03 Августа, понедельник
От скорости пульсовой волны к оценке эластичности артерий

Воробьёв А.П., Мельникова О.П., Лаханько Л.Н., Нечесова Т.А., Полонецкий Л.З., Ливенцева М.А., Фролов А.В.
Республиканский научно-практический центр “Кардиология”, Беларусь

К важнейшим параметрам гемодинамики наряду с градиентом давления в последнее время стали относить эластичность артериального русла. Эластичность (Э) прямо связана с вазомоторной функцией сосудов. Нарушение вазомоторной функции в свою очередь рассматривается как  дисфункция эндотелия (ДЭ). ДЭ признана независимым фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний и новой терапевтической мишенью при лечении больных артериальной гипертензией (АГ) (Заирова А.Р.,Рогоза А.Н.,Ощепкова Е.Н.,Хеймец Г.И.,2007). ДЭ и Э изучают с помощью ультразвука высокого разрешения при пробе с реактивной гиперемией. В основу гиперемической пробы положен факт расширения диаметра артерии в ответ на увеличение скорости тока крови, приводящего к увеличению напряжения сдвига и воздействующего на эндотелий ({Хаютин В.М., Лукошкова Е.В., Рогоза А.Н., Никольский В.П.,1993; Corretti M. et al, 2002).

При ДЭ у больных происходит снижение вазодилятации или патологическая вазоконстрикция. Проведение метода требует дорогой ультразвуковой аппаратуры экспертного класса и высококвалифицированных специалистов, что ограничивает его применение в терапевтической клинике.

Поиск альтернативных, доступных методов вывел на относительно простую методику оценки скорости распространения пульсовой волны. Приоритет в данном направлении принадлежит белорусской кардиологической школе. Г.И.Сидоренко, Э..И..Зборовский и Е.П.Шевченко еще в 1978 г. создали прибор ВРПВ, измеряющий время и скорость распространения пульсовой волны (СРПВ) на основе анализа сфигмограмм сонной и лучеовой артерии. Временная задержка между сигналами находилась как максимум функции взаимной корреляции сфигмограмм.  Лишь отсутствие в то время соответствующей компьютерной среды не позволило распространить методику в лечебной практике.

Тем не менее, на основе этой плодотворной идеи, использовании современной компьютерной среды  и реографических сигналов был разработан ряд программных продуктов, оценивающих скорость пульсовой волны  (Мельникова О.П. c соавт., 2005; Заирова А.Р., с соавт.,2007). Авторы показали, что у здоровых лиц СРПВ достоверно ниже, чем у  больных АГ (p<0,02). При гиперемии у здоровых лиц относительное снижение СРПВ -8,80,9 %, что достоверно выше, чем у больных АГ -4,90,4% (p<0,02). В программах использовался  принцип прямого измерения задержки между реперными точками на реограммах сонной и лучевой артерии. Искажение формы сигналов при патологии влияли на надежность идентификации данных точек, поэтому необходимо было повысить надежность измерительного метода. В то же время скорость пульсовой волны является лишь косвенной оценкой эластичности . Желательно получить прямую оценку эластичности. Эти два фактора послужили основой для модернизации программного обеспечения с целью эффективного применения в клинике АГ.

Метод

Под эластичностью понимаем способность сосуда расширять свой объем при повышении давления крови

                          C = ΔV  ⁄  ΔP ,     млПа-1                                           ( 1 )           

ΔV - относительное увеличение объема,
ΔP-  относительное увеличение давления.

В литературе часто фигурирует обратная эластичности величина жесткость Е = С-1.

Как известно, чем выше эластичность сосудов, тем ниже скорость. Эластичность С обратно пропорциональна вязкости крови g и квадрату скорости распространения пульсовой волны СРПВ:

                          C = V ⁄ ( g × СРПВ2)                                         ( 2 ) 

 V – объем артерии между измерительными электродами, V = π × r2 × l, где r - радиус артерии, l - длина артерии;  средний радиус артерии  r = 1,7 x 10-3, м, 
g –  вязкость крови (средняя вязкость крови при 200 С равна 4 х 10-3 Пас).

Таким образом, для оценки эластичности артериального сосудистого русла следует измерить скорость распространения пульсовой волны СРПВ в м/с и измерить длину артерии  в метрах между измерительными реографическими электродами.

Скорость потока крови максимальная  в аорте до 100 см/с, средняя скорость ниже 70 см/с. В крупных артериях поток крови имеет пульсовой характер, но ниже, чем в аорте. Наконец в капиллярах, где происходят обменные процессы, скорость значительно падает до 0,03 см/с.

Для повышения точности и надежности оценки времени задержки нами использовался метод взаимной корреляции, который робастен к форме реосигнала, которая часто искажается при сердечно-сосудистой патологии.    

Алгоритм расчета СРПВ и эластичности артерий заложен как отдельный функциональный модуль программного обеспечения “Импекард-М”. Аппаратная платформа для работы программы - цифровой реопреобразователь РПЦ2-02 и персональный компьютер. Операционная система Windows XP. Оборудование и программное обеспечение сертифицировано МЗ РБ и органами Белстандарта.

Таким образом, к использованию в терапевтической практике предлагается простая компьютеризированная технология оценки эластичности артериального русла, не предъявляющая   высоких требований к квалификации оператора, и отвечающая требованиям рутинной функциональной диагностики.

Литература

1.  Заирова А.Р., Рогоза А.Н., Ощепкова Е.Н., Хеймец Г.И. Оценка вазомоторной функции эндотелия у больных гипертонической болезнью методом измерения пульсовой волны // Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы.- Москва,2007.- C.68-76.
2. Мельникова О.П., Лаханько Л.Н., Воробьев А.П. и др. Оценка характеристик распространения пульсовой волны на основе автоматизированной реографии//Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы.- Москва, 2005.-C.149-151.
3. Физиология человек в 3-х томах, том2. Под ред.Р.Шмидта,Г.Тевса.-Москва:Мир,1996.-313c.
4. Хаютин В.М., Лукошкова Е.В., Рогоза А.Н., Никольский В.П. Отрицательные обратные связи в патогенезе первичной артериальной гипертонии: механочувствительность  эндотелия // Физиологический журнал им. И.М.Сеченова.- 1993.- №8.- C.1-21.
5. Corretti M., Anderson T., Berijamin E.,Celermajer D. et al Guidelines for the ultrasound assessment of endotethelial-dependent flow-mediated vasodilatation of the brachial artery. A Report of the Int.Brathial Artery Reactivity Task Force// J. Am Coll Cardiology, 2002; 39, -P.257-265.