Основные результаты исследований в 2018 году.
- Метод оценки динамики вязкостно-упругих характеристик цельной крови, основанный на экспериментальных данных, полученных измерением времени и амплитуды процессов агрегации форменных элементов, коагуляции и фибринолиза.
С использованием данного метода проведен анализ динамики процесса коагуляции крови, функция зависимости вязкости крови от концентрации продуцентов коагуляции. Продемонстрированы биохимические процессы, происходящие в разные отрезки времени на гемостазиологической кривой. Продемонстрировано, что метод НПТЭГ позволяет оценить общую противосвертывающую активность крови, характеризуемую показателем КСПА. Данный показатель характеризует общую активность дезагрегантов (оксид азота, простациклин и т.д.), специфических и неспецифических ингибиторов серпиновых протеаз, продуктов деградации фибрина и т.д. Максимальная активность противосвертывающей системы проявляется, в основном, на начальных этапах образования сгустка, до точки желирования крови.
- База данных, включающая в себя результаты клинико-лабораторных исследований системы гемостаза и состояния гемостатического потенциала цельной крови исследуемых групп пациентов.
База данных исследований состояния гемостатического потенциала включает в себя определение реперных показателей НПТЭГ гемокоагуляции условно здоровых добровольцев, и пациентов с патологиями, сопровождающимися формированием вторичной тромбофилии – артериальной гипертензией 1-2 степени, ишемической болезнью сердца, метаболическим синдромом. Проведено исследование состояния ГП здоровых добровольцев и пациентов c АГ 1-2 степени в ответ на прием антиагрегантных препаратов (ингибиторов ЦОГ-1 и блокаторов АДФ-рецепторов тромбоцитов) с выявлением плейотропных эффектов, наблюдающихся на протяжении всего процесса образования фибринового сгустка. Проведено исследование изменения начальных этапов фибриногенеза в ответ на прием антиагрегантных препаратов (ингибиторов ЦОГ-1 и блокаторов АДФ-рецепторов тромбоцитов) у пациентов с ИБС.
- Набор биохимических процессов и характеристик, формирующих гемостатический потенциал в различных клинических ситуациях.
Проведены исследования биохимических процессов, определяющих гемостатический потенциал у здоровых добровольцев после применения противотромботических лекарственных средств, а также после исследования с применением нагрузочной пробы на тромбоопасность. По наблюдаемым результатам анализа глобального теста, реализованного в пробах цельной крови с использованием технологии НПТЭГ, получена информация об угнетение антиагрегантами начального этапа коагуляции и представляющего специфическое действие препаратов.
- Метод определения вязкостно-упругих характеристик цельной крови, с применением двухфазной модели крови и экспериментальных данных по измерению временной динамики процессов коагуляции крови.
Разработан резонансный акустический метод определения вязкостно-упругих характеристик цельной крови, основанный на измерении амплитудно-фазовых и частотных характеристик колебаний пьезоэлектрического датчика в крови.
Проведено теоретическое и экспериментальное исследование вязкоупругих свойств цельной крови при осциллирующих сдвиговых напряжениях. Для оценки чувствительности пьезотромбоэластографа АРП–01М «Меднорд» к изменению вязкоупругих свойств жидкостей проведено экспериментальное исследование зависимости амплитуды и сдвига фаз сигнала, регистрируемого пьезоэлектрическим датчиком прибора, от частоты вынужденных колебаний иглы-резонатора в воздухе и в референтных жидкостях: воде и глицерине, при фиксированной температуре 37о С. Показано, что оптимальный режим работы пьезоэлектрического датчика достигается при конфигурации иглы-резонатора в виде прямолинейного стержня с петлей.
- Комплексная физико-математическая модель процесса гемокоагуляции, основанная на экспериментальных данных с использованием параметров, описывающих состояние гемостатического потенциала.
Данная модель для вычисления комплексного коэффициента вязкости цельной крови построена на основе экспериментальных данных по амплитудно-фазовым характеристикам, измеренным методом низкочастотной пьезотромбоэластографии. Проведены вычисления комплексного показателя вязкости цельной крови и его реальной и мнимой частей, отражающих вязкоупругие характеристики крови на основе измерений амплитудно-фазовых характеристик колебаний иглы-резонатора в цельной крови в процессе ее свертывания. Сравнение расчетов коэффициента вязкости крови в начальный момент времени с имеющимися данными реометрических измерений показывает их хорошее согласие.
- Результаты численных и лабораторных экспериментов по определению гемостатического потенциала при различном ферментном составе крови в условиях физиологической нормы и патологии.
Проведены лабораторные и численные эксперименты при различном ферментном составе крови в условиях физиологической нормы и патологии. Для анализа отличительных особенностей от нормы состояния гемостатического потенциала цельной крови от времени коагуляции представлены результаты определения амплитудно-частотных характеристик гемостатического потенциала цельной крови у пациентов с артериальной гипертензией 1-2 степени.
Полученные результаты подтверждают возможность использовать данный подход к определению вязкоупругих свойств цельной крови и анализу их динамики в процессе коагуляции в режиме максимально приближеном к in vivo исследованию. Анализ результатов измерения амплитудно-фазовых характеристик пьезоэлектрического датчика в характерных временных точках процесса полимеризации фибрина дает возможность оперативной оценки гемостатического потенциала крови и выявления нарушений в системе свертывания крови.
В результате исследования впервые были созданы:
- экспериментальный образец модифицированного пьезотромбоэластографа АРП–01М «Меднорд» для измерения амплитудно-фазовых характеристик колебаний иглы-резонатора пьезоэлектрического датчика;
- комплексная физико-математическая модель низкочастотной пьезотромбоэластографии для изучения вязкоупругих свойств цельной крови;
- резонансный акустический метод определения вязкоупругих свойств цельной крови и их динамику в процессе коагуляции.
Основные результаты исследований в 2019 году.
- Спектральные закономерности поведения коэффициентов вязкости и упругости цельной крови в условиях периодических сдвиговых напряжений.
- Реологическая модель поведения цельной крови в условиях периодических сдвиговых напряжений в процессе гемокоагуляции.
- Амплитудно-частотные характеристики вязкоупругих деформаций цельной крови в процессе коагуляции и закономерности их влияния на гемостатический потенциал.
- База данных, созданная по результатам клинико-лабораторных исследований состояния гемостатического потенциала с применением общепринятых клотинговых, амидолитических, иммуноферментных тестов для различных групп пациентов.
- База данных по результатам численных и лабораторных экспериментов исследования динамики гемостатического потенциала цельной крови в условиях физиологической нормы и патологии (пациенты с синдромом венозного тромбоэмболизма).
- Метод оперативной диагностики системы регуляции агрегатного состояния крови на основе заданных физических свойств крови и реологической модели.
- Результаты апробации метода оперативной диагностики системы РАСК и сравнение с результатами общепринятых технологий: TEG, ROTEM и др.
- Рекомендации по применению результатов проекта в клинической практике.
По результатам работы в Федеральную службу по интеллектуальной собственности (РОСПАТЕНТ) была подана заявка на регистрацию программы для ЭВМ по теме «GlowTOspark-3.0. Численный расчет электрофизических и термодинамических характеристик плазмы тлеющего разряда в кислороде атмосферного давления, формируемой после искрового пробоя» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019618902 от 05.07.2019).
Опубликовано 20 научных работ в научных журналах, индексируемых в Web of Science и Scopus, представлено к защите 2 диссертации на соискание ученой степени кандидата и доктора медицинских наук, подготовленные в рамках реализации проекта. В рамках проекта подготовлена образовательная дисциплина «Физические основы лабораторной диагностики системы гемостаза» (36 часов) для чтения на иностранном языке.
Количество выступлений с докладами на научных мероприятиях международного уровня – 4.
Для кадрового обеспечения научных исследований коллективом лаборатории реализуется магистерская программа «Физические методы и информационные технологии в биомедицине» с участием факультета здоровья, медицины и науки о жизни университета Маастрихта и кафедры общей и экспериментальной физики физического факультета ТГУ. Общее количество аудиторных занятий – 600.