Скорость пульсовой волны

Скорость пульсовой волны (PWV) - это скорость, с которой пульс артериального давления распространяется по кровеносной системе , обычно по артерии или артериям общей длины. ^[1] PWV используется клинически как мера жесткости артерий и может быть легко измерена неинвазивно у людей, при этом рекомендуется измерять PWV сонной артерии и бедренной артерии (cfPWV). ^{[2] [3] [4]} cfPWV обладает высокой воспроизводимостью ^[5] и позволяет прогнозировать будущие сердечно-сосудистые события и смертность от всех причин независимо от обычных факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний.^{[6] [7]} Он был признан Европейским обществом гипертонии индикатором повреждения органа-мишени и полезным дополнительным тестом при исследовании гипертонии . ^[8]

Связь между жесткостью артерий и скоростью пульсовой волны [ править ]

Теория скорости передачи импульса по кругу кровообращения восходит к 1808 году работами Томаса Янга . ^[9] Связь между скоростью пульсовой волны (PWV) и жесткостью артериальной стенки может быть получена из второго закона движения Ньютона ( ), примененного к небольшому жидкостному элементу, где сила, действующая на элемент, равна произведению плотности (масса на единицу громкость Smile и ускорение . ^[10] Подход для вычисления PWV похож на расчет скорости звука , в виде сжимаемой текучей среды (например , воздуха ):${\ displaystyle F = ma}$${\ displaystyle \ rho}$${\ displaystyle {c_ {0}}}$

${\displaystyle c_{0}={\sqrt {\frac {B}{\rho }}}}$,

где - объемный модуль, а - плотность жидкости.${\displaystyle {B}}$${\displaystyle {\rho }}$

Уравнение Фрэнка / Брамвелла-Хилла [ править ]

Для несжимаемой жидкости ( крови ) в сжимаемой (эластичной) трубке (например, артерии): ^[11]

${\displaystyle PWV={\sqrt {\frac {V\cdot dP}{\rho \cdot dV}}}}$,

где - объем на единицу длины, а - давление . Это уравнение , полученное Отто Франк , ^[12] и Джон Крайтон Брэмуэлл и Арчибальд Хилл . ^[13]${\displaystyle V}$${\displaystyle P}$

Альтернативные формы этого уравнения:

${\displaystyle PWV={\sqrt {\frac {r\cdot dP}{\rho \cdot 2\cdot dr}}}}$, или ,${\displaystyle PWV={\frac {1}{\sqrt {\rho \cdot D}}}}$

где - радиус трубки, - растяжимость .${\displaystyle r}$${\displaystyle D}$

Уравнение Моенса – Кортевега [ править ]

Это уравнение:

${\displaystyle \mathrm {PWV} ={\sqrt {\dfrac {E_{\mathrm {inc} }\cdot h}{2\cdot r\cdot \rho }}}}$,

характеризует PWV с точки зрения дополнительного модуля упругости стенки сосуда, толщины стенки и радиуса. Оно было независимо получено Адрианом Изебри Моенсом и Дидериком Кортевегом и эквивалентно уравнению Фрэнка / Брамвелла Хилла: ^{[11] : 64}${\displaystyle {E_{\mathrm {inc} }}}$${\displaystyle h}$

Эти уравнения предполагают, что:

1. площадь сосуда практически не изменилась.
2. толщина стенок практически отсутствует.
3. изменение плотности незначительно или отсутствует (т. е. кровь считается несжимаемой).
4. ${\displaystyle \operatorname {d} \!v(\operatorname {d} \!r^{-1})\operatorname {d} \!x\cdot \operatorname {d} \!t}$ незначительно.

Изменение скорости пульсовой волны в системе кровообращения [ править ]

Поскольку толщина стенки, радиус и дополнительный модуль упругости варьируются от кровеносного сосуда к кровеносному сосуду, PWV также будет варьироваться между сосудами. ^[11] Большинство измерений СПВ представляют собой среднюю скорость по нескольким сосудам (например, от сонной артерии до бедренной артерии). ^{[ необходима цитата ]}

Зависимость скорости пульсовой волны от артериального давления [ править ]

PWV по своей сути зависит от артериального давления. ^[14] PWV увеличивается с давлением по двум причинам:

1. Артериальное соответствие ( ) уменьшается с увеличением давления в связи с криволинейной взаимосвязью между артериальным давлением и объемом.${\displaystyle \operatorname {d} \!V/\operatorname {d} \!P}$
2. Объем ( ) увеличивается с увеличением давления (артерия расширяется), напрямую увеличивая СПВ.${\displaystyle V}$

Экспериментальные подходы, используемые для измерения скорости пульсовой волны [ править ]

Для измерения СПВ можно использовать ряд инвазивных или неинвазивных методов. Вот некоторые общие подходы:

Использование двух одновременно измеренных кривых давления [ править ]

PWV, по определению, - это расстояние, пройденное ( ) пульсовой волной, деленное на время ( ) прохождения волны на это расстояние:${\displaystyle \Delta x}$${\displaystyle \Delta t}$

${\displaystyle \mathrm {PWV} ={\dfrac {\Delta x}{\Delta t}}}$,

на практике этот подход осложняется наличием отраженных волн. ^[11] Принято считать, что отражения минимальны во время поздней диастолы и ранней систолы . ^[11] При таком допущении, СПВ может быть измерена с использованием "основания" формы волны давления в качестве реперного маркера инвазивных или неинвазивных измерений; время прохождения соответствует задержке прибытия стопы между двумя точками на известном расстоянии друг от друга. Найти основание кривой давления может быть проблематично. ^[15]Преимущество измерения PWV между стопами заключается в простоте измерения, требующем регистрации только двух форм волны давления с помощью инвазивных катетеров или неинвазивно с использованием устройств обнаружения пульса, прикладываемых к коже в двух местах измерения, и рулетки. ^[16]

Использование давления и объема или давления и диаметра [ править ]

Это основано на методе, описанном Брамвеллом и Хиллом ^[17], которые предложили модификации уравнения Моэнса-Кортвега. Цитируя непосредственно, эти модификации были:

«Небольшое повышение давления может вызвать небольшое увеличение радиуса артерии или небольшое увеличение ее собственного объема на единицу длины. Следовательно »${\displaystyle \delta P}$${\displaystyle \delta y=y^{2}\delta P/(Ec)}$${\displaystyle y}$${\displaystyle \delta V=2\pi y^{3}\delta P/(Ec)}$${\displaystyle V}$${\displaystyle 2y/Ec=\operatorname {d} \!V/(V\operatorname {d} \!P)}$

где представляет собой толщину стенки (определенную, как указано выше), модуль упругости и радиус емкости (определенную, как указано выше). Это позволяет рассчитывать локальную СПВ с точки зрения или , как подробно описано выше, и предоставляет альтернативный метод измерения СПВ, если измеряются давление и размеры артерий, например, с помощью ультразвука ^{[18] [19]} или магнитно-резонансной томографии (МРТ). . ^[20]${\displaystyle c}$${\displaystyle h}$${\displaystyle E}$${\displaystyle y}$${\displaystyle r}$${\displaystyle {\sqrt {V\cdot dP/(\rho \cdot dV)}}}$${\displaystyle {\sqrt {r\cdot dP/\rho \cdot 2\cdot dr}}}$

Используя соотношение давление-скорость потока, соотношение давление-объемный расход или характеристическое сопротивление [ править ]

Молоток вода уравнение выражается либо в терминах давления и скорость поток, ^[21] давление и объемный расход, или характеристика импеданс ^[22] может быть использована для расчета локальных С:

${\displaystyle \mathrm {PWV} =P/\left(v\cdot \rho \right)=P/Q\cdot A/\rho =Z_{\mathrm {c} }\cdot A/\rho }$,

где - скорость, - объемный расход , - характеристическое сопротивление, - площадь поперечного сечения сосуда. Этот подход применим только тогда, когда отражения волн отсутствуют или минимальны, предполагается, что это имеет место в ранней систоле. ^[23]${\displaystyle v}$${\displaystyle Q}$${\displaystyle Z_{\mathrm {c} }}$${\displaystyle A}$

Использование соотношений диаметр-скорость потока [ править ]

Метод, связанный с методом «давление-скорость», использует диаметр сосуда и скорость потока для определения местного PWV. ^[24] Он также основан на уравнении гидравлического удара:

${\displaystyle dP_{\pm }=\pm \rho \cdot PWV\cdot dv_{\pm }}$,

и с тех пор

${\displaystyle dP_{+}+dP_{-}={\frac {2\cdot \rho \cdot PWV^{2}}{S}}\cdot (dS_{+}+dS_{-})}$,

где диаметр; тогда:${\displaystyle S}$

${\displaystyle PWV={\frac {S}{2}}\cdot {\frac {(dv_{+}+dv_{-})}{(dS_{+}+dS_{-})}}}$,

или с помощью инкрементного штамма обруча, ,${\displaystyle dS/S=d\ln S}$

PWV можно выразить через и${\displaystyle v}$${\displaystyle S}$

${\displaystyle PWV=\pm {\frac {1}{2}}\cdot {\frac {dv_{\pm }}{d\ln S_{\pm }}}}$,

поэтому построение графика против дает «lnDU-петлю», и линейный участок во время ранней систолы, когда предполагается, что отраженные волны минимальны, можно использовать для расчета PWV.${\displaystyle \ln S}$${\displaystyle v}$

Клиническое измерение скорости пульсовой волны [ править ]

Клинические методы [ править ]

Клинически СПВ можно измерить несколькими способами и в разных местах. «Золотым стандартом» оценки артериальной жесткости в клинической практике является cfPWV ^{[3] [4],} и были предложены руководящие принципы валидации. ^[25] Также популярны другие измерения, такие как плече-лодыжечная PWV и сердечно- лодыжечно -сосудистый индекс ( CAVI ). ^[26] Для cfPWV рекомендуется, чтобы время прихода пульсовой волны измерялось одновременно в обоих местах, а расстояние, пройденное пульсовой волной, рассчитывалось как 80% прямого расстояния между общей сонной артерией на шее и бедренной костью. артерия в паху. ^[3] Существует множество устройств для измерения cfPWV;^{[27] [28]} некоторые методы включают:

• использование датчика для регистрации времени прихода пульсовой волны на сонную и бедренную артерии.
• использование манжет, наложенных на конечности и шею, для осциллометрической регистрации времени прихода пульсовой волны.
• использование ультразвуковой доплеровской или магнитно-резонансной томографии для регистрации времени прихода пульсовой волны на основе формы волны скорости потока.

Были описаны новые устройства, в которых используются манжеты ^[29], датчики на кончиках пальцев ^[30] или специальные весы ^[31] , но их клиническое применение еще предстоит полностью установить.

Интерпретация [ править ]

Текущие рекомендации Европейского общества гипертонии гласят, что измеренная СПВ, превышающая 10 м / с, может считаться независимым маркером повреждения органа-мишени. ^[8] Однако использование фиксированного порогового значения PWV обсуждается, поскольку PWV зависит от артериального давления. ^[14] Высокая скорость пульсовой волны (PWV) также связана с плохой функцией легких. ^[32]

См. Также [ править ]

• Артериальная жесткость
• Артериальное давление
• Комплаенс (физиология)

Ссылки [ править ]