021710, 2014. a, b
Zickfeld, K., MacDougall, A.H., и Matthews, H.D. : О пропорциональности между глобальным изменением температуры и кумулятивными выбросами CO 2 в периоды чистых отрицательных выбросов CO 2 , Environ.Res. Lett., 11, 055 006, https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/5/055006, 2016. a
Роль кривизны волнового фронта в распространении сердечного импульса | Сердечно-сосудистые исследования
Аннотация
Традиционно считается, что распространение импульса в сердечной мышце определяется комбинацией двух факторов: (1) активных свойств мембран сердечных клеток и (2) пассивных электрических характеристик сети, образованной сердечными клетками.Однако успехи, достигнутые в последнее время в теории типичных возбудимых сред, предполагают, что дополнительный фактор – геометрия волновых фронтов возбуждения – может играть важную роль. В частности, распространение импульса сильно зависит от кривизны волнового фронта в небольшом пространственном масштабе. В сердце волновые фронты возбуждения имеют ярко выраженную кривизну в нескольких ситуациях, включая волны, инициируемые небольшими электродами, волны, исходящие из узких тканевых структур, и волны, распространяющиеся вокруг острых краев анатомических препятствий или вокруг зоны функционального блока проводимости во время вращения спиральной волны.В этом кратком обзоре мы рассматриваем теоретические предпосылки, связывающие распространение импульса с кривизной волнового фронта, и оцениваем роль кривизны волнового фронта в электростимуляции, формировании блока проводимости и динамическом поведении спиральных волн.
Срок первичной проверки 21 день.
1. Введение
Механизмы распространения импульсов в сердце интенсивно изучаются в течение нескольких десятилетий как теоретически, так и экспериментально [1–4].Было твердо установлено, что распространение импульса зависит от двух свойств ткани: (1) пассивных электрических свойств сердечной мышцы, определяемых микроархитектурой ткани, формой клеток, характеристиками пассивной мембраны и распределением щелевых контактов. и (2) – свойства возбудимой мембраны , определяемые распределением, проводимостью и кинетическими характеристиками ионных каналов, переносчиков и насосов. С биофизической точки зрения сердечная ткань относится к классу так называемых «реакционно-диффузионных систем», в которых локальная реакция, такая как потенциал действия, распространяется через среду за счет высвобождения накопленной биохимической энергии.Он разделяет важные аспекты своего биофизического поведения с множеством других возбудимых систем не только биологического, но также физического и химического происхождения [5]. Исследование этих систем сначала с помощью математического моделирования, а затем экспериментально показало, что помимо пассивных и активных свойств среды, третий фактор – геометрия волнового фронта возбуждения – способствует распространению волн [6 , 7]. В частности, кривизна волнового фронта может вызвать замедление распространения и блокировку проводимости.Кроме того, кривизна волнового фронта важна для определения свойств спиральных волн, которые ответственны за некоторые типы сердечных тахиаритмий. Концепция кривизны волнового фронта недавно была применена к исследованиям проведения импульсов в сердечной мышце, что повлекло за собой новые экспериментальные и модельные работы. Цель этой короткой статьи – обсудить новые данные, полученные в этих исследованиях, вместе с теоретической предпосылкой и оценить роль кривизны волнового фронта в нормальном и аномальном распространении импульсов и в механизмах возвратного возбуждения.Подробно обсуждается роль кривизны волнового фронта в поведении спиральных волн.
2. Влияние кривизны волнового фронта на распространение волны
2.1. Кривизна волнового фронта и скорость проводимости
Основной механизм, связывающий кривизну волнового фронта со скоростью распространения (θ) в возбудимой среде, показан на рис. 1. Для простоты среда предполагается двумерной и изотропной; эффекты кривизны волнового фронта в трехмерных и анизотропных средах будут рассмотрены позже.В случае плоского волнового фронта скорость проводимости равна установившейся скорости в одномерной пряди. Установившаяся скорость (θ 0 ) определяется исключительно пассивными и активными свойствами возбудимой ткани (например, [1]). Когда фронт возбуждения изгибается наружу (выпуклый), скорость проводимости меньше θ 0 . Это связано с тем, что локальный возбуждающий ток, подаваемый клетками на фронте выпуклой волны, распределяется по большей площади мембраны ниже по потоку.Противоположный процесс имеет место, когда фронт возбуждения загибается внутрь (вогнутый). В этом случае возбуждающий ток сходится перед распространяющейся волной, вызывая более быструю деполяризацию мембраны. В результате скорость проводимости вогнутого волнового фронта больше θ 0 . Степень изгиба волнового фронта характеризуется локальной кривизной (ρ), которая определяется как отрицательная величина, обратная локальному радиусу кривизны ( r ): из этого определения следует, что выпуклый фронт имеет отрицательное значение ρ, вогнутый фронт имеет положительное значение ρ и ρ = 0 для плоского фронта.Количественное описание зависимости скорости проводимости от кривизны в непрерывной изотропной двумерной возбудимой среде может быть получено аналитически при малых значениях ρ. Зыков и Морозова [8] показали, что в таких условиях скорость определяется следующим уравнением: (1) Коэффициент D определяется пассивными свойствами среды. Для непрерывной изотропной модели электрической структуры сердечной мышцы D равно 1/ C м S v R i , где C m – удельная мембрана. емкость, S v – это отношение поверхности клетки к объему, а R i – внутриклеточное сопротивление.Рис. 1
Влияние геометрии волнового фронта на скорость распространения θ. θ 0 обозначает установившуюся скорость в одномерной среде.
Рис. 1
Влияние геометрии волнового фронта на скорость распространения θ. θ 0 обозначает установившуюся скорость в одномерной среде.
2.2. Блок критической кривизны и проводимости
Поскольку скорость проводимости уменьшается по мере того, как кривизна волнового фронта становится все более отрицательной, отсюда следует, что скорость станет равной нулю на некотором критическом уровне ρ (ρ c ), и волна возбуждения будет заблокирована.Более того, в случае кругового ядра возбуждения распространение не будет происходить, если радиус ядра меньше критического, r c . Грубая теоретическая оценка ρ c и r c может быть получена из уравнения. (1). Предполагая, что линейная зависимость между скоростью волнового фронта и кривизной сохраняется при высоких значениях ρ, скорость станет равной нулю, когда ρ и r будут удовлетворять следующим уравнениям: (2)Влияние кривизны на распространение волны было тщательно изучено в математических моделях [6, 7, 9–12].Экспериментально они были продемонстрированы в нескольких возбудимых системах, включая химическую реакцию Белоусова-Жаботинского [13, 14] и биологическую систему, производящую кальциевые волны в ооцитах Xenopus laevis [15].
Тот факт, что до недавнего времени эти эффекты редко учитывались в сердечной ткани, объясняется небольшими радиусами, при которых кривизна волнового фронта существенно влияет на проводимость. Чтобы количественно оценить влияние ρ на скорость проводимости в миокарде желудочков, мы принимаем R i равным 400 Ом · см (продольное направление [16]), C м равным 1 мкФ / см 2 и S v должно быть 0.33 мкм -1 [17]. В таких условиях коэффициент D составляет примерно 0,76 см 2 / с. Скорость распространения (θ 0 ) плоского фронта возбуждения составляет примерно 50 см / с в продольном направлении [16, 18]. Вводя D и θ 0 в уравнение. (2) дает критическую кривизну ρ c = 66 см −1 , что соответствует критическому радиусу кривизны r c = 152 мкм. Обнаружение кругового ядра возбуждения такого малого радиуса требует пространственного разрешения <100 мкм, чего трудно достичь с помощью обычных методов картирования с массивами внеклеточных электродов.Следует отметить, что оценки ρ c и r c на основе уравнения. (2) может включать два типа ошибок: (1) зависимость θ от ρ в сердечной мышце может быть нелинейной при высоких значениях ρ и (2) зависимость θ от ρ может иметь разрыв около ρ c и, соответственно, скорость проводимости может резко снизиться до нуля. Точная форма функции θ = f (ρ) в сердечной ткани еще не известна. Примеры зависимости θ от ρ для нескольких возбудимых моделей (рис.2) предполагают, что истинное значение критической кривизны может быть несколько меньше, а критический радиус больше, чем предсказывается формулой. (2).
Рис. 2
Зависимость скорости распространения от кривизны волнового фронта в нескольких моделях возбудимых сред. I = Благородная модель [86]; II = модель Храмова и Кринского; III = модель Гулько и Петрова [69]. Воспроизведено с разрешения [8].
Рис. 2
Зависимость скорости распространения от кривизны волнового фронта в нескольких моделях возбудимых сред.I = Благородная модель [86]; II = модель Храмова и Кринского; III = модель Гулько и Петрова [69]. Воспроизведено с разрешения [8].
Важным фактором, влияющим на распространение волн в миокарде желудочков, является его трехмерная (3D) структура. Теория, связывающая скорость проводимости с кривизной волнового фронта согласно формуле (1) справедливо и для трехмерного случая. Однако связь между кривизной и локальным радиусом в трехмерной ткани может быть более сложной, чем в двухмерной (2D) ткани. Для цилиндрического волнового фронта, который является трехмерным аналогом кругового волнового фронта, соотношение между кривизной и локальным радиусом такое же, как в 2D-среде (ρ = -1 / r ).Для сферы с радиусом r локальная трехмерная кривизна (ρ 3D ) равна: (3) Отсюда следует, что критический радиус ( r c ) в трехмерной среде в 2 раза больше, чем r c в 2D-среде. Таким образом, оценка для r c 152 мкм в изотропной 2D ткани сердца соответствует 300 мкм в 3D ткани. Это различие отражает тот факт, что для данного радиуса рассеяние возбуждающего тока от сферического трехмерного волнового фронта больше, чем от кругового двумерного волнового фронта.2.3. Зависимость критической кривизны от активных и пассивных свойств ткани
Ур. (2) позволяет предсказать, как модуляция пассивных или активных свойств ткани повлияет на критическую кривизну. Из этого уравнения следует, что влияние изменения возбудимости мембраны на ρ c определяется исключительно изменением θ 0 и, следовательно, может быть оценено из экспериментальных измерений θ 0 . Например, хорошо известно, что скорость проводимости уменьшается при высоких скоростях возбуждения.В миокарде предсердий скорость уменьшается примерно в 2 раза в ответ на очень ранний преждевременный стимул или во время стимуляции с минимально возможным интервалом [19]. Согласно формуле. Согласно (2) в этих условиях ожидается увеличение критического радиуса в 2 раза ( r c ). Это частотно-зависимое увеличение на r c может быть особенно важным при тахикардии, включая трепетание или фибрилляцию.
Согласно формуле. (2) межклеточная связь влияет на ρ c и r c как через скорость проводимости (θ 0 ), так и через коэффициент D .В сплошной однородной среде скорость проводимости обратно пропорциональна квадратному корню из внутриклеточного удельного сопротивления R i , тогда как коэффициент D обратно пропорционален R i . Отсюда следует, что ρ c обратно пропорционально R i 1/2 . Эта зависимость также позволяет оценить влияние анизотропии на критическую кривизну и критический радиус. Таким образом, волновой фронт, распространяющийся в продольном направлении, имеет критический радиус кривизны, который в ( R T / R L ) в 1/2 раз меньше, чем r c для волнового фронта. распространяющиеся в поперечном направлении, где R T и R L представляют собой осевые удельные сопротивления в продольном и поперечном направлениях соответственно.Кроме того, окружность критического радиуса в изотропной среде соответствует эллипсу в анизотропной среде с поперечной осью этого эллипса, укороченной в раз ( R T / R L ) 1/2 .
3. Возникновение искривленных волновых фронтов в сердечной мышце
Приведенные выше оценки критической кривизны показывают, что эффекты кривизны должны проявиться в сердечной мышце, когда фронты возбуждения имеют радиус изгиба <150–300 мкм.В сердечной ткани изогнутые волновые фронты с малым радиусом встречаются в различных ситуациях, которые включают: (1) центробежное распространение от небольшого стимулирующего электрода или от небольшой группы клеток кардиостимулятора; (2) резкие изменения геометрии ткани с распространением, выходящим из небольших узких нитей или перешейков в большую массу возбудимой ткани. Примерами таких структур являются соединения Пуркинье-мышцы, вставки дополнительных путей в мышцу желудочка при синдроме WPW и, вероятно, выжившие клеточные нити, соединяющие области интактной ткани в мышце, пораженной инфарктом; (3) распространение волны вокруг фиксированного анатомического или функционального блока проводимости; (4) вращение спиральной волны.
3.1. Распространение волны после точечной стимуляции
Прямое экспериментальное доказательство того, что кривизна волнового фронта влияет на распространение волн, инициированных небольшими стимулирующими электродами, было недавно получено Книсли и Хиллом [20]. Они исследовали проводимость импульса в двумерных краях эпикардиальной ткани, стимулированной либо одним электродом, либо линейным набором электродов, как показано на рис. 3. Оптическое картирование распространения активации с помощью метода лазерного сканирования продемонстрировало, что стимуляция одним электродом приводит к при эллиптическом распространении возбуждения, в то время как стимуляция линейным массивом приводила к почти плоскому фронту активации.В результате увеличения кривизны волнового фронта скорость эллиптического распространения была в среднем на 13% меньше, чем у плоского волнового фронта. В этих измерениях сравнивались пространственно усредненные значения скорости, которые недооценивают влияние крутой кривизны волнового фронта на локальную скорость проводимости непосредственно возле стимулирующего электрода. Тем не менее эти данные ясно демонстрируют важность кривизны волнового фронта. Измерения скорости проводимости как функции кривизны при малых значениях ρ были приняты для определения коэффициента D в уравнении.(1). Среднее продольное значение D составило 0,47 см 2 / с. Согласно формуле. (2) это соответствует критическому радиусу 92 мкм.
Рис. 3
Эффект точечной стимуляции по сравнению с линейной стимуляцией на разброс активации. Стимуляция одним электродом (точечная стимуляция) вызывает выпуклый фронт возбуждения. Стимуляция линией электродов (линейная стимуляция) дает почти плоский фронт возбуждения. Цифры обозначают время активации в миллисекундах относительно самой ранней активации.Интервал между изохронами – 3 мс. Воспроизведено с разрешения [20].
Рис. 3
Влияние точечной стимуляции по сравнению с линейной стимуляцией на распространение активации. Стимуляция одним электродом (точечная стимуляция) вызывает выпуклый фронт возбуждения. Стимуляция линией электродов (линейная стимуляция) дает почти плоский фронт возбуждения. Цифры обозначают время активации в миллисекундах относительно самой ранней активации. Интервал между изохронами – 3 мс. Воспроизведено с разрешения [20].
3.1.1. Кривизна волнового фронта и «пороговая зона»
Неспособность возбудимой ткани поддерживать распространение волн с кривизной выше, чем ρ c предполагает, что критическое количество клеток, заключенных в ядре возбуждения с радиусом r c , должно быть возбуждено для достижения распространенного ответа. Подобное требование уже давно признано для одномерных возбудимых цепей и сформулировано в концепции «лиминальной длины» [21, 22].«Пороговая длина» была определена как длина возбужденного участка цепи, необходимая для создания локального тока, необходимого для распространения отклика. Соответственно, в 2D-ткани это критическое количество клеток характеризуется «лиминальной областью» [23]. Хотя «пороговая область» инициирования импульса и изогнутый волновой фронт с «критическим радиусом» могут различаться в отношении распределения мембранного потенциала в возбужденной части ткани, общие черты этих процессов можно использовать для оценки «критического радиуса». ‘от размера «предельной области», независимо от параметров D и θ 0 в уравнении.(2).
Пороговая зона была рассчитана в 2-мерной компьютерной модели Ramza et al. [24]. Они изучали инициирование импульса, производимое точечной инжекцией тока, в непрерывной изотропной модели, описываемой ионной кинетикой Билера-Рейтера [25]. Пороговая область, необходимая для генерирования достаточного внутреннего тока во время стимуляции, определялась как функция максимальной проводимости натрия. При уровне возбудимости, который оценивается как соответствующий таковому миокарду желудочков взрослых, радиус лиминальной области составлял 200–250 мкм.Это хорошо согласуется с оценками критического радиуса, рассчитанными по формуле. (2). Экспериментально лиминальная область оценивалась по измерениям порога стимуляции как функции размера электрода Lindemans и соавторами [23, 26]. Стимулирующий ток подавался на эпикард собаки через дисковые электроды с радиусом от 0,01 до 9 мм. Как показано на рис. 4А, было обнаружено, что пороговое значение тока не зависит от размера электрода, когда радиус диска меньше 0.2 мм. Однако порог по току был пропорционален радиусу электрода в степени 1,5, когда радиус был больше 0,4 мм. Такое поведение было объяснено тем, что с маленькими электродами весь ток проходил через пороговую область и, следовательно, плотность тока на краю пороговой области не зависела от размера электрода. Для больших электродов необходимо было подавать больший ток для поддержания постоянной плотности стимулирующего тока по мере увеличения площади поверхности электрода. Таким образом, расчетный радиус пороговой области был приблизительно равен 0.3 мм. Если предположить, что дисковый электрод возбуждал полусферический участок сердечной ткани под эпикардиальной поверхностью, то эта ситуация эквивалентна возбуждению сферической области в ткани, заполняющей все трехмерное пространство. Следовательно, измеренный радиус пороговой области можно принять как оценку критического радиуса кривизны. При уменьшении с 3 до 2 расчетный критический радиус 300 мкм в 3D-ткани соответствует 150 мкм в 2D-ткани, что близко к другим оценкам критического радиуса.Линдеманс и Циммерман [26] и Винфри [27] также указали на практические последствия эффекта «пороговой области»: электрод с радиусом, соответствующим радиусу лиминальной области, является наиболее эффективным (т. Е. Требует наименьшей энергии стимуляции, т.е. как показано на рис. 4 B).
Рис. 4
Влияние радиуса кругового стимулирующего электрода на порог тока (A) и энергию стимула (B). Эпикардиальная стимуляция сердца собак. Воспроизведено с разрешения [23, 26].
Рис. 4
Влияние радиуса круглого стимулирующего электрода на порог тока (A) и энергию стимула (B). Эпикардиальная стимуляция сердца собак. Воспроизведено с разрешения [23, 26].
3.2. Изогнутые волновые фронты при геометрическом расширении
Резкие геометрические расширения, такие как переходы от узких тяжей к большому объему миокарда или узкие перешейки ткани, соединяющие две большие области миокарда предсердий или желудочков, были причастны к формированию однонаправленной проводящей блокады и повторного входа.Примеры таких структур включают соединение Пуркинье-мышца [28], соединение между дополнительными проводящими путями и миокардом при синдроме WPW [29, 30] и соединение между тонкими клеточными нитями, сохранившимися в инфарктном миокарде, и интактной тканью [31, 32] ]. Нарушение передачи импульса в таких структурах объясняется «несоответствием импеданса» между нитями и широкими участками ткани по аналогии с блокадой проводимости в ветвящихся аксонах или нитях клеток [33–35]. Однако совсем недавно был предложен другой подход, основанный на рассмотрении кривизны волнового фронта, возникающего в результате расширения, а не на рассогласовании импеданса в переходной области.Cabo et al. [36] исследовали распространение импульса через узкие перешейки в изолированных листах желудочковой эпикардиальной мышцы, используя технику видеоизображения. Как показано на рис. 5, на препаратах были сделаны надрезы, так что только узкий перешеек ткани (шириной 0,9–2,2 мм), соединяющий две большие области, остался неповрежденным. Волна возбуждения, выходящая из такого перешейка, имела эллиптическую форму с выраженной кривизной (панели B и C): чем меньше ширина перешейка, тем выше кривизна эллиптического волнового фронта за перешейком.В соответствии с ожидаемым эффектом увеличения кривизны, скорость проводимости в области непосредственно за перешейком уменьшалась по мере уменьшения ширины перешейка (панель D). На самом маленьком перешейке, показанном на панели D, скорость проводимости составляет 19 см / с, что на 42% меньше скорости плоской волны (33 см / с). Критический радиус, r c , был оценен по минимальной ширине перешейка, позволяющей проходить волны возбуждения между двумя большими областями на различных частотах стимуляции.При большой длине цикла (от 200 до 500 мс) критическая ширина была оценена как <1 мм в продольном направлении, что соответствует r c <0,5 мм. При коротком интервале возбуждения (150 мс) возбудимость снижалась, а критическая ширина перешейка увеличивалась до 1,3–2 мм (критический радиус 0,65–1 мм). При максимальной частоте стимуляции (интервал 117 мс) перешейки шириной <2,5 мм ( r c <1,2 мм) приводили к блокаде проводимости.
Рис.5
Распространение волны через узкий тканевый перешеек в изолированном препарате желудочков сердца барана. (A) Карта распространения активации до создания перешейка. (B) Распределение активации в том же препарате с шириной перешейка 2,26 мм. Перешеек образовывали двумя разрезами ткани (серые зоны). (C) Разброс активации после того, как перешеек был уменьшен до 0,88 мм. (D) Скорость локальной проводимости, измеренная через перешеек, как функция ширины перешейка. Воспроизведено с разрешения [36].
Фиг.5
Распространение волны через узкий тканевый перешеек в изолированном препарате желудочков сердца барана. (A) Карта распространения активации до создания перешейка. (B) Распределение активации в том же препарате с шириной перешейка 2,26 мм. Перешеек образовывали двумя разрезами ткани (серые зоны). (C) Разброс активации после того, как перешеек был уменьшен до 0,88 мм. (D) Скорость локальной проводимости, измеренная через перешеек, как функция ширины перешейка. Воспроизведено с разрешения [36].
Подобная расширяющаяся структура, состоящая из тонкой длинной нити, выходящей в большую область ткани, недавно была исследована как экспериментально [37, 38], так и теоретически [39].В компьютерном моделировании распространение импульса от пряди на большую площадь не удалось, когда ширина пряди была уменьшена до менее 200 мкм в 2D-модели или 350 мкм в 3D-модели. На рис. 6 показан блок распространения импульса в 2D-модели. Точная локализация места блокады проводимости была получена из записей возбуждающего входящего натриевого тока (панель C). Эти записи демонстрируют, что блок проводимости произошел за пределами места геометрического расширения. Маленькое круглое ядро возбуждения появилось на большой площади.Выраженная кривизна этого ядра привела к большому току стока на волновом фронте, и возбуждение не распространялось дальше. Экспериментально распространение волны от узкой нити к большой площади клетки также было исследовано в клеточных культурах как функция ширины нити с использованием оптического картирования трансмембранного потенциала с высоким разрешением [38]. В этих исследованиях узкие нити миоцитов, появляющиеся в клеточном монослое, были получены с использованием техники паттернированного роста [40]. Как и в моделировании, распространение волны либо замедлялось, либо блокировалось, когда ширина пряди была уменьшена ниже критического уровня.Критическая ширина жгута составляла примерно 30 мкм. Это значительно меньше оценок критического радиуса, приведенных выше. Это различие объяснялось несколькими геометрическими и электрофизиологическими особенностями клеточных культур: более короткой постоянной электротонического пространства, чем в миокарде взрослого человека, электрофизиологической неоднородностью между тяжами и большими площадями и постепенным увеличением ширины тяжей перед переходом на большую площадь. . Когда эти свойства были включены в компьютерную модель, было получено хорошее соответствие между экспериментальными и смоделированными результатами [39].
Рис. 6
Блок распространения импульса в месте резкого расширения из узкой проводящей нити в большую возбудимую область. Двумерная компьютерная модель с ионной кинетикой Луо-Руди [43]. Ширина пряди = 175 мкм. (A) Изохронная карта распространения волн с интервалом 0,3 мс. (B и C) Записи мембранного напряжения (V) и входящего натриевого тока (iNa) в выбранных точках, изображенных на панели A. Обратите внимание, что волна деполяризации вторглась в большую область, создав небольшое круглое ядро возбуждения.Однако волна возбуждения не распространялась дальше 100 мкм от расширения. Воспроизведено с разрешения [39].
Рис. 6
Блок распространения импульса в месте резкого расширения из узкой проводящей нити в большую возбудимую область. Двумерная компьютерная модель с ионной кинетикой Луо-Руди [43]. Ширина пряди = 175 мкм. (A) Изохронная карта распространения волн с интервалом 0,3 мс. (B и C) Записи мембранного напряжения (В) и входящего натриевого тока (iNa) в выбранных точках, изображенных на панели A.Обратите внимание, что волна деполяризации проникла в большую область, создав небольшое круглое ядро возбуждения. Однако волна возбуждения не распространялась дальше 100 мкм от расширения. Воспроизведено с разрешения [39].
Мы хотели бы отметить, что два подхода – «кривизна волнового фронта» или «рассогласование импеданса» – связаны с одним и тем же биофизическим механизмом: а именно, с балансом электрических токов во время распространения волны или соотношением «источник-сток». . Подход, основанный на учете кривизны волнового фронта, имеет то преимущество, что он может простым образом связать блокаду проводимости с электрофизиологическими параметрами, которые могут быть непосредственно измерены в экспериментах (т.е., установившаяся скорость проводимости и свойства пассивной ткани). Кроме того, это помогает понять возникновение блока проводимости на перешейке, соединяющем две равные (т. Е. Симметричные) области, где нет несоответствия импеданса.
3.3. Кривизна волнового фронта и распространение вокруг острых препятствий
Считается, что острые, ориентированные в продольном направлении препятствия, которые могут быть структурными или функциональными по своей природе, играют важную роль в так называемом «анизотропном повторном входе» [41].Они описаны в пограничной зоне экспериментальных инфарктов и в стареющем сердце [41, 42]. Компьютерное моделирование и недавние эксперименты показывают, что кривизна волнового фронта оказывает сильное влияние на распространение волн вблизи острых краев таких препятствий. На рис. 7 показано распространение волны в компьютерной модели возбудимой среды с тонкой резистивной преградой. Ионные токи в этой модели описываются кинетикой Луо-Руди [43] с максимальной натриевой проводимостью, сниженной примерно до 30% от ее номинального значения.Как и на рис. 6, локальная активация определяется прохождением натриевого тока внутрь. Рефрактерное состояние определяется инактивацией натриевого тока. Карта изохронной активации (панель A) демонстрирует, что по мере приближения волны распространения к точке поворота она отделяется от препятствия и описывает траекторию вокруг круглой области, которая остается в состоянии покоя. Отрыв имеет место, поскольку критическая кривизна волнового фронта запрещает резкий поворот вокруг острого края препятствия.Некоторые электрофизиологические особенности этого эффекта имеют особое значение не только для характеристики процесса распространения вокруг невозбудимых препятствий, но и для описания поведения спиральных волн в целом (см. Ниже). Как показано на рис. 7B, на волновом фронте есть точка (отделенная от препятствия), где встречаются 3 состояния – возбужденное состояние (черный), тугоплавкое состояние (серый) и состояние покоя (белый). Мы определяем эту особую точку как острие волнового фронта. Соответственно, он используется для определения вершины спиральной волны и для описания вращения спиральной волны (см. Ниже).Радиус траектории поворота ( r p ) определяется критической кривизной волнового фронта или критическим радиусом, r c . В настоящее время точное значение r p в сердечной мышце не известно. Отсутствие отрыва волнового фронта от невозбудимых препятствий в сердечной мышце в нормальных физиологических условиях указывает на то, что r p довольно мало (т.е. меньше, чем пространственное разрешение методов картирования, которое в этих экспериментах составляло несколько сотен микрометров). ) [44, 45].Однако снижение возбудимости тканей (например, путем применения тетродотоксина или стимуляции с высокой скоростью) увеличивает r c и r p и вызывает отрыв волновых фронтов от острого препятствия [44]. В условиях очень низкой возбудимости радиус траектории поворота может стать больше, чем длина волны возбуждения, произведение скорости проводимости и периода рефракции. В этом случае волна может совершить полный разворот, не пересекаясь с препятствием, и образовать спиральную волну.Отрыв волн возбуждения от острых препятствий и последующее образование спиральных волн впервые было описано в компьютерной модели при высоких скоростях возбуждения [46]; экспериментально это наблюдалось в химической реакции Белоусова-Жаботинского [47], а в последнее время – в сердечной мышце [44].
Рис. 7
Отрыв волны возбуждения от острого края невозбудимого препятствия. Компьютерная модель с ионной кинетикой Луо-Руди [43]. Максимальная проводимость натрия была снижена до 6.6 мСм / см 2 . (A) Изохронная карта активации распространяется с интервалом 5 мс. (B) Снимок активации в момент, отмеченный звездочкой на панели A. Черный цвет показывает возбужденную область, определяемую активацией входящего тока Na + . Серым цветом показана область в огнеупорном состоянии, определяемая током инактивации Na + . Точка P отмечает кончик волны, определяемую как точка, где встречаются возбужденное, тугоплавкое и покоящееся состояния. Пунктирной линией (t) показана траектория острия волны радиусом r p .
Рис. 7
Отрыв волны возбуждения от острого края невозбудимого препятствия. Компьютерная модель с ионной кинетикой Луо-Руди [43]. Максимальная проводимость натрия была снижена до 6,6 мСм / см 2 . (A) Изохронная карта активации распространяется с интервалом 5 мс. (B) Снимок активации в момент, отмеченный звездочкой на панели A. Черный цвет показывает возбужденную область, определяемую активацией входящего тока Na + . Серым цветом показана область в огнеупорном состоянии, определяемая током инактивации Na + .Точка P отмечает кончик волны, определяемую как точка, где встречаются возбужденное, тугоплавкое и покоящееся состояния. Пунктирной линией (t) показана траектория острия волны радиусом r p .
4. Кривизна волнового фронта и спиральные волны
Одним из самых замечательных примеров распространения волн, в которых кривизна играет важную роль, является спиральная волна возбуждения. Спиральные волны возникают повсеместно в возбудимых средах, включая химические реакции [48, 49], нервную ткань (волны депрессии в сетчатке [50] и коре головного мозга [51]), внутриклеточные сигнальные системы кальция ( ооцитов Xenopus laevis, [15], сердечные миоциты [52]) и колонии амеб [53].Одним из наиболее широко изученных примеров является реакция Белоусова-Жаботинского (БЗ). В этой реакции малоновая кислота обратимо окисляется броматом в присутствии ферроина. В этом процессе ферроин меняет цвет с красного на синий, а затем обратно на красный, что позволяет визуально наблюдать за реакцией. На рис. 8А показана вращающаяся спиральная волна в тонком двумерном слое реакции BZ. В центре вращающейся волны (ядра) острие волны движется по сложной траектории и излучает волны в окружающую среду.Поскольку скорость выпуклого волнового фронта не может превышать скорость плоской волны (θ 0 ), вращающаяся волна всегда принимает форму архимедовой спирали на периферии, , независимо от поведения ее ядра . Из-за этой формы вращающиеся волны получили название «спиральные волны». Другие названия, используемые в литературе, включают «вихри» и «ревербераторы». В некоторых случаях термин «ротор» использовался для обозначения ядра спиральной волны.
Рис.8
Вращающиеся волны в различных возбудимых средах. (A) Спиральная волна в реакции Белоусова-Жаботинского. Воспроизведено с разрешения [49]. (B) Карта изохронной активации повторного входа в «ведущий круг» в изолированном препарате предсердной мышцы кролика. Воспроизведено с разрешения [64]. (C) Спиральная волна в изолированном препарате эпикардиальной мышцы собаки, полученное с помощью чувствительного к напряжению красителя. Воспроизведено с разрешения [71].
Рис. 8
Вращающиеся волны в различных возбудимых средах.(A) Спиральная волна в реакции Белоусова-Жаботинского. Воспроизведено с разрешения [49]. (B) Карта изохронной активации повторного входа в «ведущий круг» в изолированном препарате предсердной мышцы кролика. Воспроизведено с разрешения [64]. (C) Спиральная волна в изолированном препарате эпикардиальной мышцы собаки, полученное с помощью чувствительного к напряжению красителя. Воспроизведено с разрешения [71].
Важные свойства спиральных волн, включая период вращения, размер и динамическое поведение, определяются распространением волны в ядре, где фронт волны имеет ярко выраженную кривизну.Теория возбудимых волн предполагает, что два фактора – кривизна волнового фронта и рефрактерный период – вносят вклад в период вращения спиральной волны [6, 10]. Взаимная зависимость и взаимодействие между этими параметрами приводят к сложному поведению спиральных волн. Из-за этой сложности понимание динамики спиральных волн во многом зависит от компьютерного моделирования. Удобный способ связать поведение спиральных волн с параметрами модели – использовать модели возбуждения сердца клеточными автоматами.В таких моделях возбудимые элементы описываются четырьмя состояниями (возбужденное, абсолютное тугоплавкое, относительное тугоплавкое и покоящееся), а переход из одного состояния в другое регулируется формальными правилами [54]. Одним из преимуществ этих моделей является то, что интегративные свойства возбудимых сред, такие как возбудимость и длительности абсолютного и относительного рефрактерных периодов, задаются как параметры модели и могут быть изменены независимо. Важно отметить, что эти модели могут быть построены так, чтобы воспроизвести влияние кривизны волнового фронта на скорость проводимости.Хотя модели клеточных автоматов слишком упрощают активные и пассивные свойства сердечной ткани, они позволяют легко понять динамику спиральных волн.
4.1. Кривизна и динамика спиральных волн
Рис. 9 демонстрирует 3 различных типа вращения спиральной волны в модели возбудимой среды клеточного автомата [55]. Как и на рис. 7, вершина волнового фронта определяется как точка, в которой 3 состояния – возбужденное, тугоплавкое и покоящееся – находятся в контакте друг с другом.На рис. 9А показан простейший тип вращения спиральной волны, когда возбудимость в модели очень мала. В этом случае критический радиус ( r c ) и, следовательно, радиус поворота волнового наконечника ( r p ) большие. Напротив, длина волны возбуждения (λ), определяемая как произведение скорости распространения (θ) и периода рефракции [ R , (λ = θ * R )], мала в результате малого θ . В этих условиях длина траектории поворота (2π r p ) больше, чем λ, и поэтому на распространение волнового фронта возбуждения не влияет огнеупорный хвост.Единственное ограничение на распространение волнового фронта налагается кривизной на его вершине. Поскольку кривизна волнового фронта не может превышать критическую кривизну (ρ c ), вершина волны не простирается к центру вращения, а следует по круговой траектории (панель A, внизу). Область, описанная кругом, никогда не возбуждается и остается в покое. Кроме того, между фронтом волны и хвостом волны имеется зона в состоянии покоя. Другими словами, спиральная волна содержит полностью возбудимый зазор.
Рис. 9
Влияние кривизны волнового фронта на вращение спиральной волны в клеточной модели возбудимой среды. На верхних панелях показаны снимки активации. Возбуждение, абсолютная тугоплавкость, относительная тугоплавкость и состояние покоя показаны черным, темно-серым, светло-серым и белым соответственно. На нижних панелях показаны увеличенные траектории кончика спиральной волны. (A) Круговой тип вращения в модели с большой критической кривизной (2π r p > λ).(B) Циклоидальный тип вращения в модели с промежуточным уровнем критической кривизны (λ≈2π r p ). (C) “Z” тип вращения в модели с малой критической кривизной (λ> 2π r p ). Воспроизведено с разрешения [55].
Рис. 9
Влияние кривизны волнового фронта на вращение спиральной волны в клеточной модели возбудимой среды. На верхних панелях показаны снимки активации. Возбуждение, абсолютная тугоплавкость, относительная тугоплавкость и состояние покоя показаны черным, темно-серым, светло-серым и белым соответственно.На нижних панелях показаны увеличенные траектории кончика спиральной волны. (A) Круговой тип вращения в модели с большой критической кривизной (2π r p > λ). (B) Циклоидальный тип вращения в модели с промежуточным уровнем критической кривизны (λ≈2π r p ). (C) “Z” тип вращения в модели с малой критической кривизной (λ> 2π r p ). Воспроизведено с разрешения [55].
При более высоком уровне возбудимости, когда r p уменьшается и длина поворотной траектории становится сопоставимой с длиной волны возбуждения (2π r p ≈λ), фронт волны возбуждения встречается собственный огнеупорный хвост, как показано на рис.9 Б. В результате скорость волнового фронта уменьшается и фронт удаляется от огнеупорного хвоста. Теперь он распространяется в полностью восстановленной среде, и скорость снова увеличивается. Чередование ускорения и замедления волнового фронта повторяется сложным динамическим образом. Такое взаимодействие передней части и хвоста приводит к «извилистому» кончику спиральной волны, как показано в нижней части панели B. Движение кончика волны в этом случае следует циклоидальной или «цветочной» траектории. Такое извилистое движение спиральных волн наблюдалось в реакции BZ [5, 56] и широко исследовалось в различных математических моделях [6, 55, 57–63].
При дальнейшем увеличении длины волны относительно радиуса поворота (λ> 2π r p ) взаимодействие между фронтом волны и частично тугоплавким хвостом волны становится сильнее. Рис. 9C показывает, что в этом случае волновой фронт проникает глубже в хвост волны, и полностью возбудимый зазор отсутствует. Часть траектории острия волны приобретает линейную форму. Линейная часть образуется, когда вершина спиральной волны движется по ее огнеупорному хвосту, который служит зоной функционального блока проводимости.В конце линии блока острие волны совершает разворот и распространяется в противоположном направлении. В результате траектория вершины волны состоит из линейной части и двух круглых частей на концах линейной части, обозначенных буквой «Z», как показано в нижней части панели C. такая траектория зависит от радиуса поворота ( r p ). Длина линейного участка зависит от длины волны возбуждения. Следовательно, увеличение отношения λ / r p увеличивает линейную часть траектории и уменьшает круговую часть.В крайнем случае пренебрежимо малого r p распространение фронта возбуждения зависит только от состояния восстановления в ткани перед фронтом волны. Следовательно, расстояние между фронтом и хвостом абсолютно тугоплавкого материала определяется движущей силой волнового фронта, движущегося в пределах относительного периода рефрактерности. В этом случае механизм вращения спиральной волны аналогичен механизму, постулируемому в так называемой концепции «ведущего круга» [64].
Типы вращения спиральной волны, описываемые моделью клеточного автомата на рис. 9, также наблюдаются в компьютерных моделях, основанных на уравнениях в частных производных (модель ФитцХью-Нагумо [60] и модель Биллера-Рейтера [61]). На рис. 10 показаны траектории острия спиральной волны в модели ФитцХью-Нагумо при увеличении длины волны возбуждения (λ), в то время как радиус поворота ( r p ) остается постоянным [60]. Как и в модели клеточного автомата (рис. 9), вращение спиральной волны меняется с кругового на циклоидальное, а затем на тип «Z» по мере увеличения отношения между λ и r p .Интересно, что вращение спиральных волн в компьютерном моделировании, показанном на рис. 9 и 10 никогда не бывает устойчивым, за исключением крайнего случая кругового вращения, когда длина траектории поворота больше λ. Наиболее сильное меандрирование наблюдается на промежуточных уровнях отношения λ / r p . Такое извилистое вращение спиральной волны было причастно к генерации полиморфных ЭКГ, связанных с сердечными аритмиями, таких как torsades de pointes [62, 65].При высоких значениях λ / r p линейная зона функционального блока проводимости также перемещается, хотя и медленнее.
Рис. 10
Траектории кончика спиральной волны кругового (A), циклоидального (B) и Z-типа (C и D) вращения в модели ФитцХью-Нагумо. Полоски внизу показывают относительное масштабирование. Воспроизведено с разрешения [60].
Рис. 10
Траектории кончика спиральной волны кругового (A), циклоидального (B) и Z-типа (C и D) вращения в модели ФитцХью-Нагумо.Полоски внизу показывают относительное масштабирование. Воспроизведено с разрешения [60].
Представленные выше результаты были получены в изотропных моделях. Их можно напрямую распространить на анизотропную ткань с постоянными электрическими свойствами. В таком случае эффект изменения соотношения анизотропных тканей эквивалентен геометрическому масштабированию в поперечном направлении с коэффициентом, равным квадратному корню из отношения между удельными сопротивлениями в поперечном и продольном направлениях. Такое введение анизотропии не меняет ни периода вращения спиральной волны, ни длительности возбудимого промежутка [66].
4.2. Возникновение спиральных волн в сердечной мышце
,00В сердце спиральные волны уже давно участвуют в генерации сердечных аритмий [48, 67–69]. Однако первое экспериментальное наблюдение вращающихся волн в мышце предсердия [70] и последующие исследования картирования на различных препаратах выявили паттерн распространения активации, который частично отличался от спиральной формы (Рис. 8B). Таким образом, линии изохрон были лишь слегка изогнуты и отклонялись от спиральной формы, показанной на рис.8 A. Есть два возможных объяснения этого несоответствия: (1) только центральная часть волны возле ее вершины наблюдалась в ткани диаметром приблизительно 2 см, и, следовательно, спиральная форма была менее заметной. (2) Форма спирали могла быть дополнительно замаскирована электрофизиологической неоднородностью, присутствующей в мышце предсердия. Однако при условии, что размер препарата большой и / или длина волны возбуждения мала, фронт волны неизбежно приобретет спиралевидную форму.Действительно, в препаратах с короткой длиной волны возбуждения (низкая возбудимость и / или низкая степень клеточного взаимодействия) вращающиеся волны имеют отчетливую спиралевидную форму (рис. 8 C) [71].
Как описано выше (рис.9 и 10), тип вращения (т. Е. Траектория, по которой следует кончик спиральной волны) определяется соотношением между длиной волны возбуждения (λ) и радиусом поворота ( r р ). Длина волны возбуждения при устойчивом вращении хорошо известна и составляет приблизительно 3 см (скорость 30 см / с, умноженная на абсолютный период рефракции 0.1 с). Величина радиуса поворота сердечной мышцы еще не измерена. Как обсуждалось выше, при нормальной возбудимости она очень мала, возможно, в диапазоне нескольких сотен микрометров. Таким образом, λ значительно больше расчетного значения радиуса поворота в нормальном случае. Следовательно, для сердечной ткани в нормальном состоянии межклеточного взаимодействия и с нормальной возбудимостью ожидается, что траектория кончика наконечника примет линейную или Z-образную форму, показанную на фиг. 9 C и 10D.Это теоретическое соображение подтверждается экспериментальным наблюдением из экспериментов по картированию, показывающим, что зона функционального блока проводимости часто имеет линейную форму [19, 72, 73]. Линейная траектория вращающегося волнового наконечника также видна в работе Allessie et al. (Рис. 3 из [64]). В условиях пониженной возбудимости можно ожидать спиральных волн с циклоидальным или даже круговым типом вращения (рис. 9А и 10А).
4.3. Кривизна волнового фронта и дрейф спиральных волн
Помимо меандрирования в центре спиральной волны, нестабильность спиральной волны может включать дрейф из-за электрофизиологической неоднородности сердечной ткани.О первом экспериментальном наблюдении дрейфа спиральной волны в сердечной мышце сообщили Фаст и Перцов [74]. В данной работе спиральные волны были инициированы в изолированных двумерных препаратах желудочкового эпикарда кролика. Препараты помещали в камеру с двумя отсеками, разделенными тонкой резиновой перегородкой. Функциональная неоднородность рефрактерности и скорости проводимости создавалась раздельным суперфузией двух компартментов с нормальными и хинидинсодержащими растворами. Как показано на рис.11, преждевременная стимуляция из области с низкой рефрактерностью вызвала блокаду проводимости на границе между двумя отсеками (панель A) и образование спиральной волны, вращающейся против часовой стрелки. В последующих циклах (панель B) спиральная волна двигалась вдоль границы неоднородности (перпендикулярно градиенту рефрактерности) и продолжала дрейфовать, пока не умерла на границе препарата (панель C). Скорость дрейфа составляла примерно одну пятую скорости распространения, а ее направление определялось направлением вращения волны и градиентом рефрактерности.Когда начиналась спиральная волна с вращением по часовой стрелке, она дрейфовала в противоположном направлении.
Рис. 11
Дрейф спиральной волны и эффект Доплера. (A и B) Карты изохронной активации, показывающие начало (A) и первый цикл вращения (B) спиральной волны в изолированном препарате эпикардиальной мышцы. Поэтапная неоднородность рефрактерного периода создавалась раздельным переливанием двух частей препарата с нормальным и хинидинсодержащим растворами.Пунктирной линией показана граница неоднородности с меньшей рефрактерностью в верхней части. Звездочкой показано расположение стимулирующего электрода. (C) Траектория конца спиральной волны во время инициирования (S 1 ) и 3 последующих цикла вращения спиральной волны (V 1 –V 3 ). (D) Интервалы возбуждения, измеренные вдоль границы неоднородности во время дрейфа спиральной волны (цикл V 2 ). Из-за дрейфа интервалы возбуждения перед спиральной волной значительно короче, чем интервалы за спиральной волной (эффект Доплера).Воспроизведено с разрешения [74].
Рис. 11
Дрейф спиральной волны и эффект Доплера. (A и B) Карты изохронной активации, показывающие начало (A) и первый цикл вращения (B) спиральной волны в изолированном препарате эпикардиальной мышцы. Поэтапная неоднородность рефрактерного периода создавалась раздельным переливанием двух частей препарата с нормальным и хинидинсодержащим растворами. Пунктирной линией показана граница неоднородности с меньшей рефрактерностью в верхней части.Звездочкой показано расположение стимулирующего электрода. (C) Траектория конца спиральной волны во время инициирования (S 1 ) и 3 последующих цикла вращения спиральной волны (V 1 –V 3 ). (D) Интервалы возбуждения, измеренные вдоль границы неоднородности во время дрейфа спиральной волны (цикл V 2 ). Из-за дрейфа интервалы возбуждения перед спиральной волной значительно короче, чем интервалы за спиральной волной (эффект Доплера). Воспроизведено с разрешения [74].
Из-за дрейфа спиральной волны частота возбуждения в данном месте измерения зависит от местоположения этого места относительно движущейся спирали. Этот эффект известен в теории электромагнитных и акустических волн как эффект Доплера . На рис. 11D показаны интервалы возбуждения, измеренные во время дрейфа спиральной волны в различных местах ткани. Места измерений были распределены по границе неоднородности, определяющей направление дрейфа.Из-за дрейфа участки, расположенные перед дрейфующей спиральной волной, возбуждались значительно быстрее, чем участки, расположенные за ней. Разница в интервалах возбуждения, измеренных перед спиральной волной и за ней, составила 30%. Дрейф спиральных волн и эффект Доплера наблюдались также на изолированных препаратах желудочковой мышцы барана, визуализированных с помощью метода оптического картирования [66, 71]. В этом случае искусственная неоднородность не создавалась, и дрейф спиральной волны, вероятно, был результатом внутренних пространственных градиентов электрофизиологических свойств.Эффект Доплера и сосуществование разных частот возбуждения в одном препарате использовались для объяснения возможного механизма картины ЭКГ, наблюдаемой при аритмиях ( torsades de pointes, [66, 75]).
Теоретический анализ механизма дрейфа в математических моделях показал, что, как и в случае меандрирования спиральной волны, дрейф сильно зависит от соотношения между длиной волны возбуждения и критическим радиусом кривизны.В зависимости от отношения λ / r p можно выделить два различных механизма дрейфа спиральных волн. В одной экстремальной ситуации, когда λ намного больше, чем r p , вращение спиральной волны в основном определяется периодом рефрактерности ткани. В этом случае дрейф спиральных волн определяется пространственными градиентами рефрактерности [54, 76]. Соответственно, в среде со ступенчатой неоднородностью спиральные волны дрейфуют по границам, разделяющим области с разной рефрактерностью, как показано на рис.11. При увеличении r p и / или уменьшении λ на дрейф влияет новая составляющая: помимо дрейфа вдоль границы, спиральная волна смещается в область с большими периодами вращения. В крайнем случае 2π r p ≫λ, вращение спиральной волны больше не зависит от рефрактерности, и дрейф определяется только локальными градиентами в r p . В случае ступенчатого градиента в r p дрейф направлен преимущественно по границе, разделяющей области с разными r p [77, 78], аналогично случаю чисто рефрактерного дрейфа.
4.4. Стационарные спиральные волны, эффект закрепления
Во многих экспериментально индуцированных тахикардиях первоначальный переход от нормальной модели распространения во время основного биения к вращающейся модели вызван преждевременной волной, распространяющейся через ткань с неоднородной рефрактерностью. Согласно описанному выше механизму неустойчивости спиральных волн такие волны должны быть неустойчивыми из-за дрейфа, зависящего от рефрактерности. Однако эксперименты по картированию показали, что такие волны часто бывают стабильными, жестко вращаясь вокруг неподвижного ядра [41, 73].Это несоответствие можно объяснить стабилизирующим эффектом небольших локализованных разрывов в структуре ткани, соответствующих непреодолимым препятствиям [71]. На рис. 12 показан пример закрепления первоначально дрейфующей спиральной волны [79]. Электрическая активность в этом случае представлена в виде пространственно-временного графика (панель B), где сигналы от всех точек измерения были сжаты в одну линию, которая отображается как функция времени (подробности см. В [71]). . На таких диаграммах распространяющаяся волна представлена узкой полосой, а расположение сердцевины спиральной волны эквивалентно точке разветвления полосы.Первоначально спиральная волна дрейфовала в нисходящем направлении, как показано прямой линией. После 8 циклов вращения спиральная волна закрепилась и стала стационарной. В большинстве случаев стабильной ротации в качестве места закрепления определяли связку соединительной ткани или небольшую ветвь коронарной артерии.
Рис. 12
Заякоривание дрейфующей спиральной волны. (A) Электрокардиографические записи, показывающие, что преждевременная стимуляция (S 2 ) вызывает полиморфную аритмическую активность, за которой следует переход в устойчивую мономорфную тахикардию.(B) Пространственно-временной график разброса активации, полученный из видеоизображения флуоресценции чувствительного к напряжению красителя. На этих графиках активность всего изображения проецируется в одном направлении (вертикальная ось) и отображается как функция времени. Белые полосы показывают распространение плоской волны, а разветвление полос указывает на наличие спиральной волны, вызванной стимуляцией S 2 . Спиральная волна дрейфовала в течение первых 7 циклов, а затем стала стационарной. Воспроизведено с разрешения [79].
Рис. 12
Заякоривание дрейфующей спиральной волны. (A) Электрокардиографические записи, показывающие, что преждевременная стимуляция (S 2 ) вызывает полиморфную аритмическую активность, за которой следует переход в устойчивую мономорфную тахикардию. (B) Пространственно-временной график разброса активации, полученный из видеоизображения флуоресценции чувствительного к напряжению красителя. На этих графиках активность всего изображения проецируется в одном направлении (вертикальная ось) и отображается как функция времени.Белые полосы показывают распространение плоской волны, а разветвление полос указывает на наличие спиральной волны, вызванной стимуляцией S 2 . Спиральная волна дрейфовала в течение первых 7 циклов, а затем стала стационарной. Воспроизведено с разрешения [79].
Закрепление спиральных волн на невозбудимых препятствиях зависит от соотношения между критическим радиусом кривизны ( r c ) и размером и формой препятствия. Чем меньше r c , тем сильнее взаимодействие между концом спиральной волны и препятствием.В результате заякоривание спиральных волн более вероятно в условиях относительно высокой возбудимости. В среде с большими r c волны возбуждения имеют тенденцию отрываться от острых препятствий (рис. 7), и поэтому препятствия с меньшей вероятностью закрепят спиральные волны.
4.5. Спиральные волны в 3-х измерениях
Представление миокарда как двумерной возбудимой среды допустимо в случае относительно тонкой ткани миокарда, такой как мышца предсердия [64] или тонкого слоя эпикарда, выжившего после инфаркта миокарда [41] или процедуры криоабляции [80] .Однако в других случаях, таких как стенка левого желудочка, необходимо учитывать трехмерную структуру сердечной мышцы. Аналоги спиральных волн в 3-х измерениях называются «волнами прокрутки». Ядро спиральной волны в двумерной среде соответствует нити в трехмерной среде, вокруг которой происходит вращение спиральной волны. Простейший случай спиральной волны – это расширение двумерной спиральной волны в третье измерение. При условии, что сердечная ткань однородна и спиральная нить представляет собой прямую линию, поведение такой волны эквивалентно поведению двумерной спиральной волны.Поведение волны прокрутки может измениться, когда свойства мышц изменяются с глубиной или когда нить волны прокрутки изгибается или перекручивается. Конкретные трехмерные эффекты, связанные с вращением спиральной волны, довольно широко исследовались в компьютерных моделях. Краткий обзор этих данных был недавно опубликован [81]. Одним из интересных эффектов, характерных для трехмерных сред, является нестабильное вращение спиральных волн с волокнами, которые изогнуты или замкнуты в кольца [82]. Механизм такой нестабильности связан с трехмерной кривизной волнового фронта, которая может возникать, даже если вращение соответствующей двумерной спиральной волны является стабильным, и которая может привести к прекращению спиральной волны.Другой интересной теоретической возможностью является постоянное, но неупорядоченное вращение спиральной волны в однородной трехмерной среде, приводящее к фибрилляционной электрической активности при проецировании на поверхность среды [83]. Экспериментальная проверка этих эффектов в сердечной мышце все еще отсутствует из-за невозможности картировать трехмерный разброс активации с достаточно высоким пространственным разрешением.
4.6. Заключительные замечания
Таким образом, имеющиеся в настоящее время экспериментальные и теоретические данные ясно демонстрируют важность геометрии волнового фронта в распространении сердечных импульсов и в поведении спиральных волн.Критическая кривизна волнового фронта способствует ряду физиологически значимых эффектов: (1) блокировка проводимости в структурах с резкими перешейками или расширениями тканей; (2) зависимость силы воздействия от размера электрода; 3) образование возбудимого зазора при вращении спиральной волны; (4) меандрирование, дрейф и закрепление спиральных волн. Применение теории, основанной на непрерывной модели, к сердечной мышце в количественном отношении может иметь ограничения, особенно с учетом того факта, что расчетное значение критического радиуса сопоставимо с размерами отдельной сердечной клетки.Однако тот факт, что значение критической кривизны, предсказанное на основе теории и компьютерного моделирования в непрерывных моделях, близко к экспериментальным оценкам, предполагает, что непрерывная модель является хорошим приближением, по крайней мере, для здоровой ткани. Это может быть иначе в стареющей ткани и при патологических состояниях, таких как инфаркт и гипертрофия, где могут присутствовать большие разрывы в осевом сопротивлении. Другое ограничение настоящего подхода состоит в том, что он не принимает во внимание внеклеточное пространство.Хорошо известно, что на инициирование и распространение импульса в ткани с ограниченным внеклеточным пространством сильно влияют различия в соотношении анизотропного сопротивления между внутри- и внеклеточным пространством, как описано с помощью бидоменных моделей [84, 85]. Степень, в которой эти факторы влияют на критическую кривизну, остается неизвестной.
Благодарности
Мы хотим поблагодарить доктора Ханса Питера Кламана и доктора Джона Шайнера за чтение этой рукописи.Лилли Леманн за помощь в составлении рисунков. Эта работа была поддержана Швейцарским национальным научным фондом и Швейцарским фондом сердца.
Список литературы
1Джек JJB, Благородный D, Цзянь RW. Поток электрического тока в возбудимых клетках. Оксфорд: Clarendon Press, 1975.
2Spach MS, Kootsey JM. Природа распространения электрического тока в сердечной мышце. Am J Physiol 1983; 244: h4 – h32.
3Janse MJ. Повторяющиеся аритмии.В: HA Fozzard, ред. Сердце и сердечно-сосудистая система. Нью-Йорк: Raven Press, 1992; 2055–2094.
4Руди Ю. Модели непрерывного и прерывистого распространения в сердечной ткани. В: Zipes DB, Jalife J, eds. Сердечная электрофизиология. От камеры к постели. Филадельфия: Сондерс, 1995; 326–334.
5Winfree AT. Когда время не выдерживает. Princeton: Princeton University Press, 1987.
. 6Зыков В.С. Моделирование волновых процессов в возбудимых средах. Манчестер: Издательство Манчестерского университета, 1987.
7Keener JP. Геометрическая теория спиральных волн в возбудимых средах. SIAM J Appl Math 1986; 46: 1039–1056.
8Зыков В.С., Морозова О.Л. Скорость распространения возбуждения в двумерной возбудимой среде. Биофизика, 1979; 24: 739–744.
9Зыков В.С. Аналитическая оценка зависимости скорости волны возбуждения в двумерной возбудимой среде от кривизны ее фронта. Биофизика 1980; 25: 906–911.
10Тайсон Дж. Дж., Кинер Дж. П.Сингулярная теория возмущений бегущих волн в возбудимых средах. Physica D 1988; 32: 327–361.
11Gerhardt M, Schuster H, Tyson JJ. Модель клеточного автомата возбудимых сред, включая кривизну и дисперсию. Наука 1990; 247: 1563–1566.
12Снейд Дж., Атри А. Зависимость модели распространения кальциевых волн от кривизны. Physica D 1993; 65: 365–372.
13Фёрстер П., Мюллер С.К., Хесс Б. Кривизна и скорость распространения химических волн.Science 1988; 241: 685–687.
14Фёрстер П., Мюллер С.К., Хесс Б. Критический размер и кривизна формирования волн в возбудимой среде. Proc Natl Acad Sci USA 1989; 86: 6831–6834.
15Lechleiter J, Girard S, Peralta E, Clapham D. Спиральное распространение и аннигиляция кальциевых волн в ооцитах Xenopus laevis. Наука 1991; 252: 123–126.
16Clerc L. Направленные отличия распространения импульса в трабекулярной мышце от сердца млекопитающих. J. Physiol (Лондон) 1976; 255: 335–346.
17Spach MS, Heidlage JF. Стохастическая природа распространения сердечных сокращений на микроскопическом уровне – электрическое описание архитектуры миокарда и его применение к проводимости. Circ Res 1995; 76: 366–380.
18Kléber AG, Riegger CB, Janse MJ. Электрическое разобщение и увеличение внеклеточного сопротивления после индукции ишемии изолированной папиллярной мышцы кролика с артериальной перфузией. Circ Res 1987; 61: 271–279.
19Smeets JLRM, Allessie MA, Lamers WJEP, Bonke FIM, Hollen J.Длина волны сердечного импульса и возвратные аритмии в изолированном предсердии кролика. Роль частоты сердечных сокращений, вегетативных трансмиттеров, температуры и калия. Circ Res 1986; 58: 96–108.
20Knisley SB, Hill BC. Эффекты биполярной точки и стимуляции линии в анизотропном эпикарде кролика. оценка критического радиуса кривизны продольного блока. IEEE Trans Biomed Eng 1995; 42: 957–966.
21Ноубл Д. Отношение “предельной длины” возбуждения Раштона к проводимости возбудимых клеток в состоянии покоя и активной проводимости.J. Physiol 1972; 226: 573–591.
22Фоззард Х.А., Шенберг М. Кривые зависимости силы от продолжительности сердечных волокон Пуркинье. эффекты предельной длины и распределения заряда. J. Physiol 1972; 226: 593–618.
23Lindemans FW, van der Gon JJD. Текущие пороги и пороговые размеры при возбуждении сердечной мышцы. Cardiovasc Res 1978; 12: 477–485.
24Ramza BM, Joyner RW, Tan RC, Osaka T. Клеточный механизм функционального рефрактерного периода в мышце желудочка.Circ Res 1990; 66: 147–162.
25Билер Г.В., Рейтер Х. Реконструкция потенциала действия волокон миокарда желудочков. J. Physiol 1977; 268: 177–210.
26Lindemans FW, Zimmerman ANE. Пороговые значения острого напряжения, заряда и энергии в зависимости от размера электрода для электростимуляции сердца собаки. Cardiovasc Res 1979; 13: 383–391.
27Winfree AT. Электрические пороги миокарда желудочков. J. Cardiovasc Electrophysiol 1990; 1: 393–410.
28Mendez C, Mueller WJ, Merideth J, Moe GK. Взаимодействие трансмембранных потенциалов в волокнах Пуркинье собак и в соединениях волокна Пуркинье с мышцами. Circ Res 1969; 34: 361–372.
29De la Fuente D, Sasyniuk B, Moe GK. Проведение через узкий перешеек в изолированной ткани предсердий собак. Модель синдрома W-P-W. Тираж 1971; 44: 803–809.
30Иноуэ Х, Зипес Д.П. Проведение над перешейком миокарда предсердий in vivo. возможная модель синдрома Вольфа-Паркинсона-Уайта.Тираж 1987; 76: 637–647.
31Smith JH, Green CR, Peters NS, Rothery S, Severs NJ. Измененные паттерны распределения щелевых контактов при ишемической болезни сердца – иммуногистохимическое исследование миокарда человека с использованием лазерной сканирующей конфокальной микроскопии. Am J Pathol 1991; 139: 801–821.
32De Bakker JMT, Van Capelle FJL, Janse MJ, et al. Медленное проведение в инфаркте человеческого сердца – зигзагообразный ход активации. Тираж 1993; 88: 915–926.
33Ходоров Б.И., Тимин Ю.Н., Виленкин С.Ю., Гулько ФБ.Теоретический анализ механизмов проведения нервного импульса по неоднородному аксону. I. Проводимость через участок увеличенного диаметра. Биофизика 1969; 14: 304–315.
34Гольдштейн С.С., Ралл В. Изменения формы и скорости потенциала действия для изменения геометрии сердечника проводника. Biophys J 1974; 14: 731–757.
35Joyner RW, Veenstra R, Rawling D, Chorro A. Распространение через электрически связанные ячейки. Эффекты резистивного барьера. Biophys J 1984; 45: 1017–1025.
36Cabo C, Pertsov AM, Baxter WT, Davidenko JM, Gray RA, Jalife J. Искривление волнового фронта как причина медленной проводимости и блокады изолированной сердечной мышцы. Circ Res 1994; 75: 1014–1028.
37Rohr S, Salzberg BM. Характеристика распространения импульса на микроскопическом уровне через геометрически определенные расширения возбудимой ткани. многосайтовая оптическая регистрация трансмембранного напряжения (MSORTV) в культурах клеток сердца с рисунком роста. J. Gen Physiol 1994; 104: 287–309.
38Fast VG, Kléber AG. Геометрия сердечной ткани как фактор, определяющий однонаправленную блокаду проведения. оценка распространения микроскопического возбуждения с помощью оптического картирования в структурированных клеточных культурах и в компьютерной модели. Cardiovasc Res 1995; 29: 697–707.
39Fast VG, Kléber AG. Блокировка распространения импульса при резком расширении тканей. оценка критического диаметра пряди в 2- и 3-х мерных компьютерных моделях. Cardiovasc Res 1995; 30: 449–459.
40Rohr S, Schölly DM, Kléber AG.Узорчатый рост клеток сердца новорожденных крыс в культуре. Морфологическая и электрофизиологическая характеристика. Circ Res 1991; 68: 114–130.
41Wit AL, Dillon SM. Анизотропный вход. В: Д. П. Зипес, Джалиф Дж., Ред. Сердечная электрофизиология. От камеры к постели. Филадельфия: Сондерс, 1990; 353–364.
42Spach MS, Dolber PC. Связь внеклеточных потенциалов и их производных с анизотропным распространением на микроскопическом уровне в сердечной мышце человека. Доказательства электрического разъединения волоконно-оптических соединений с возрастом.Circ Res 1986; 58: 356–371.
43Luo CH, Rudy Y. Модель желудочкового сердечного потенциала – деполяризация, реполяризация и их взаимодействие. Circ Res 1991; 68: 1501–1526.
44Cabo C, Pertsov AM, Davidenko JM, Baxter WT, Gray RA, Jalife J. Выделение вихрей в результате турбулентной электрической активности в сердечной мышце. Biophys J 1996; 70: 1105–1111.
45Жируар С.Д., Пасторе Дж. М., Лаурита К. Р., Грегори К. В., Розенбаум Д. С.. Оптическое картирование в новой модели желудочковой тахикардии на морских свинках выявляет механизмы для нескольких длин волн в одной возвратной цепи.Тираж 1996; 93: 603–613.
46Перцов А.М., Панфилов А.В., Медведева ФУ. Неустойчивости автоволн в возбудимых средах, связанные с явлением критической кривизны. Биофизика 1983; 28: 100–102.
47Агладзе К., Кинер Дж. П., Мюллер С. К., Панфилов А. Вращающиеся спиральные волны, созданные геометрией. Наука 1994; 264: 1746–1748.
48Winfree AT. Спиральные волны химической активности. Наука 1972 г., 175: 634–636.
49Müller SC, Plesser T, Hess B.Структура ядра спиральной волны в реакции Белоусова-Жаботинского. Наука 1985; 230: 661–663.
50Горелова Н.А., Буреш Дж. Спиральные волны распространяющейся депрессии в изолированной сетчатке курицы. Журнал Neurobiol 1983; 14: 353–363.
51Шибата Дж., Буреш Дж. Оптимальные топографические условия для отражения распространяющейся кортикальной депрессии у крыс. Журнал Neurobiol 1974; 5: 107–118.
52Lipp P, Niggli E. Микроскопические спиральные волны обнаруживают положительную обратную связь в передаче сигналов внутриклеточного кальция.Biophys J 1993; 65: 2272–2276.
53Томчик К.Дж., Девреотес ПН. Аденозиновые 3 ‘, 5’-монофосфатные волны у Dictyostelium discoideum. демонстрация методом изотопного разбавления-флюорографии. Наука 1981; 212: 443–446.
54Fast VG, Ефимов ИР. Устойчивость вращения вихря в возбудимой клеточной среде. Physica D 1991; 49: 75–81.
55Fast VG, Ефимов ИР, Кринский В.И. Переход от кругового к линейному вращению вихря в возбудимой клеточной среде. Phys Lett A 1990; 151: 157–161.
56Winfree AT. Свитковые волны химической активности в трех измерениях. Наука 1973; 181: 937–939.
57Зыков В.С. Циклоидная циркуляция спиральных волн в возбудимой среде. Биофизика 1986; 31: 940–944.
58Лугоши Э. Анализ меандрирования в кинетике Зыкова. Physica D 1989; 40: 331–337.
59Gerhardt M, Schuster H, Tyson JJ. Клеточно-автоматная модель возбудимых сред. II. Кривизна, дисперсия, вращающиеся волны и извилистые волны.Physica D 1990; 46: 392–415.
60Кринский В.И., Ефимов И.Р., Джалифе Дж. Вихри с линейными ядрами в возбудимых средах. Proc Roy Soc London Ser A 1992; 437: 645–655.
61Ефимов И., Кринский В., Джалиф Дж. Динамика вращающихся вихрей в модели ткани сердца Билера-Рейтера. Хаос, солитоны и фракталы 1995; 5: 513–526.
62Стармер С.Ф., Ромашко Д.Н., Редди Р.С. и др. Проаритмический ответ на блокаду калиевых каналов. численные исследования полиморфных тахиаритмий.Тираж 1995; 92: 595–605.
63Холден А.В., Чжан Х. Характеристики повторного входа в предсердие и меандра, рассчитанные на основе модели одиночной предсердной клетки кролика. Дж. Теор Биол, 1995; 175: 545–551.
64Allessie MA, Bonke FIM, Schopman FJC. Цирковое движение в предсердной мышце кролика как механизм тахикардии. III. Понятие «ведущий круг». новая модель циркового движения в сердечной ткани без участия анатомического препятствия. Circ Res 1977; 41: 9–18.
65Грей Р.А., Джалиф Дж., Панфилов А. и др.Нестационарная вихреобразная возвратная активность как механизм полиморфной желудочковой тахикардии в изолированном сердце кролика. Тираж 1995; 91: 2454–2469.
66Перцов А.М., Давиденко Ю.М., Саломонс Р., Бакстер В.Т., Джалиф Дж. Спиральные волны возбуждения лежат в основе возвратной активности изолированной сердечной мышцы. Circ Res 1993; 72: 631–650.
67Селфридж О. Исследования флаттера и фибрилляции. Arch Inst Cardiol Mexico 1948; 18: 177–187.
68Балаховский ИС.Несколько режимов движения возбуждения в идеальной возбудимой ткани. Биофизика 1965; 10: 1175–1179.
69Гулько Ф.Б., Петров А.А. Механизм образования закрытых проводящих путей в возбудимых средах. Биофизика, 1972; 17: 271–282.
70Allessie MA, Bonke FIM, Schopman FJC. Цирковое движение в предсердной мышце кролика как механизм тахикардии. Circ Res 1973; 33: 54–62.
71Давиденко Ю.М., Перцов А.В., Саломонс Р., Бакстер В., Джалиф Дж. Стационарные и дрейфующие спиральные волны возбуждения в изолированной сердечной мышце.Nature 1992; 355: 349–351.
72Frazier DW, Wolf PD, Wharton JM, Tang ASL, Smith WM, Ideker RE. Критическая точка, вызванная стимулом. Механизм электрического инициирования повторного входа в нормальный миокард собаки. Дж. Клин Инвест 1989; 83: 1039–1052.
73Эль-Шериф Н. Реентерабельные механизмы при желудочковых аритмиях. В: DB Zipe, Jalife J, eds. Сердечная электрофизиология. От камеры к постели. Филадельфия: W.B. Эхолоты, 1995; 567–582.
74Быстрый В.Г., Перцов АМ.Дрейф вихря в миокарде. Биофизика 1990; 35: 489–494.
75Абильдсков Я., Люкс РЛ. Механизм имитации торсад де пуантов в компьютерной модели распространенного возбуждения. J. Cardiovasc Electrophysiol 1991; 2: 224–237.
76Панфилов А.В., Васиев Б.Н. Возникновение вихря в неоднородной возбудимой среде. Physica D 1991; 49: 107–113.
77Руденко А.Н., Панфилов А.В. Дрейф и взаимодействие вихрей в двумерной неоднородной активной среде.Stud Biophys 1983; 98: 183–188.
78Перцов А.М., Ермакова Е.А. Механизм дрейфа спиральной волны в неоднородной среде. Биофизика 1988; 33: 338–342.
79Давиденко Ю.М. Спирально-волновая активность: возможный общий механизм полиморфных и мономорфных желудочковых тахикардий. J. Cardiovasc Electrophysiol 1993; 4: 730–746.
80Шалидж MJ, Ламмерс WJEP, Rensma PL, Allessie MA. Анизотропная проводимость и возврат в перфузируемый эпикард левого желудочка кролика.Am J Physiol 1992; 263: h2466 – h2478.
81Перцов А.М., Джалифе Дж. Трехмерный вихревой вход. В: DB Zipe, Jalife J, eds. Сердечная электрофизиология. От камеры к постели. Филадельфия: W.B. Эхолоты, 1995; 403–409.
82Панфилов А.В., Перцов А.М. Вихревые кольца в трехмерной среде, описываемые уравнениями реакция – диффузия. Докл АН СССР 1984; 274: 58–60.
83Winfree AT. Электрическая турбулентность в трехмерной сердечной мышце. Наука 1994; 266: 1003–1006.
84Henriquez CS. Моделирование электрического поведения сердечной ткани с помощью бидоменной модели. Crit Rev Biomed Eng 1993; 21: 1–77.
85Wikswo JP. Тканевая анизотропия, сердечный бидомен. и эффект виртуального электрода. В кн .: Электрофизиология сердца. От камеры к постели. Zipe DP, Jalife J, ред. Филадельфия: Сондерс, 1995; 348–361.
86Ноубл Д. Модификация уравнений Ходжкина-Хаксли, применимая к потенциалу действия волокна Пуркинье и потенциалам кардиостимулятора.J. Physiol (Лондон) 1962; 160: 317.
Заметки автора
Авторские права © 1997, Европейское общество кардиологов
ICS-410V · Impulse Embedded Limited
5U 10,4-дюймовая рабочая станция с ЖК-дисплеем SVGA (230 кд / м) (EOL 10/11/11)
ICS-410V – это рабочая станция высотой 5U с 14 гнездами и 10,4 “ЖК-дисплей, а также функциональная панель и клавиатура для ввода данных на передней панели. Эта полнофункциональная и экономичная промышленная рабочая станция доступна с несколькими комбинациями объединительных плат и источников питания, которые могут применяться в различных приложениях.Встроенная плата VGA A / D гарантирует, что система совместима с различными SBC. Контроллер OSD на передней панели позволяет пользователям перемещать ЖК-экран в наиболее удобное положение для любой среды. Чтобы улучшить систему для облегчения обслуживания и обновления, в переднюю панель встроены два порта USB, 12-функциональная клавиатура и 66-я клавиатура для ввода данных. Воздушный фильтр расположен на внешней верхней крышке, что сводит к минимуму время простоя системы для замены воздушного фильтра.
Эта идеальная рабочая станция промышленного уровня может применяться в различных промышленных проектах, таких как транспорт, автоматизация производства, наблюдение за окружающей средой и многое другое.
Спецификация:
- Производитель : Axiomtek
- Размер : высота 5U; Ширина 19 дюймов
- Конструкция : сверхпрочная сталь
- Дисплей : 10,4 дюйма SVGA TFT, 230 кд / м
- Интерфейс ЖК-дисплея : VGA
- Сенсорный экран : RS-232 резистивный
- Клавиатура : Герметичная мембрана, 66 данных, 12 функциональных клавиш
- Органы управления на передней панели : Питание, переключатель сброса, блокировка клавиш
- Входы / выходы на передней панели : USB x 2, 1 x PS / 2
- Объединительная плата : Поддерживает 14-слотовые объединительные платы ISA / PICMG
- SBC : Поддерживает полноразмерные платы PICMG или половинные платы ISA
- Материнская плата : Поддерживает стандартный ATX
- отсеков для дисков : 1 внешний 5.25 дюймов, 1 внешний FDD, 2 внутренних 3,5 дюйма
- Вентиляторы : 1 x 12 см
- Питание : Поддерживает блоки питания PS / 2
- Вес нетто : 22,3 кг
- Размеры : W482 0,6 мм x 321,5 мм x глубина 426,5 мм
- Рабочая температура : 0 ~ 50 ° C
- Сертификация : CE
Для получения широкого спектра предварительно сконфигурированных рабочих станций свяжитесь с нами.
% PDF-1.3 % 1694 0 объект > эндобдж xref 1694 295 0000000016 00000 н. 0000006275 00000 н. 0000006460 00000 н. 0000006601 00000 п. 0000006698 00000 н. 0000006757 00000 н. 0000006814 00000 н. 0000006872 00000 н. 0000006931 00000 н. 0000006989 00000 н. 0000007047 00000 н. 0000007106 00000 н. 0000007165 00000 н. 0000010696 00000 п. 0000010943 00000 п. 0000011013 00000 п. 0000011130 00000 п. 0000011278 00000 п. 0000011463 00000 п. 0000011607 00000 п. 0000011777 00000 п. 0000011835 00000 п. 0000011978 00000 п. 0000012080 00000 п. 0000012266 00000 п. 0000012324 00000 п. 0000012505 00000 п. 0000012562 00000 п. 0000012700 00000 п. 0000012847 00000 п. 0000012905 00000 п. 0000013069 00000 п. 0000013170 00000 п. 0000013271 00000 п. 0000013383 00000 п. 0000013441 00000 п. 0000013499 00000 п. 0000013624 00000 п. 0000013682 00000 п. 0000013740 00000 п. 0000013798 00000 п. 0000013960 00000 п. 0000014057 00000 п. 0000014155 00000 п. 0000014273 00000 п. 0000014331 00000 п. 0000014389 00000 п. 0000014504 00000 п. 0000014623 00000 п. 0000014681 00000 п. 0000014739 00000 п. 0000014854 00000 п. 0000014912 00000 п. 0000014970 00000 п. 0000015028 00000 п. 0000015188 00000 п. 0000015285 00000 п. 0000015395 00000 п. 0000015453 00000 п. 0000015566 00000 п. 0000015678 00000 п. 0000015736 00000 п. 0000015794 00000 п. 0000015927 00000 н. 0000016061 00000 п. 0000016119 00000 п. 0000016177 00000 п. 0000016291 00000 п. 0000016349 00000 п. 0000016407 00000 п. 0000016465 00000 п. 0000016624 00000 п. 0000016729 00000 п. 0000016825 00000 п. 0000016883 00000 п. 0000017009 00000 п. 0000017135 00000 п. 0000017193 00000 п. 0000017251 00000 п. 0000017378 00000 п. 0000017436 00000 п. 0000017562 00000 п. 0000017673 00000 п. 0000017731 00000 п. 0000017789 00000 п. 0000017847 00000 п. 0000017905 00000 п. 0000018055 00000 п. 0000018164 00000 п. 0000018261 00000 п. 0000018319 00000 п. 0000018452 00000 п. 0000018510 00000 п. 0000018623 00000 п. 0000018681 00000 п. 0000018792 00000 п. 0000018850 00000 п. 0000018908 00000 п. 0000018965 00000 п. 0000019086 00000 п. 0000019181 00000 п. 0000019279 00000 н. 0000019337 00000 п. 0000019454 00000 п. 0000019588 00000 п. 0000019646 00000 п. 0000019704 00000 п. 0000019817 00000 п. 0000019930 00000 п. 0000019988 00000 п. 0000020046 00000 н. 0000020175 00000 п. 0000020232 00000 п. 0000020345 00000 п. 0000020402 00000 п. 0000020534 00000 п. 0000020662 00000 п. 0000020719 00000 п. 0000020776 00000 п. 0000020833 00000 п. 0000020890 00000 н. 0000021051 00000 п. 0000021113 00000 п. 0000021272 00000 п. 0000021389 00000 п. 0000021491 00000 п. 0000021620 00000 н. 0000021677 00000 п. 0000021734 00000 п. 0000021857 00000 п. 0000021968 00000 п. 0000022030 00000 н. 0000022139 00000 п. 0000022201 00000 п. 0000022311 00000 п. 0000022373 00000 п. 0000022435 00000 п. 0000022544 00000 п. 0000022656 00000 п. 0000022718 00000 п. 0000022843 00000 п. 0000022905 00000 п. 0000022967 00000 п. 0000023029 00000 п. 0000023086 00000 п. 0000023240 00000 п. 0000023339 00000 п. 0000023401 00000 п. 0000023520 00000 п. 0000023582 00000 п. 0000023705 00000 п. 0000023767 00000 п. 0000023903 00000 п. 0000023965 00000 п. 0000024093 00000 п. 0000024155 00000 п. 0000024272 00000 п. 0000024334 00000 п. 0000024391 00000 п. 0000024486 00000 п. 0000024587 00000 п. 0000024701 00000 п. 0000024758 00000 п. 0000024815 00000 п. 0000024934 00000 п. 0000025047 00000 п. 0000025104 00000 п. 0000025161 00000 п. 0000025273 00000 п. 0000025330 00000 п. 0000025387 00000 п. 0000025444 00000 п. 0000025528 00000 п. 0000025585 00000 п. 0000025711 00000 п. 0000025841 00000 п. 0000026003 00000 п. 0000026065 00000 п. 0000026232 00000 п. 0000026295 00000 п. 0000026394 00000 п. 0000026533 00000 п. 0000026595 00000 п. 0000026720 00000 н. 0000026782 00000 п. 0000026951 00000 п. 0000027043 00000 п. 0000027105 00000 п. 0000027236 00000 п. 0000027298 00000 н. 0000027406 00000 п. 0000027468 00000 н. 0000027600 00000 н. 0000027662 00000 н. 0000027797 00000 н. 0000027859 00000 п. 0000027979 00000 н. 0000028041 00000 п. 0000028153 00000 п. 0000028215 00000 п. 0000028340 00000 п. 0000028402 00000 п. 0000028525 00000 п. 0000028587 00000 п. 0000028733 00000 п. 0000028795 00000 п. 0000028921 00000 п. 0000028983 00000 п. 0000029045 00000 п. 0000029107 00000 п. 0000029210 00000 п. 0000029374 00000 п. 0000029543 00000 п. 0000029605 00000 п. 0000029768 00000 п. 0000029937 00000 н. 0000030083 00000 п. 0000030145 00000 п. 0000030261 00000 п. 0000030387 00000 п. 0000030449 00000 п. 0000030509 00000 п. 0000030645 00000 п. 0000030783 00000 п. 0000030960 00000 п. 0000031121 00000 п. 0000031369 00000 п. 0000031521 00000 п. 0000031620 00000 н. 0000031773 00000 п. 0000031920 00000 п. 0000032075 00000 п. 0000032216 00000 п. 0000032367 00000 п. 0000032521 00000 п. 0000032637 00000 п. 0000032699 00000 н. 0000032851 00000 п. 0000032913 00000 п. 0000032975 00000 п. 0000033164 00000 п. 0000033302 00000 п. 0000033447 00000 п. 0000033597 00000 п. 0000033765 00000 п. 0000033909 00000 н. 0000034093 00000 п. 0000034218 00000 п. 0000034365 00000 п. 0000034515 00000 п. 0000034681 00000 п. 0000034828 00000 п. 0000034973 00000 п. 0000035131 00000 п. 0000035189 00000 п. 0000035316 00000 п. 0000035503 00000 п. 0000035561 00000 п. 0000035724 00000 п. 0000035894 00000 п. 0000036018 00000 п. 0000036167 00000 п. 0000036324 00000 п. 0000036529 00000 п. 0000036677 00000 п. 0000036777 00000 п. 0000036874 00000 п. 0000037055 00000 п. 0000037189 00000 п. 0000037371 00000 п. 0000037649 00000 п. 0000037672 00000 п. 0000038624 00000 п. 0000038647 00000 п. 0000039606 00000 п. 0000039629 00000 н. 0000039768 00000 п. 0000040057 00000 п. 0000040899 00000 п. 0000040922 00000 п. 0000041204 00000 п. 0000041337 00000 п. 0000041472 00000 п. 0000041753 00000 п. 0000042265 00000 п. 0000042288 00000 п. 0000042944 00000 п. 0000042967 00000 п. 0000043704 00000 п. 0000043727 00000 п. 0000044398 00000 п. 0000044421 00000 п. 0000044501 00000 п. 0000007208 00000 н. 0000010672 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1695 0 объект > эндобдж 1696 0 объект `Dz – # _ m_} g) / У (d1ę32D “” КаЭ-2) / P -60 >> эндобдж 1697 0 объект [ 1698 0 R 1699 0 R 1700 0 R 1701 0 R 1702 0 R 1703 0 R 1704 0 R 1705 0 R ] эндобдж 1698 0 объект > / F 1958 0 R >> эндобдж 1699 0 объект > / Ж 35 0 Р >> эндобдж 1700 0 объект > / F 176 0 R >> эндобдж 1701 0 объект > / Ф 1395 0 Р >> эндобдж 1702 0 объект > / Ж 251 0 Р >> эндобдж 1703 0 объект > / Ж 573 0 Р >> эндобдж 1704 0 объект > / F 1276 0 R >> эндобдж 1705 0 объект > / F 1468 0 R >> эндобдж 1706 0 объект > эндобдж 1987 0 объект > транслировать 50i ܋ Сюй [{C 뤎> @ z2.mLRf [Вт * {, ̓ | PbccVuGlrrUYȢ,] & 7 + `kM3 == B = [涔 [> TMdnWCt’Wǯ7p9GMˡkN_57ExFA & $ kF3Tx: w} LLrI ܃ POlX3″ 8qu..x, \ kh / tg = {Eza)! {5% 13a0 Ej k)
Волна стимулированного одиночным импульсом быстрого начального погружения в отдельных сосудах головного мозга мыши, полученная с помощью высокоскоростной функциональной фотоакустической микроскопии
1.
Введение
Неинвазивная функциональная визуализация без маркировки 1 – 4 Наиболее широко используемым контрастом для исследования нервной активности является гиперемический ответ, возникающий в результате нейрососудистого взаимодействия. 4 – 6 Однако этот процесс будет претерпевать значительное пространственно-временное расширение от сайтов активации нейронов, 7 , 8 , что затрудняет интерпретацию и делает его менее точным. Первоначальный спад оксигенации гемоглобина из-за повышенного потребления кислорода активированными нейронами, 6 , 9 – 11 считается более ограниченным пространственно и временно локализатором нервной активности, чем гиперемический ответ. 1 , 8 , 10 , 12 , 13 и вызвал большой интерес 1 , 6 , , , – 18 с момента открытия методом оптической спектроскопии. 19 Два метода визуализации без меток, функциональная магнитно-резонансная томография 6 , 10 , 15 – 17 (фМРТ) и широкопольная (в режиме отражения) оптическая микроскопия, 1 , 11 – 14 оба внесли ценный вклад в понимание начального провала. ФМРТ, которая в настоящее время является основой нейровизуализации, неинвазивно позволяет получить кортикальное картирование функции мозга посредством обнаружения парамагнитного дезоксигемоглобина. 4 , 10 Даже в малокалиберной форме для визуализации мелких животных у фМРТ отсутствует пространственное разрешение, чтобы различать динамику микрососудов головного мозга диаметром <50 мкм, 20 , где считается, что начальное падение происходят. 8 , 10 Теоретически широкопольная оптическая микроскопия имеет достаточное пространственное разрешение, но страдает от сильного кругового оптического рассеяния и низкой чувствительности к небольшому изменению поглощения при разрешении глубоких сосудов; 21 у него также отсутствует разрешение по глубине. 2 В результате, явление начального падения до сих пор полностью не изучено. 6 , 12 , 15 Кроме того, мы задаемся вопросом, может ли однократный импульсный стимул, намного более короткий, чем задержка отклика, вызвать наблюдаемое начальное падение без повторной стимуляции, поскольку это необходимо для таких приложений, как интерфейс мозг-компьютер.
Функциональная фотоакустическая микроскопия без этикеток (fPAM) с пространственным разрешением, ограниченным оптической дифракцией, предлагает уникальные преимущества в обнаружении ответа гемоглобина. 5 , 22 Благодаря фотоакустическому (PA) эффекту, 5 fPAM ультразвуком обнаруживает поглощение фотонов эндогенным гемоглобином, обеспечивая, таким образом, более чувствительное обнаружение оксигенации гемоглобина, чем широкопольная оптическая визуализация на основе рассеяния, 23 из-за разницы в абсорбции между молекулами оксигемоглобина и дезоксигемоглобина. Кроме того, поскольку рассеяние ультразвука в биологических тканях на порядки меньше, чем рассеяние оптического излучения, 24 fPAM может достичь большей глубины проникновения, чем широкопольная оптическая микроскопия, 5 позволяет визуализировать динамику глубоких кортикальных микрососудов.
Чтобы ответить на наш вопрос, мы разработали двухдиапазонный fPAM на основе комбинационного лазера, который позволяет получать спектральные изображения как насыщения гемоглобина кислородом (sO2), так и общей концентрации гемоглобина (HbT). 25 В соответствии со стандартом безопасности Американского национального института стандартов, наш fPAM обеспечивает высокочувствительную объемную визуализацию с одномерным (1-D) разрешением 1 МГц с поперечным разрешением 2,7 мкм и осевым разрешением 30 мкм, что позволяет выявить сосудистая динамика на капиллярном уровне. Мы визуализировали соматосенсорную область коры головного мозга мыши и четко наблюдали временную волну начального провала sO2 в отдельных микрососудистых компартментах, таких как артериолы, капилляры и венулы, вскоре после применения одноимпульсного стимула.
2.
Методы
2.1.
fPAM
Два пикосекундных импульсных лазера с длиной волны 532 нм [лазер 1 на рис. 1 (a): Olive-1064-4 BW, Huaray Precision Laser; лазер 2 на рис. 1 (a): APL-4000-1064, Attodyne Lasers] использовались в этой системе fPAM с двумя длинами волн, по одной для пути 558 нм и пути 532 нм соответственно. На пути 558 нм лазерный луч накачки был слабо сфокусирован (LA1461-A, Thorlabs; фокусное расстояние: 250 мм) в кристалл вольфрамата гадолиния длиной 30 мм [KGd (WO4) 2, KGW] (KGW- 702, EKSMA OPTICS; b-разрез), а эффект вынужденного комбинационного рассеяния света (ВКР) частично преобразовал фотоны накачки с длиной волны 532 нм в первую стоксову линию на 558 нм [рис.1 (б)]. Здесь мы использовали пикосекундный лазер, потому что он обеспечивает большую мгновенную мощность по сравнению с наносекундным лазером с той же энергией импульса, что упрощает возникновение эффекта ВКР. 26 Поскольку коэффициент рамановского усиления KGW зависит от поляризации лазера накачки, полуволновая пластина нулевого порядка (WPH05M-532, Thorlabs) использовалась для выравнивания поляризации лазера накачки с осью a KGW. кристалл. Выходной луч коллимировался другой линзой и фильтровался полосовым фильтром (575/25 нм BrightLine, Semrock) для выборочного прохождения первой линии Стокса.На пути 532 нм лазерный луч расширялся и коллимировался парой выпуклых линз. Лазерные лучи 558 и 532 нм объединялись дихроичным зеркалом (Dichroic Laser Beam Combiner # 86-393, Edmund Optics), фокусировались ахроматической линзой (AC127-025-A-ML, Thorlabs) и отражались в ткани с помощью лабораторного МЭМС-сканера. Волны PA, возбуждаемые лазерными импульсами, также отражались сканером MEMS и детектировались ультразвуковым преобразователем из поливинилиденфторида (PVDF) (изготовленный на заказ CAPISTRANO LABS: диаметр 11 мм, фокусное расстояние 14 мм, центральная частота 40 МГц, 110). % −6 дБ полосы пропускания).Датчики из PVDF лучше соответствуют по акустическому импедансу воде, связывающей ткань, чем керамические датчики. 27 Вместо использования сложного оптико-акустического делителя, который имеет низкую эффективность акустической передачи, как в предыдущих PAM, 22 , 28 , 29 мы сохранили конфокальную конфигурацию лазерных лучей. и PA-волны при прохождении лазерных лучей непосредственно через центральное отверстие этого PVDF-преобразователя в форме пончика.И МЭМС-сканер, и преобразователь были погружены в деионизированную воду в резервуаре для воды для акустической связи. Несколько важных улучшений, которые были внесены с момента выхода предыдущей модели fPAM 22 , описаны в Приложении.
Рис. 1
fPAM мозга мыши. (а) Схема системы fPAM: λ / 2, полуволновая пластинка; BPF, полосовой фильтр; DAQ, блок сбора данных; и UT, ультразвуковой преобразователь. (б) Спектр комбинационного лазера на фоне спектров поглощения гемоглобина.HbO2 и HbR: оксигемоглобин и дезоксигемоглобин соответственно. (c) Схема функционального исследования. Визуализация выполняется непрерывно в области соматосенсорной области, показанной синим квадратом на (d), в то время как мышь поочередно получает импульсную стимуляцию одной из своих передних лап. Вызванная стимуляцией реакция sO2 начинается с резкого снижения, начального провала, за которым следует выброс [вставка в (c)]. (e) Репрезентативное MAP-изображение соматосенсорной области. (f) Изображение с кодировкой по глубине (e).
Сигналы PA, полученные преобразователем, затем усиливались парой тандемных усилителей радиочастоты (ZFL-500LN +, Mini-Circuits) и оцифровывались устройством быстрого сбора данных (ATS9350, Alazar Tech) с частотой дискретизации 250 МГц. темп. Для калибровки энергии лазерного импульса использовался фотодиод (PDA36A, Thorlabs) для измерения лазерных лучей, которые разделялись клиновидным оптическим окном (34-245, Edmunds Optics). Сканер MEMS был связан с шаговым двигателем, а мышь поддерживалась трансляционной платформой с приводом от двигателя.Для растрового сканирования быстрое сканирование строк выполнялось сканером MEMS (рис. S1 в дополнительном материале) с частотой 1 кГц (резонансная частота 500 Гц), тогда как медленное ортогональное сканирование выполнялось одним из двух двигателей. Моторный столик, поддерживающий мышь, использовался для сканирования с широким полем зрения (FOV) [Рис. 2 (а)], а шаговый двигатель, поддерживающий МЭМС-сканер, использовался для сканирования с узким полем обзора [Рис. 2 (с)]. Следовательно, в последнем случае мышь оставалась в естественном неподвижном состоянии.
Рис. 2
fPAM ответа сосудов головного мозга на электрические стимуляции. (а) sO2-картирование соматосенсорной области. Синий прямоугольник показывает интересующую область для последующих исследований функциональной визуализации. (b) Выделение кислорода в состоянии покоя (синий) и 0,4 с после стимула (красный) вдоль микрососудов, отмеченных белой пунктирной линией на (а). Замечено, что капилляр имел наибольшее изменение между двумя состояниями. Плато, обозначенное стрелкой, – это место, где кровь из другого капилляра перетекала в этот сосуд.(c) Время начала начального падения, определяемое как 3σ, наложенное на изображение структуры в градациях серого. (d) Время начала падения впадины. (e) Частичное изменение впадины начального падения. (f) Время начала гиперемической реакции. Данные в (b) – (f) усреднены по пяти испытаниям.
Для разделения двух сигналов PA от лазерных импульсов с длиной волны 532 и 558 нм лазер 2 запускался на 0,5 мкс позже, чем лазер 1. Этот интервал 0,5 мкс позволял более ранней волне PA пройти ~ 0,75 мм (больше максимального глубина проникновения этой системы fPAM), и такой короткий интервал также гарантировал, что два лазерных луча в достаточной степени перекрываются в фокальной плоскости во время сканирования.
2.2.
Обработка данных
Мы использовали фильтр улучшения сосудистой сети на основе Гессе 30 для извлечения кровеносных сосудов из наших изображений fPAM. Улучшенное изображение использовалось для создания бинарной маски сосудов, которая применялась к необработанным изображениям для удаления несосудистых структур, таких как остаточные пятна крови на мозге.
Относительные концентрации оксигемоглобина и дезоксигемоглобина рассчитываются путем спектрального анализа изображений PA, полученных при длине волны 532 нм, близкой к изобестической длине волны гемоглобина, и при 558 нм, неизобестической длине волны [Рис.1 (б)]. Подробности этого метода описаны в [3]. 25. Короче говоря, амплитуда сигнала PA линейно пропорциональна локальным концентрациям оксигемоглобинов и дезоксигемоглобинов, как описано здесь:
Eq. (1)
[PA532 нм / F532 нмPA558 нм / F558 нм] K = [εHbR (532 нм) εHbO2 (532 нм) εHbR (558 нм) εHbO2 (558 нм)] [cHbRcHbO2], где PA представляет собой амплитуду сигнала PA , F обозначает локальную оптическую плотность энергии, ε – молярный коэффициент поглощения, c – локальную молярную концентрацию, K – коэффициент пропорциональности системы, связывающий нормализованный сигнал PA с коэффициентом поглощения, а нижний индекс обозначает длину волны или форму гемоглобина.Поскольку K неизвестен, можно получить только относительные концентрации. Аппроксимация методом наименьших квадратов дает решение какEq. (2)
[cHbRcHbO2] = (MTM) -1MT [PA532 нм / F532 нмPA558 нм / F558 нм] K, sO2 = cHbO2cHbO2 + cHbR, где M – матрица в уравнении. (1), а sO2 – насыщение кислородом. Система также была откалибрована согласно [5]. 25.Частичные изменения HbT извлекаются из изображений, полученных при длине волны 532 нм (рис. S2 в дополнительном материале). Диаметр сосудов измерялся как кратчайшая линия поперек сосуда под разными углами, причем границы сосудов определялись на немаскированном изображении с использованием порога трех стандартных отклонений (3σ) фонового шума.
2.3.
Экспериментальные животные
Самок мышей Swiss Webster (Hsd: ND4, Envigo; возраст от 6 до 8 недель) использовали для экспериментов на животных. Протоколы лабораторных животных были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Калифорнийского технологического института. Сначала мышь анестезировали изофлураном, а затем прикрепляли клейкой лентой к держателю для животных, плотно фиксируя ее голову стереотаксической рамкой. Температура его тела поддерживалась на уровне 37 ° C с помощью грелки. Во-вторых, скальп был удален хирургическим путем, и череп над областью, примерно соответствующей передней лапе соматосенсорной коры (область S1FL), был осторожно истончен до толщины ~ 50 мкм.Затем на мозг наносили ультразвуковой гель для удержания влаги и передачи акустических волн. После операции анестезию переводили на α-хлоралозу путем внутрибрюшинного введения дозы 50 мг на кг массы тела каждые 2 часа. Глубину анестезии тщательно контролировали, отслеживая частоту сердечных сокращений, частоту дыхания и защемляющий рефлекс задней лапы. Затем на голову мыши поместили резервуар для воды, наполненный деионизированной водой. Пластиковая мембрана на дне резервуара для воды мягко контактировала с ультразвуковым гелем, нанесенным на мозг.Наконец, мышь была помещена под fPAM для визуализации.
2.4.
Протокол электрической стимуляции
Электростимуляция вводилась двумя парами игольчатых электродов, вставленных под кожу правой и левой передних лап. Электроды были подключены к стимулятору (изолированный импульсный стимулятор, модель 2100, A-M Systems) для подачи электрических стимулов. Последовательность стимуляции состояла из 60-секундного периода отдыха, одного сильного, но короткого электрического импульса на одну из передних лап и 50-секундного периода отдыха.Этот электрический стимул имел амплитуду ~ 2 мА и длительность импульса 40 мс [рис. 1 (с)]. Затем такая же стимуляция была применена к другой передней лапе. Эта последовательность повторялась пять раз с промежутком от 1,0 до 1,5 мин между ними. Период и интенсивность стимуляции контролировали, не вызывая заметных движений. Мы использовали один короткий стимул вместо последовательности импульсов, поскольку начальный провал – это быстрая реакция, которая может смешиваться с несколькими стимулами. Более того, эта схема стимуляции также используется в некоторых других начальных исследованиях падения. 14 , 31
3.
Результаты
3.1.
Производительность системы
Сначала мы охарактеризовали производительность системы fPAM. Выходная мощность рамановского лазера с длиной волны 558 нм имеет ширину линии ∼0,5 нм [рис. 1 (б)], который измеряли спектрометром (AvaSpec-ULS2048XL-EVO, AVANTES). И его относительное отклонение энергии импульса, как было измерено, составило 1,64% при генерации импульсов ∼150 нДж с частотой повторения импульсов 1 МГц (рис. S3 в дополнительном материале), что указывает на хорошую монохроматичность и стабильность.Это колебание энергии, отслеживаемое фотодиодом во время формирования изображения, было компенсировано с помощью уравнения. (1) в расчете sO2. Благодаря улучшенной чувствительности нашей схемы ультразвукового обнаружения, fPAM достиг отношения сигнал / шум 33,2 дБ при визуализации одиночных эритроцитов в сосудистой сети головного мозга через истонченный череп (рис. S4 в дополнительном материале).
3.2.
Пространственный профиль начального падения
Используя нашу fPAM, мы изучили реакцию гемоглобина мозга мыши на одиночный импульсный стимул длительностью 40 мс, одновременно отслеживая как sO2, так и HbT.Здесь мы определяем импульс как стимул, продолжительность которого намного короче задержки ответа. Во-первых, мы получили объемные изображения соматосенсорной коры с глубиной визуализации до 0,5 мм за одно растровое сканирование [рис. 1 (d) –1 (f) и рис. S5, экспериментальные параметры приведены в таблице S1 в дополнительном материале]. Энергия импульса, используемая для визуализации, составляла ~ 150 нДж, что было недостаточно для того, чтобы привести к насыщению оптического поглощения. 22 За счет фиксации оптического фокуса на ~ 200 мкм ниже черепа структура и оксигенация микрососудов на глубине слоя III коры были четко картированы [Рис.2 (а)]. В состоянии покоя sO2 в микрососудах снижается на ∼15% на 100 мкм вдоль сосуда [рис. 2 (b)], что соответствует литературным данным. 32 Затем исследуемую область, показанную синим прямоугольником на рис. 2 (а), наблюдали с частотой 3-D изображения с частотой 6 Гц, в то время как мышь получала импульсный электрический стимул на переднюю лапу. Наша высокочувствительная и высокоскоростная fPAM успешно разрешила тонкие и переходные реакции микрососудов. Идентификация отдельных микрососудистых компартментов показана на рис.S6 в дополнительных материалах. При контралатеральной стимуляции sO2 из капилляров и венул проявляет двухфазный ответ: резкое и кратковременное снижение, затем восстановление и небольшое превышение [Рис. 3]. Быстрое снижение sO2, начальное падение, началось вскоре после стимула почти одновременно во всех микрососудистых компартментах [Рис. 2 (c) и рис. S7 в дополнительном материале], но впадина начального провала демонстрировала волновую картину от артериол выше по потоку, распространяющихся через капилляры и далее вниз к венулам [рис.2 (d) и 4]. Точно так же выход из капилляров заметно предшествовал выходу из нижних венул. Первоначальный провал в капиллярах имел большее частичное изменение, чем в более крупных сосудах [Рис. 2 (e)]: ~ 8% по сравнению с ~ 2% до 6% из-за того, что капилляры являются основным местом кислородного обмена. За падением начального провала следовала гиперемия в результате нейрососудистого взаимодействия, и ее пространственно-временное распространение очень напоминало фазу выброса sO2 [рис. 2 (f) и 4].Мы также наблюдали некоторую артериальную дилатацию, локализованную с гиперемией (рис. S8 в дополнительном материале).
Рис. 3
Неподвижное изображение видео 1, показывающее реакцию sO2 на одноимпульсную стимуляцию. (а) отображение sO2, записанное с частотой 6 Гц, и (б) частичное изменение sO2, наложенное на структурное изображение в оттенках серого. Кривая в левом нижнем углу показывает временной профиль sO2 в области, указанной стрелкой на (a) (видео 1, MPEG, 221 кБ [URL: https://doi.org/10.1117 / 1.JBO.25.6.066501.1]).
Рис. 4
Неподвижное изображение видео 2, показывающее реакцию sO2 и HbT на одноимпульсную стимуляцию. Видео начинается с начала импульсного стимула длительностью 40 мс. (а) Отклик sO2, наложенный на структурное изображение. Псевдоцвет показывает время минимума и пика изменения sO2. (б) Ответ HbT. Псевдоцвет показывает время пика изменения HbT (видео 2, MPEG, 1,26 МБ [URL: https://doi.org/10.1117/1.JBO.25.6.066501.2]).
3.3.
Временной профиль начального провала
Затем мы выполнили быстрое линейное сканирование (1 кГц) для получения двухмерных изображений репрезентативных сегментов сосудов из различных микрососудистых компартментов (стрелки на рис. 2 (а)), чтобы получить более точные временные профили импульсный отклик (рис. 5). На рис. 5 (а) показан репрезентативный ответ sO2 в ходе одного исследования на импульсную соматическую стимуляцию. Первоначальный провал сначала начался в капиллярах [рис. 5 (b) и 5 (c)], при этом время начала, усредненное для пяти мышей, равно 0.13 ± 0,01 с (все моменты времени относительно начала стимула). Первоначальное начало провала в других микрососудистых компартментах происходило только на 0,05 с позже, чем в капиллярах, и достигало впадины через 0,4–0,7 с, при этом впадина от венул приходила на ~ 0,3 с позже, чем от артериол [Рис. 5 (с)]. Капилляр имеет минимальное фракционное изменение до 8%, что более чем вдвое больше, чем у артериолы, но только на ~ 20% больше, чем у посткапиллярных венул [Рис. 5 (d)].Венулы второй стадии, венулы, соединенные посткапиллярными венулами, также имели начальный провал со значительно большей продолжительностью, чем капилляры и артериолы, вероятно, из-за противофазного притока дезоксигенированной крови из разных капилляров. После минимума уровень sO2 быстро восстановился, а капилляры и венулы проявили слабый и плоский выброс, который был незначительным в артериолах [рис. 5 (с)]. Эта фаза перерегулирования длилась до 2 с в венулах. Гиперемия началась сначала на артериоле около 0.4 с, немного впереди впадины начального провала sO2 во всех отсеках сосуда [рис. 5 (b) и рис. S9 в дополнительном материале]. Его пиковые амплитуды в артериоле и капилляре были одинаковыми, в то время как венулы имели более слабый ответ, но большую продолжительность. Хвост гиперемии близко совпадал с фазой выброса sO2-ответа [рис. 5 (б)], что указывает на сильную связь между ними.
Рис. 5
Временные профили сосудистой реакции. (а) Репрезентативная временная зависимость sO2 в капиллярах от импульсного стимула.Необработанные данные (синяя линия) фильтруются с помощью фильтра нижних частот Бесселя (частота среза 25 Гц) для получения оранжевой кривой. Мы выбрали фильтр Бесселя, потому что он сохраняет форму волны отфильтрованного сигнала в полосе пропускания и, следовательно, поддерживает причинно-следственную связь. (б) Сравнение усредненных временных изменений sO2 и HbT в капиллярах. При применении порога 3σ время начала откликов sO2 и HbT рассчитывается как 0,13 и 0,46 с соответственно. (c) Динамика фракционных изменений sO2 в четырех сегментах сосудов, представляющих различные микрососудистые компартменты.Пример этих репрезентативных сегментов проиллюстрирован цветными стрелками на рис. 2 (а). (d) Начальная амплитуда падения в зависимости от диаметра сосуда для артериол, капилляров и посткапиллярных венул. Данные в (b) и (c) усреднены по пяти испытаниям на каждой из пяти мышей; данные в (d) усреднены по пяти испытаниям; стимул показан маленькой красной полосой на горизонтальной оси; венула 1 и венула 2 обозначают посткапиллярные венулы и венулы второй стадии соответственно; полоса ошибок показывает стандартную ошибку.
Между тем, ипсилатеральная стимуляция привела только к гипероксическому ответу на sO2 и гиперемии меньшей амплитуды, которая произошла в момент времени, подобный тому, который возникает в результате контралатеральной стимуляции (рис. S10 в дополнительном материале).
4.
Обсуждение
Поскольку функциональная визуализация часто косвенно исследует нейронную активность посредством измерения гемодинамики, правильная интерпретация этого контраста имеет решающее значение. Значительные исследования были посвящены начальному провалу, который, как считается, напрямую связан с локальным метаболизмом нейронов.Однако, несмотря на то, что его часто наблюдают и широко изучают с помощью различных методов визуализации / спектроскопии, его пространственно-временная динамика в отдельных микрососудистых компартментах остается неубедительной. Было неясно, может ли однократный импульс вызвать заметное начальное падение. Благодаря усовершенствованию чувствительности и скорости визуализации наша система fPAM визуализировала гемодинамику, стимулированную одним импульсом, что позволяет по-новому взглянуть на феномен начального провала при высоком пространственном и временном разрешении.Данные fPAM показали, что начальный провал sO2 начался уже через 0,13 с после начала действия стимула. Учитывая типичное значение ∼4 × 10−5 см2 / с для константы диффузии кислорода в ткани, 33 внесосудистый гипоксический градиент будет перемещаться на ∼33 мкм за 0,13 с, что согласуется с общей плотностью капилляров. 34
Наблюдалось также распространение начального провала по разным микрососудистым компартментам. Начальная амплитуда падения в наших данных была заметно выше, чем в предыдущих отчетах.Причина может заключаться в том, что наше исследование проводилось на основе одного микрососудов, в то время как другие были основаны на усреднении по значительно большим вокселям. Выбор анестетика и глубина анестезии также могут влиять на амплитуду гемодинамических реакций. 35
Нашей мотивацией для разработки рамановского лазера был ограниченный выбор длин волн для лазеров с высокой частотой повторения. 26 , 36 SRS эффективно сдвигает длину волны лазера с эффективностью преобразования, которая обычно на порядок выше, чем у коммерческих систем оптических параметрических генераторов. 37 По сравнению с другими популярными рамановскими материалами, KGW обладает многими желательными характеристиками, 38 , такими как удобство работы, высокий коэффициент рамановского усиления, высокий порог теплового повреждения, высокая теплопроводность и низкое тепловое линзирование, последнее из которых два фактора являются наиболее важными для разработки стабильных рамановских лазеров с высокой частотой следования импульсов. Наш рамановский лазер в свободном пространстве также обеспечивает лучшую монохроматичность, чем варианты на основе волокна. 39 , 40 Кроме того, конструкция со свободным пространством упрощает переключение на другие материалы комбинационного рассеяния, такие как Ba (NO3) 2, добавляя больше вариантов выбора длины волны.Сверхнизкий порог SRS KGW также позволяет системе проводить одновременную визуализацию на более чем двух длинах волн за счет использования дополнительных стоксовых и антистоксовых линий более высокого порядка. Например, прогрессирование меланомы и окружающая среда гипоксии можно отслеживать с помощью нашего fPAM, работающего одновременно на 532, 558 и 658 нм (четвертая линия Стокса), что еще больше расширяет рамки этого исследования.
Таким образом, мы разработали двухволновой fPAM на основе рамановского лазера с частотой 1-мерного изображения 1 МГц.Благодаря прямой визуализации оксигенации в отдельных микрососудистых компартментах с контрастированием на основе оптического поглощения и высоким пространственно-временным разрешением, fPAM достигла исключительной чувствительности для визуализации гемоглобина. В экспериментах in vivo была проведена количественная оценка инициированного одиночным импульсом начального падения микрососудов головного мозга, что позволило по-новому взглянуть на это неуловимое явление. Перевод в интерфейс мозг-компьютер может стать будущим исследованием для fPAM. Хотя достижения в области fPAM открыли возможности для биомедицинских исследований in vivo, в настоящее время наша fPAM может отображать только анестезированных животных.Визуализация бодрствующих животных с помощью устанавливаемого на голову fPAM заслуживает дальнейшего изучения. Более того, fPAM по-прежнему не может отображать все сосуды головного мозга из-за недостаточного разрешения и проблемы с ограниченным обзором. 41 Инновации в конструкции оптического освещения и ультразвукового обнаружения для устранения этого ограничения также являются важным исследованием в будущем.
5.
Приложение: инновации по сравнению с предыдущим fPAM
В нашем предыдущем fPAM, 22 конфокальное выравнивание лазерных лучей и волн PA было достигнуто с помощью оптико-акустического делителя, который имел низкую эффективность для обоих оптические и акустические передачи.Здесь мы обходим эту проблему, используя преобразователь PVDF с полым сердечником для прямого прохождения лазера. Акустический импеданс PVDF лучше соответствует воде, связывающей ткань, чем керамический преобразователь из цирконата-титаната свинца (PZT), использовавшийся в предыдущей версии, что улучшает общую эффективность передачи звука. 27 Эта установка позволила повысить чувствительность обнаружения на ~ 50%, несмотря на более низкую чувствительность ПВДФ. Кроме того, преобразователи PVDF часто предлагают более широкую полосу пропускания, чем преобразователи PZT, улучшая осевое разрешение PAM.
Измерение sO2 в предыдущей работе основывалось на насыщении оптического поглощения, поэтому требовалось лазерное воздействие, превышающее предел безопасности ANSI. Здесь мы используем более устоявшийся спектроскопический метод 42 для измерения sO2. Для визуализации мозга in vivo лазерное воздействие на поверхность ткани составляет 18 мДж / см2 в соответствии со стандартом ANSI, что делает его безопасным для визуализации человека в будущем. В отличие от нескольких ранее описанных систем, в которых сканеры были изготовлены из запатентованных материалов или требовали дорогостоящего обрабатывающего оборудования, 22 , 43 – 45 сканер MEMS, который мы разработали здесь, был полностью изготовлен из имеющихся в продаже деталей с использованием общие инженерные инструменты, облегчающие тиражирование.Мы также достигли пятикратного увеличения скорости визуализации.
Таким образом, по сравнению с предыдущим fPAM, чувствительность обнаружения нашей системы значительно улучшена за счет низких потерь акустического сигнала преобразователя PVDF. Спектроскопический метод, используемый здесь для измерения sO2, не требует насыщения оптического поглощения. Следовательно, наше картирование sO2 также является более надежным, особенно для глубоких сосудов, где ослабление света слишком велико, чтобы безопасно обеспечить насыщение оптического поглощения.Мы ожидаем, что наш fPAM достигнет такой же способности проникновения, как и предыдущий. Однако тщательное исследование выходит за рамки настоящего отчета.
Раскрытие информации
L. V. W. и K. M. имеют финансовые интересы в Microphotoacoustics, Inc., CalPACT, LLC и Union Photoacoustic Technologies, Ltd., которые не поддержали эту работу. Другие авторы заявляют об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.
Благодарности
Авторы выражают признательность профессору Анне Девор за подробное обсуждение рукописи и проф.Джеймсу Балларду за редактирование рукописи. Эта работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения в рамках грантов № R01 CA186567 (награда директора NIH за трансформационные исследования), R01 NS102213, U01 NS0 (Инициатива BRAIN) и U01 NS099717 (Инициатива BRAIN).
Ссылки
8.
И. Ванцетта и А. Гринвальд, «Связь между нейрональной активностью и микроциркуляцией: значение для функциональной визуализации мозга», HFSP J., 2 (2), 79 –98 (2008).https://doi.org/10.2976/1.2889618 HJFOA5 1955-2068 Google Scholar9.
L.-D. Ляо и др., «Транскраниальная визуализация функциональных изменений церебральной гемодинамики в отдельных кровеносных сосудах с использованием фотоакустической микроскопии in vivo», J. Cereb. Метаб. Кровотока, 32 (6), 938 –951 (2012). https://doi.org/10.1038/jcbfm.2012.42 Google Scholar10.
С. А. Хюттель, А. В. Сонг и Г. Маккарти, Функциональная магнитно-резонансная томография, Sinauer Associates, Сандерленд, Массачусетс (2004).Google ученый17.
P. Tian et al., «Зависящая от глубины кортикального слоя микрососудистая дилатация лежит в основе ламинарных различий в зависимом от уровня оксигенации крови функциональном МРТ-сигнале», Proc. Natl. Акад. Sci. США, 107 (34), 15246 –15251 (2010). https://doi.org/10.1073/pnas.1006735107 Google Scholar19.
R. D. Frostig et al., «Функциональная архитектура коры и локальная связь между нейрональной активностью и микроциркуляцией, выявленная с помощью оптического изображения внутренних сигналов in vivo с высоким разрешением», Proc.Natl. Акад. Sci. США, 87 лет (16), 6082 –6086 (1990). https://doi.org/10.1073/pnas.87.16.6082 Google Scholar21.
Y. Ma et al., «Широкопольное оптическое картирование нейронной активности и гемодинамики мозга: соображения и новые подходы», Филос. Пер. R. Soc. В: Биол. Наук, 371 (1705), 20150360 (2016). https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0360 PTRBAE 0962-8436 Google Scholar24.
К. К. Шунг, Г.А. Тиме, Ультразвуковое рассеяние в биологических тканях, CRC Press, Бока-Ратон, Флорида (1992). Google ученый25.
H. F. Zhang et al., «Визуализация изменений насыщения гемоглобина кислородом в отдельных сосудах in vivo с использованием фотоакустической микроскопии», Прил. Phys. Lett., 90 (5), 053901 (2007). https://doi.org/10.1063/1.2435697 APPLAB 0003-6951 Google Scholar26.
L. Xu et al., «Импульсный волоконный лазер с рамановским смещением и выбираемой длиной волны с высокой частотой повторения и высокой энергией импульса в видимом диапазоне», Опт.Экспресс, 25 (1), 351 –356 (2017). https://doi.org/10.1364/OE.25.000351 OPEXFF 1094-4087 Google Scholar29.
С. Ху, К. Маслов, Л. В. Ван, «Фотоакустическая микроскопия с оптическим разрешением второго поколения с улучшенной чувствительностью и скоростью», Опт. Lett., 36 (7), 1134 –1136 (2011). https://doi.org/10.1364/OL.36.001134 OPLEDP 0146-9592 Google Scholar34.
Б. Клитцман, А. С. Попель, Б. Р.Дулинг, «Транспорт кислорода в спящих и сокращающихся мышцах кремастера хомяка: экспериментальные и теоретические исследования микрососудов», Microvasc. Res., 25 (1), 108 –131 (1983). https://doi.org/10.1016/0026-2862(83)-X MIVRA6 0026-2862 Google Scholar36.
Т. Бума, Б. К. Уилкинсон и Т. К. Шихан, «Спектроскопическая фотоакустическая микроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне с использованием источника многоцветного волоконного лазера», Биомед. Опт. Экспресс, 6 (8), 2819 –2829 (2015).https://doi.org/10.1364/BOE.6.002819 BOEICL 2156-7085 Google Scholar37.
P. Wang et al., «Высокоскоростная внутрисосудистая фотоакустическая визуализация атеросклеротической бляшки с липидами с помощью рамановского лазера на нитрите бария с частотой 2 кГц», Sci. Реп., 4 6889 (2014). https://doi.org/10.1038/srep06889 SRCEC3 2045-2322 Google Scholar40.
Д. Кеплингер, М. Лю и Т. Бума, «Фотоакустическая микроскопия с импульсным многоцветным источником на основе вынужденного комбинационного рассеяния света», в IEEE Int.Ультразвуковой. Symp. (ВМС), 296 –299 (2011). Google ученыйБиография
Юнь Хэ получил степень бакалавра и магистра биомедицинской инженерии в Университете Цинхуа. Он аспирант кафедры биомедицинской инженерии Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Его исследования сосредоточены на разработке и применении высокоскоростной фотоакустической микроскопии с оптическим разрешением.
Лихонг В. Ван – профессор медицины и электротехники в Калифорнийском технологическом институте.Он опубликовал 525 журнальных статей (индекс Хирша: 131, цитирование: 70 000), провел 530 основных / пленарных / приглашенных докладов и опубликовал первые функциональные фотоакустические компьютерные томографии и трехмерную фотоакустическую микроскопию.
