СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСУДИСТОГО РЕЗЕРВА ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ АРТЕРИЙ Российский патент 2001 года по МПК A61B8/00 A61B8/06 

Изобретение относится к области медицины - диагностике, и может быть использовано в кардиологии, неврологии, эндокринологии для оценки сосудистого резерва периферических артерий.

Известны способы оценки сосудистого резерва периферических артерий, заключающиеся в проведении: реовазографии [1, 2, 3], окклюзионной плетизмографии [4, 5, 6] , медикаментозных проб [7], коронарографии [8, 9, 10], ультразвуковой допплерангиографии [11, 12].

Однако реовазография, окклюзионная плетизмография имеют некоторые недостатки, заключающиеся в недостаточной точности и информативности. Существует трудность параметризации, подсчета и интерпретации показателей реограммы, присутствует фактор субъективности и косвенный характер оценки реографической волны [13, 14]. Некоторые авторы считают, что на данном этапе реовазография не позволяет получить адекватных данных ни о кровяном давлении, ни об упругих свойствах сосудов, ни об объемном кровотоке [15, 16, 17]. Методы реовазографии, окклюзионной плетизмографии не позволяют напрямую следить за изменением диаметра изучаемой артерии. Визуализировать диаметр исследуемой артерии можно при коронарографическом исследовании и ультразвуковой допплерангиографии. Следует отметить, что коронарографическое исследование - дорогостоящий, инвазивный и не всегда доступный метод, его проведение сопряжено с определенным риском и опасностью осложнений. Поэтому его нельзя применять для наблюдения за изменением сосудистого резерва под влиянием проводимых лечебно-профилактических мероприятий у больных и лиц, находящихся на доклинической стадии заболеваний. С этой целью все большее распространение получают ультразвуковые неинвазивные методы. Использование ультразвука высокого разрешения с эффектом Допплера позволило непосредственно измерять внутренний диаметр плечевой артерии и скорость кровотока, а также изучать изменение этих показателей при действии лекарственных препаратов (ацетилхолина, папаверина, ингибитора синтеза эндотелийрелаксирующего фактора N-монометил-L- аргинина, нитропруссида натрия и т.д.) [18]. Однако применение лекарственных препаратов для проведения функциональных проб сопряжено с рядом проблем, связанных с различной индивидуальной чувствительностью к препаратам, возможными аллергическими реакциями и т.д.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки периферического сосудистого резерва, заключающийся в исследовании эндотелийзависимой вазодилатации периферических артерий с использованием ультразвука высокой разрешающей способности [19].

Способ заключается в подсчете изменения диаметра и скорости кровотока в плечевой артерии при действии механического стимула. Механическим стимулом является временная окклюзия артерии с последующим измерением ее реакции на гиперемию. Действие стимулов изучается во время ультразвуковой визуализации. Изменение диаметра артерии выражают как процентное отношение полученного в результате механического воздействия диаметра к исходному. Кровоток вычисляют по скорости допплеровского потока и диаметру сосуда. Изменение пиковой систолической скорости кровотока подсчитывают, деля величину максимального кровотока, записанного в первые 15 с гиперемии, на величину исходного кровотока. Установлено, что у здоровых людей расширение сосуда при пробе с гиперемией составляет 10% и более [19], меньшая степень вазодилатации считается патологической реакцией.

Недостатком данного метода является односторонняя оценка сосудистой реактивности, а следовательно, недостаточная точность и информативность предлагаемого способа.

Новый технический результат - повышение точности, информативности и расширение области применения способа достигают применением нового способа оценки сосудистого резерва периферических артерий, заключающегося в ультразвуковой оценке способности плечевой артерии к эндотелийзависимой вазодилатации путем измерения изменения диаметра плечевой артерии и скорости кровотока в ней после пробы с гиперемией, причем дополнительно проводят пробу с гипервентиляцией и на 3-й, 5-й, 10-й минутах после гипервентиляции определяют также уменьшение диаметра плечевой артерии, объемную скорость кровотока, пульсовой и резистивный индексы, систолодиастолическое соотношение и рассчитывают индекс сосудистой реактивности по формуле

где ИСР - индекс сосудистой реактивности,
% констрикции - процентное отношение полученного диаметра плечевой артерии на пике пробы с гипервентиляцией на 5-й минуте к исходному,
% дилатации - процентное отношение полученного диаметра плечевой артерии на пике пробы с гиперемией на 75-й секунде к исходному
и при ИСР > 0,3 определяют патологическую сосудистую реактивность.

Новым в предлагаемом способе является то, что дополнительно проводят пробу с гипервентиляцией и на 3-й, 5-й, 10-й минутах после гипервентиляции определяют также уменьшение диаметра плечевой артерии, объемную скорость кровотока, пульсовой и резистивный индексы, систоло-диастолическое соотношение и рассчитывают индекс сосудистой реактивности по формуле

где ИСР - индекс сосудистой реактивности,
% констрикции - процентное отношение полученного диаметра плечевой артерии на пике пробы с гипервентиляцией на 5-й минуте к исходному,
% дилатации - процентное отношение полученного диаметра плечевой артерии на пике пробы с гиперемией на 75-й секунде к исходному
и при ИСР > 0,3 определяют патологическую сосудистую реактивность.

Способ осуществляют следующим образом.

Пробы проводят на безмедикаментозном фоне. В день исследования пациент не курит, не принимает лекарственных препаратов, тонизирующих напитков, прием пищи не ограничивается. До начала исследования пациент лежит на спине в покое не менее 10 минут. В исходном состоянии измеряют диаметр плечевой артерии, скорость артериального потока, объемные показатели кровотока, пульсовой и резистивный индексы. Диаметр плечевой артерии оценивают с помощью линейного датчика 7,5 МГц с фазированной решеткой ультразвуковой системы Acuson 128 ХР 10 (США) или другой системы с аналогичными техническим характеристиками. Плечевую артерию лоцируют на 3-15 см выше локтевого сгиба. Исследование проводят с синхронной записью ЭКГ в триплексном режиме (В-режим, цветное допплеровское картирование потока, спектральный анализ допплеровского сдвига частот).

После регистрации исходных данных для получения увеличенного кровотока вокруг предплечья ниже места локации артерии накладывают манжету сфигмоманометра и накачивают ее до давления 300 мм рт. ст. Продолжительность окклюзии составляет 5 минут. Редуцированный кровоток контролируют с помощью цветного допплеровского картирования. За 30 с до выпуска воздуха из манжеты, сразу после этого и в последующем каждые 15 с измеряют диаметр плечевой артерии, пиковую систолическую скорость, объемные показатели кровотока, пульсовой и резистивный индексы. Измерения прекращают на 120-й секунде от начала гиперемии.

Через 15 минут отдыха, после восстановления исходного диаметра артерии, записывают изображение плечевой артерии в покое. Затем проводят пробу с гипервентиляцией. Пробу выполняют в положении пациента лежа. Испытуемый выполняет интенсивные и глубокие дыхательные движения с частотой 40 в минуту до появления ощущения головокружения. До гипервентиляции, на 3-й, 5-й, 10-й минуте после нее регистрируют ЭКГ, измеряют диаметр артерии, пиковую систолическую скорость и объемную скорость артериального потока, пульсовой, резистивный индексы, систолодиастолическое соотношение.

Каждый показатель в исходном состоянии и после проведения проб анализируют в течение 3-х сердечных циклов по видеозаписи, полученные данные усредняют. Изменение сосудистого диаметра выражают как процентное отношение полученного в результате проведенных проб диаметра к исходному. Кровоток вычисляют по скорости допплеровского потока и диаметру сосуда. Индекс сосудистой реактивности рассчитывается по формуле

где ИСР - индекс сосудистой реактивности,
% констрикции - процентное отношение полученного диаметра плечевой артерии на пике пробы с гипервентиляцией на 5-й минуте к исходному,
% дилатации - процентное отношение полученного диаметра плечевой артерии на пике пробы с гиперемией на 75-й секунде к исходному.

Учитывая, что функциональное звено периферического сосудистого резерва характеризуется способностью сосудов изменять свой диаметр в ту и/или иную сторону под воздействием разных стимулов, мы считаем целесообразным, наряду с оценкой способности периферических артерий к дилатации, оценивать способность артерий к констрикторным реакциям, тем более, что при функциональной недостаточности способность артерий к вазоспастическим реакциям резко увеличивается [20]. Поэтому мы предлагаем для оценки периферического сосудистого резерва использовать не только пробу, предложенную D. Celermajer и соавт. [19], но и оценивать способность периферических артерий к вазоспастическим реакциям при помощи предлагаемого способа. А также использовать основные количественные показатели артериального кровотока (объемную скорость артериального потока, пульсовой, резистивный индексы, систолодиастолическое соотношение), т.к. перечисленные параметры косвенно свидетельствуют о снижении эластических свойств изучаемой артерии, повышении периферического сосудистого сопротивления, что напрямую связано с функциональным состоянием эндотелия и его участием в местных вазомоторных сосудистых реакциях. Для более полной количественной оценки функциональных возможностей артериального сосуда на фоне стрессового воздействия (гиперемия и гипервентиляция) мы предлагаем использовать индекс сосудистой реактивности, который рассчитывается как отношение констрикторного компонента к дилатационному в момент проведения функциональных проб.

По нашему мнению, комплексное изучение сосудистых реакций повысит точность и информативность выявления функциональных сосудистых расстройств, позволит уточнить и обосновать роль эндотелия в этом процессе и получить более полное представление о состоянии периферического сосудистого резерва у разных групп больных и здоровых людей.

Обзор клинического материала
К вышеизложенным выводам мы пришли на основе исследования, проведенного на 100 добровольцах, 25 из которых страдали ишемической болезнью сердца на фоне ангиографически верифицированного атеросклероза коронарных артерий (1-я группа, средний возраст 39,9±0,7 лет); 50 были практически здоровы, но имели различные факторы риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (2-я группа, средний возраст 24,2±0,6 лет); 25 были здоровы и не имели факторов риска (3-я группа, средний возраст 24,9±1,2 года). Критерием исключения из исследования являлась плохая визуализация плечевой артерии.

Математическую обработку всех полученных данных проводили с использованием методов вариационной статистики при помощи пакета прикладных программ "Statistica for Windows 95 ver 5.1,". Для каждого показателя и групп наблюдений вычислялись среднее значение, среднеквадратическое отклонение, ошибка среднеарифметической, коэффициент вариации. Определялся характер распределения значений переменных. При нормальном распределении использовался t критерий: парный - при изучении динамики показателей внутри групп и непарный - при сравнении независимых выборок.

По результатам оценки диаметра плечевой артерии, систолической и объемной скорости кровотока до проведения проб мы констатировали отсутствие достоверных различий по этим показателям между обследованными группами (таблица 1).

На пике пробы с гиперемией (75-я секунда) процент увеличения диаметра плечевой артерии к исходному (потокзависимая дилатация) от 3-й к 1-й группе снижался и имел достоверные различия при сравнении 1-й и 3-й, 2-й и 3-й групп. Показатели систолической скорости и объемной скорости кровотока в группах достоверно не отличались (таблица 1).

Таким образом, при одинаковом увеличении сдвигового стимула во всех группах эндотелийзависимая вазодилатация была достоверно ниже у лиц 1-й и 2-й групп.

После восстановления исходного диаметра плечевой артерии пациентам проводилась проба с гипервентиляцией. Установлено, что вызванная гипервентиляцией вазоконстрикция на пике пробы (5-я минута) протекала однотипно в 1-й и 2-й группах и была достоверно выше в сравнении с контролем (таблица 2).

На наш взгляд, было бы неверно впрямую связывать спазм артериальных сосудов на гипервентиляцию с функциональным состоянием эндотелия. Однако, учитывая достоверное различие в диаметре артерии при одинаковом изменении сдвигового стимула, можно с большей уверенностью говорить об участии "антиконстрикторного механизма" в процессах местной регуляции сосудистого тонуса [21], а также о его нарушении у молодых мужчин с факторами риска развития атеросклероза.

Ряд авторов объясняют вазоконстрикцию при гипервентиляции гиперсимпатикотонией, гипокапнией и дыхательным алкалозом [22, 23]. Что касается дыхательного алкалоза и гипокапнии, то их влияние доказано в отношении сосудов головного мозга и связано с особенностями регуляции их тонуса. В своем исследовании мы попытались оценить состояние вегетативной нервной системы во время проведения гипервентиляционной пробы при помощи кардиоинтервалографии. С этой целью до и после пробы у каждого обследуемого оценивались исходный вегетативный тонус и вегетативная реактивность. Полученные результаты (табл. 3) свидетельствуют о том, что более выраженную вазоконстрикцию при гипервентиляции у лиц 1-й группы нельзя объяснить избыточной активацией симпатического отдела вегетативной нервной системы по сравнению с группой контроля.

Для стандартизации количественной оценки проб с гиперемией и гипервентиляцией мы предлагаем использовать индекс сосудистой реактивности, который рассчитывается как отношение констрикторного компонента к дилатационному в момент проведения функциональных проб. Данный показатель в 1-й и 2-й группах был достоверно выше в сравнении с контролем и составил (1,25±0,41 усл. ед, 1,17±0,27 усл. ед, против 0,30±0,10 усл. ед., P < 0,05). Индекс сосудистой реактивности в нашем случае указывает на то, что в 1-й и 2-й группах имеется дисбаланс между депрессорными и прессорными сосудистыми реакциями в сторону преобладания последних в ответ на стрессовое воздействие.

В ходе анализа полученных результатов мы решили оценить влияние факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний на периферические сосудистые реакции. С этой целью обследованные нами лица были разделены по принципу наличия у них тех или иных факторов риска: 1 группа - 10 мужчин с гиперхолестеринемией, курением и избыточной массой тела; 2 группа - курящие мужчины (18 человек) с нормальной массой тела и показателями липидного спектра крови, 3 группа - 25 мужчин без факторов риска. Группы были сопоставимы по возрасту.

Анализ результатов показал, что на пике пробы с гиперемией потокзависимая дилатация от 3-й к 1-й группе снижалась (13,25±0,69%, 7,86±0,94%, 5,94±0,6% соответственно) и имела достоверные различия при сравнении 3-й и 1-й, 3-й и 2-й групп. Вызванная гипервентиляцией вазоконстрикция была достоверно выше в сравнении с контролем (3,35±0,96%) как в первой, так и во второй группе (6,02±1,23%, 8,01±0,78% соответственно). Полученные данные показывают, что существует взаимосвязь между местными вазомоторными реакциями и факторами риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Поскольку неизвестно, как велико влияние каждого взятого в отдельности фактора на ту или иную сосудистую реакцию, мы провели множественный регрессионный анализ на всей выборке, с целью ранжировать изучаемые факторы по силе их влияния на местную сосудистую реактивность. В математическую модель были включены независимые переменные, для которых наличие связи с выраженностью сосудистого ответа на стресс является более или менее обоснованным предположением (курение, гиперхолестеринемия, избыточная масса тела, артериальное давление, физическая активность). В качестве зависимой переменной, отражающей реакцию сосуда, мы взяли процент увеличения диаметра артерии на пике пробы с гиперемией и процент уменьшения диаметра на пике пробы с гипервентиляцией. Проведенный анализ показал, что из рассматриваемых факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний наибольшее влияние на величину эндотелийзависмой дилатации оказывает уровень холестерина в сыворотке крови. Наиболее значимыми факторами для вазоконстрикции были интенсивность и стаж курения.

Таким образом, результаты множественного регрессионного анализа подтверждают наши предположения о влиянии некоторых факторов риска атеросклероза на местные вазомоторные реакции.

Эффективность использования в практике предложенного способа оценки сосудистого резерва периферических артерий подтверждается его сравнением со способом-прототипом (таблица 4). Данные, приведенные в таблице, позволяют заключить, что предлагаемый способ оценки сосудистого резерва периферических артерий является более точным и информативным по сравнению со способом-прототипом для раннего выявления патологической сосудистой реактивности у практически здоровых лиц, в связи с тем, что частота выявления патологических сосудистых реакций при применении предлагаемого способа достоверно выше, чем при использовании способа-прототипа (57,3% против 81,3%, соответственно p < 0,05).

Описание клинического случая
Испытуемый А., 34 года
Жалоб не предъявляет. Из перенесенных заболеваний отмечает в детском возрасте периодические ангины, ОРЗ. В настоящее время считает себя практически здоровым.

Из анамнеза выявлено, что отец страдает сахарным диабетом-II тип, мать перенесла крупноочаговый инфаркт миокарда и аортокоронарное шунтирование. Сам испытуемый имеет избыточную массу тела, пограничное артериальное давление, длительный стаж курения. При объективном обследовании выраженной патологии внутренних органов выявлено не было.

На момент обследования артериальное давление 140/90 мм рт. ст., частота сердечных сокращений 68 в мин. Допплерэхокардиографическое обследование: патологических изменений не выявлено. При проведении ультразвуковой ангиографии плечевой артерии: визуализация удовлетворительная, исходный диаметр 0,51 мм. На пике пробы с гиперемией процент дилатации артерии составил 5,88. На 5-й минуте после гипервентиляции процент констрикции артерии составил 3,80. ИСР=0,65.

Испытуемому были даны рекомендации по первичной профилактике сердечно-сосудистых заболеваний. Через 6 месяцев он был вновь вызван для контрольного обследования.

При повторной беседе с испытуемым выявлено, что полученные рекомендации не были соблюдены, мужчина продолжает курить, прибавил в весе 5 кг, артериальное давление 140/85 мм рт. ст. При биохимическом анализе крови обнаружена гиперхолестеринемия.

На пике пробы с гиперемией процент дилатации артерии составил 5,33. На 5-й минуте после гипервентиляции процент констрикции артерии составил 7,80. ИСР = 1,33.

Таким образом, у пациента в динамике наблюдения отмечается нарастание нарушений сосудистой регуляции за счет увеличения констрикторного компонента при сохранении на прежнем уровне степени дилатации.

Из клинического примера видно, насколько важно изучение разнонаправленных реакций сосудистой стенки, т. к. изолированная оценка депрессорных сосудистых реакций не может в полной мере характеризовать состояние сосудистого резерва изучаемой артерии.

Предлагаемый способ может быть использован в кардиологии, неврологии, эндокринологии для оценки сосудистого резерва периферических артерий. По нашему мнению, комплексное изучение сосудистых реакций способствует повышению точности и информативности в оценке сосудодвигательных реакций периферических артерий, позволяет получить более полное представление о состоянии периферического сосудистого резерва у разных групп больных и у клинически здоровых людей с функциональными нарушениями сосудистой регуляции. Предлагаемый способ дает возможность серийного наблюдения за динамикой сосудистой реактивности, в частности, у представителей "группы риска" по развития сердечно-сосудистых заболеваний в ходе проведения мероприятий по их первичной профилактике на индивидуальном уровне.

Литература
1. Дмитриева Н. В. Симметрийный подход к анализу реовазограмм // Физиология человека. - 1993. -N 5.-С. 53- 64.

2. Зенков Л.P., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных болезней. - Медицина. -1991.- 640 с.

3. Савватеев К.Л., Пушкарь Ю.Т. Изучение фармакодинамики препаратов нитроглицерина методом тетраполярной реоплетизмографии пальца и импеданс - кардиографии у больных ишемической болезнью сердца. // Кардиология. - 1980. - N 12. -С. 89-92.

4. Живарев Г.А. Диагностические возможности окклюзионной плетизмографии при лечении больных облитерирующим атеросклерозом // Кровообращение. - 1988. - N 6. - С. 38-40.

5. Атьков О. Ю. Неинвазивные методы диагностики в практической кардиологии. // Тер. Архив. -1985. - N 9.- С. 4-8.

6. Мухарлямов Н.М., Сазонова Л.М., Пушкарь Ю.Т. Исследование периферического кровообращения с помощью автоматизированной окклюзионной плетизмографии. // Тер. архив. - 1981. -N 12.-С. 3-6.

7. Николаев К.Ю., Николаева А.А., Скворцова Ю.Н. Новые методические подходы к оценке сосудистого и гормонального баланса у лиц с артериальной гипертензией. // Кардиология. - 1998. - N 9.-С. 38-41.

8. Карпов P. С., Дудко В.А. Атеросклероз: патогенез, клиника, функциональная диагностика, лечение. - Томск: STT, 1998. - 656 с.

9. Yeung А.С., Vekshtein V.I., Krantz D.S. et al. The effect of atherosclerosis on the vasomotor response of coronary arteries to mental stress. // N. Engl. J. Med. - 1991. - V. 325. - P. 1551-1556.

10. Ludmer P.L, Selwin A.P., Shook T, L. et al. Paradoxial vasoconstriction induced by acetylcholine in atherosclerosic coronary arteries. N. Engl. J. Med. - 1986. -V. 315. - P.1046-1051.

11. Лелюк В. Г. , Лелюк С.Э. Ультразвуковая ангиология. - М.: Реальное Время, 1999.-288 с.

12. Ультразвуковая диагностика в абдоминальной и сосудистой хирургии. // Под ред. Кунцевич В.П.- Мн.: Кавалер Паблишерс. - 1999. - 256 с.

13. Лоллини В.А., Нацуменко А.А., Соболев С.М. О факторах, определяющих формирование реографической кривой. // Физиология человека. - 1987. -N 6.-С. 1006-1009.

14. Дмитриева Н.В. Симметрийный подход к анализу реовазограмм // Физиология человека. - 1993.- N 5.- С. 53-64.

15. Дмитриева Н. В. Симметрийный подход к анализу реовазограмм // Физиология человека. - 1993. - N 5.-С. 53-64.

16. Лоллини В.А., Нацуменко А.А., Соболев С.М. О факторах, определяющих формирование реографической кривой, // Физиология человека. - 1987. - N 6, - С. 1006-1009.

17. Соколова И.В., Яруллин X. X. Информативность метода двухкомпонентного анализа реограммы // Клин. Медицина. - 1983. - N 7. - С. 94-102.

18. Joannides R. , Richard V., Haefeli W.E. et al. // Hypertension. - 1995. - V. 26. - P. 327-331.

19. Celermajer D, S. , Sorensen K.E., Gooch V.M. et al. Non- invasive detektion of endothelial dysfunction in children and adults at risk of atherosclerosis. // Lancet. - 1992. - V. 340. - P. 1111-1115.

20. 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 1993,8:1-19.

21. Мелькумянц А. М., Балашов С.А., Картамышев С.П. Антиконстрикторный эффект чувствительности эндотелия к напряжению сдвига. // Физиол. журн. им. И. М. Сеченова, 1996. - Т. 82 - N. 4. - С 93-101.

22. Аронов Д.М., Лупанов В.П. Функциональные пробы в кардиологии. Лекция VI. Функциональные пробы с психоэмоциональным напряжением и дыхательные пробы. Кардиология 1996; 5:86-89. 23. Magarian G, Mazur D. The hyperventilation challenge test. Chest. 1991; Vol. 31; 1: 199-204.

Изобретение относится к медицине. Измеряют диаметр плечевой артерии и скорость кровотока в ней. Проводят пробу с гипервентиляцией. Повторно определяют диаметр плечевой артерии. Вычисляют процентное отношение полученного диаметра на пике пробы с гипервентиляцией на 5-й минуте (1) и на 75-й секунде пробы с гиперемией (II) к исходному. Определяют индекс сосудистой реактивности (ИСР) как отношение I к II. При значении ИСР более 0,3 определяют патологическую сосудистую реактивность. Способ позволяет получить более полное представление о состоянии периферического сосудистого резерва у разных групп больных и здоровых. 4 табл.

Способ оценки сосудистого резерва периферических артерий, заключающийся в ультразвуковой оценке способности плечевой артерии к эндотелийзависимой вазодилатации, путем измерения изменения диаметра плечевой артерии и скорости кровотока в ней после пробы с гиперемией, отличающийся тем, что дополнительно проводят пробу с гипервентиляцией с определением уменьшения диаметра плечевой артерии, рассчитывают индекс сосудистой реактивности по формуле

где ИСР - индекс сосудистой реактивности;
% констрикции - процентное отношение полученного диаметра плечевой артерии на пике пробы с гипервентиляцией на 5-й мин к исходному;
% дилатации - процентное отношение полученного диаметра плечевой артерии на пике пробы с гиперемией на 75-й с к исходному,
и при ИСР более 0,3 определяют патологическую сосудистую реактивность.