Что такое уровень пульсовой волны
Что такое уровень пульсовой волны
Гемодинамика обеспечивается регулярной систолической функцией сердца, определение состоятельности которой, в первую очередь, возможно при ультразвуковом исследовании (эхокардиографии). Весьма точную оценку систолической функции левого желудочка (ЛЖ) можно провести биплановым методом дисков (метод Симпсона) в 4-камерной и 2-камерной позициях [1, 2].
Кроме того, при допплеровской эхокардиографии возможно определение скоростных характеристик кровотока в выносящем тракте ЛЖ с расчетом интеграла линейной скорости кровотока (VTI, сумма всех значений линейной скорости в момент изгнания крови в аорту) [2].
В последние годы доступен эхокардиографический метод оценки локальной и глобальной функции ЛЖ путем определения подвижных точек (speckle tracking). Данный метод представляет собой оценку степени утолщения каждого сегмента миокарда в систолу (деформация миокарда ЛЖ). Как правило, указывается положительное значение показателя глобальной деформации миокарда, т.е. его модуль. В норме модуль глобальной деформации миокарда (Global Longitudinal strain — GLS) более 19. Значение GLS 15,9—19 рассматривается как умеренное снижение, а GLS ниже 15,9 — признак выраженной систолической дисфункции ЛЖ. При определении систолической функции ЛЖ с помощью метода speckle tracking отмечалось меньше ошибок по сравнению со стандартными методами расчета фракции выброса [1—6].
К другим методам оценки систолической функции ЛЖ можно отнести рентгенконтрастную вентрикулографию, позитронно-эмиссионную томографию, мультиспиральную компьютерную томографию, магнито-резонансную томографию (МРТ). Все эти методы имеют высокую точность в определении фракции выброса ЛЖ, оценке жизнеспособности миокарда и выявлении зон ишемии. «Золотым стандартом» в определении массы миокарда, сократимости сердца и оценке объемов камер является МРТ сердца. Указанные способы диагностики могут использоваться самостоятельно или совместно с трансторакальной эхокардиографией, повышают точность диагностики и в меньшей степени являются субъективными. Однако применение этих методов ограничено наличием ионизирующего излучения, необходимостью применения радиофармпрепаратов, высокой стоимостью оборудования, труднодоступностью и низкой пропускной способностью. В связи с этим указанные методики не могут быть использованы в качестве скрининговых [6—7].
Регулярное определение систолической функции сердца необходимо при любой кардиальной патологии, особенно у пациентов с сердечной недостаточностью или ишемической болезнью сердца. Кроме того, выявление изменений систолической функции миокарда крайне важно на фоне подбора и контроля лечения, реабилитации пациентов или при физической активности.
Известно, что характеристики пульсовой волны зависят от систолической функции миокарда, клапанной патологии, а также от состояния сосудистой стенки. Регистрируя пульсовую волну у пациента, мы имеем возможность определить состояние и динамику систолической функции сердца.
Регистрация пульсовой волны
Графически зарегистрировать пульс возможно с помощью методов сфигмографии или фотоплетизмографии с помощью механических или оптических датчиков.
В графике пульсовой волны выделяют восходящий участок — анакроту, инцизуру, дикротический подъем и катакроту (нисходящий участок кривой пульсовой волны). Растяжение стенки сосуда, возникающее вследствие повышения систолического давления, отражается на пульсовой волне в виде участка подъема — анакроты. Этот участок отображает временной интервал от начала периода изгнания крови из желудочков до достижения максимального давления в сосуде. В конце изгнания крови до закрытия полулунных клапанов происходит снижение давления в аорте, на кривой пульсовой волны регистрируется инцизура. Затем полулунные клапаны закрываются, кровь отражается от закрытых клапанов, и возникает повторная волна повышения давления (дикротический подъем или зубец). Время от момента снижения давления в артерии до минимального и восстановление исходного диаметра артерии отображается спадом пульсовой волны — катакрота [8].
Форма пульсовой волны индивидуальна и может помочь в оценке состояния сердечно-сосудистой системы. Она зависит от частоты пульса, состояния сосудистой стенки, диаметра сосудов и многих других показателей. По данным сфигмограммы можно определить продолжительность сердечного цикла, частоту и ритм сердечных сокращений. Продолжительность анакротического подъема и инцизуры отражает длительность периода изгнания крови, а также помогает определить скорость изгнания, состояние аорты и полулунных клапанов. По наклону анакроты можно рассчитать скорость пульса. Также, анализируя пульсовую волну, можно выявить начало диастолы желудочков (это соответствует возникновению инцизуры) и фазы изометрического расслабления желудочков (отражается появлением дикротического подъема) [9].
При наличии повышенного периферического сопротивления кривая пульсовой волны расценивается как pulsus tardus. Отмечается пологий, неровный подъем и «позднее систолическое выпячивание» (вершина кривой смещена к окончанию систолы). Такая форма кривой пульсовой волны может наблюдаться при развитии атеросклероза стенок сосудов, гипертонической болезни, а также у пациентов с аортальным стенозом.
При сниженном периферическом сопротивлении и высоком систолическом выбросе, что отмечается, например, у пациентов с недостаточностью аортального клапана, пульсовая волна имеет форму pulsus celer. При этом регистрируются крутой подъем, резкое снижение пульсовой волны и маловыраженная инцизура.
Необходимо также отметить, что при сниженной эластичности сосудистой стенки инцизура располагается ближе к вершине кривой. При вазодилатации она, напротив, расположена в пределах нижней половины сфигмограммы. К патологическим признакам кривой пульса относятся наличие у вершины добавочных волн (симптом «петушиного гребня»), регистрация более пологой катакроты по сравнению с анакротой, наличие на восходящей части «ступеньки», маловыраженный дикротический зубец, увеличенная продолжительность анакротической фазы. Различные исследования показали, что патологические признаки пульсовой волны соотносятся с различными заболеваниями. Так, например, отсутствие дикротического подъема на кривой сфигмограммы наблюдается при гипертонической болезни и атеросклерозе [10, 11].
Скорость распространения пульсовой волны (СРПВ) помогает оценить функционирование сосудистой системы, тонус сосудов, влияние лекарственных средств на сосудистую стенку. СРПВ изменчива и зависит от множества факторов, таких как строение сосуда, его диаметр, жесткость стенки, возраст, уровень АД, ЧСС и ряда других [12].
Как показало Роттердамское исследование, СРПВ является прогностическим фактором ИБС и инсульта. При увеличении СРПВ отмечалось достоверное повышение риска сердечно-сосудистых событий [13].
Измерение СРПВ является методом исследования упруговязких свойств сосудистой системы. Данные свойства зависят от морфологии стенки сосуда, возраста и других индивидуальных особенностей пациента. По мнению ряда авторов, СРПВ увеличивается с возрастом. Кроме того, СРПВ различается для артерий эластического и мышечного типа. Считается, что СРПВ у здоровых людей колеблется в пределах 500—700 см/с для сосудов эластического типа и 500—800 см/с для сосудов мышечного типа. Для оценки СРПВ датчики пульса устанавливают на лучевую, сонную и бедренную артерии и одновременно проводится запись сфигмограмм. В дальнейшем производится расчет СРПВ с использованием длины артерии между датчиками пульса по специальным формулам [11].
Измерение СПРВ считается «золотым стандартом» для оценки жесткости сосуда, потому что на данный момент имеется большая доказательная база, подтверждающая этот аспект. Кроме того, оценка СРПВ является доступным методом в техническом плане. СРПВ — важный биомаркер сосудистого повреждения, который может помочь в определении общего сердечно-сосудистого риска [15].
Определение СРПВ проводят, используя метод фотоплетизмографии. В основе плетизмографии лежит принцип изменения объема ткани в зависимости от кровенаполнения. Плетизмография применяется для получения данных минутного объема кровообращения. Объем ткани является постоянным, а объем крови, заполняющей ткань, меняется с каждой фазой сердечного цикла. Запись кривой плетизмографии (плетизмограммы) проводится специальными приборами — плетизмографами. Различают водяные, электро- и фотоплетизмографы. Такое устройство имеет специальный датчик и плетизмографический рецептор. При фотоплетизмографии регистрируется оптическая плотность ткани. На участок ткани, который исследуется, воздействует инфракрасный свет, который затем поступает в фотопреобразователь. Интенсивность сигнала зависит от объема крови в данном участке ткани. Сигнал, получаемый в результате фотопреобразования, называется фотоплетизмограммой [15,16].
Параметры пульсовой волны в оценке систолической функции сердца
В ряде работ рассматривали отношение скорости пульсовой волны к глобальной продольной деформации при гипертонической болезни. Отношение скорости пульсовой волны к глобальной продольной деформации (PWV/GLS) было ниже у гипертоников (n=299), чем в контрольной группе (–0,61±0,21 против –0.45±0,11 м/с, р 
Персональный электрокардиограф CardioQVARK.
CardioQVARK — персональный электрокардиограф, подключаемый к смартфону с установленным программным обеспечением. Система позволяет записывать сигнал ЭКГ с пальцев рук (I стандартное отведение ЭКГ), а также с отведений II, III, aVR, aVL, aVF, V5 с помощью подключаемых электродов. Кроме того, датчики CardioQVARK непрерывно регистрируют фотоплетизмографическое изображение пульсовой волны, синхронизированное с циклами ЭКГ. Представляется возможность регистрации сердечного ритма, оценки динамики ЭКГ в указанных отведениях и определения параметров пульсовой волны.
Крайне интересным представляется расчет времени между деполяризацией миокарда (зубец R) и пиком пульсовой волны. Такой показатель потенциально может ассоциироваться с эффективностью ответа миокарда на возбуждение и временем, необходимым для достижения пульсовой волной дистального капиллярного русла (на пальцах рук). Нами начато исследование для анализа роли различных параметров пульсовой волны в совокупности с записью ЭКГ в оценке гемодинамических показателей.
На основании проведенных исследований следует отметить высокую точность системы CardioQVARK в определении эпизодов фибрилляции предсердий (чувствительность 98%, специфичность 91%), анализе длительности интервала QT (точность в сравнении с 12-канальной ЭКГ — 99%), выявлении патологической волны Т (чувствительность 90%, специфичность 75%), а также при регистрации нарушений атриовентрикулярной проводимости (чувствительность 79%, специфичность 99%). Такие данные обосновывают целесообразность дальнейших исследований с применением системы CardioQVARK [20—23].
Заключение
Параметры пульсовой волны зависят как от состояния сосудов, так и от систолической функции ЛЖ, патологии клапанного аппарата и иной структурной патологии сердца. Оценка систолической функции ЛЖ с помощью параметров пульсовой волны позволила бы улучшить скрининг сердечно-сосудистых заболеваний и повысить доступность обследования. На нашей кафедре начата работа по сравнению параметров пульсовой волны с одновременной записью ЭКГ с комплексными показателями систолической функции ЛЖ при эхокардиографии.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Пульсовая волна: как измерить молодость сосудов?
С возрастом артерии становятся более жесткими, и кровь бежит по ним с большей скоростью, что механически повреждает стенки сосудов и органы. Но эти изменения можно замедлить
Эта статья специалиста по биостатистике Александра Фединцева была опубликована на сайте объединения RLE — исследовательской группы, изучающей методы радикального продления жизни. Мы приводим материал с некоторыми сокращениями и разъяснениями. Александр называет себя «биотюнером» — человеком, пытающимся с помощью разного рода интервенций улучшить те или иные показатели своего организма, противопоставляя таких людей биохакерам, к которым он относит «ученых-любителей, ставящих эксперименты по генному редактированию, вживлению имплантов» и т.д., а вовсе не поклонников БАДов.
Важнейший показатель, отражающий старение сердечно-сосудистой системы — жесткость и эластичность сосудов. Еще когда я работал над методом определения биологического возраста, я увидел насколько хорошо параметры эластичности сосудов — индекс аугментации, скорость распространения пульсовой волны — коррелируют с возрастом. Эти параметры наряду с толщиной комплекса интима-медиа сонных артерий (толщина стенок артерий, измеряемая при помощи УЗИ. — Reminder) и степенью их стеноза вошли в состав итоговой модели, которая давала ошибку в определении хронологического возраста всего лишь порядка 6 лет. Более того, гипертоники и диабетики были, в среднем, на несколько лет старше своего паспортного возраста, что дополнительно подтверждало: модель не просто предсказывает паспортный возраст, а, скорее, отражает индивидуальную скорость старения.
Степень эластичности сосудов косвенно оценивают при помощи особого показателя: скорости распространения пульсовой волны (СРПВ). Если совсем грубо, да простят меня специалисты, то это скорость, с которой путешествует порция крови, вытолкнутая сердцем во время сокращения (систолы) желудочков. Как правило, речь идет о скорости распространения пульсовой волны в аорте. Почему именно там, я расскажу чуть позже.
Немного теории
Скорость распространения пульсовой волны в аорте — сильный предиктор будущих сердечно-сосудистых катастроф (например, инфаркта или инсульта), а также смертности от всех причин: увеличение СРПВ на 1 м/с, начиная примерно с 8 м/с, связано с увеличением риска сердечно-сосудистых катастроф на 14%, увеличением смертности от сердечно-сосудистых заболеваний на 15% и увеличением риска смерти от всех причин на 15% [источник]. Кто-то может спросить, не имеем ли мы тут дело с простой корреляцией? По крайней мере, одно свидетельство причинно-следственной связи есть: в исследовании пациенты с гипертонией, которым удалось помимо давления снизить еще и СРПВ, жили дольше.
Также СРПВ сильно связана с работой мозга: ученые наблюдали 4,5 года за 375 пожилыми людьми с легкой когнитивной дисфункцией. К концу исследования у 105 человек (28%) развилась деменция, причем у большинства из них СРПВ на начало исследования была очень высокой, а, следовательно, их сосуды были жесткими и неэластичными. Ученые подсчитали, что увеличение СРПВ на 2,2 м/с повышает риск развития деменции на треть. Взгляните на иллюстрацию:
Более чем у половины участников исследования с СРПВ > 13 м/с развилась деменция спустя 6 лет с начала эксперимента, в то время как у лиц с СРПВ
Интересно, что только жесткость артерий, а не наличие бляшек или толщина комплекса интима-медиа, была связана с бо́льшим риском деменции. Это говорит о том, что жесткость артерий весьма вероятно может быть причиной когнитивных нарушений. Более того, мы неплохо понимаем какие именно механизмы за этим стоят.
Эластичная, не слишком жесткая аорта выполняет важнейшую функцию —демпферную: сердце выбрасывает кровь из левого желудочка с большой силой, а аорта за счет эластической деформации смягчает этот выброс и в целом делает поток крови более ровным. Если демпферные свойства аорты нарушаются из-за потери эластичности и увеличения жесткости, то сильно страдают мелкие сосуды, пронизывающие все органы нашего тела. Ухудшается кровоснабжение всех органов, что закономерно приводит к проблемам. Вероятно, поэтому жесткость сосудов и связана с увеличением риска деменции.
Кроме того, жесткие сосуды — один из ведущих факторов развития атеросклероза: жесткий матрикс (межклеточное наполнение в тканях. — Reminder) сосудов способствует росту проницаемости их внутренних поверхностей, что приводит к накоплению в стенках сосудов холестерина, миграции лейкоцитов, воспалению и формированию бляшек. Также более жесткие артерии повышают нагрузку на сердце: они увеличивают скорость распространения пульсовой волны, с какого-то момента скорость пульсовой волны вырастает настолько, что успевает отразиться и вернуться назад еще до того как левый желудочек закончил сокращение. Это приводит к еще большей нагрузке на левый желудочек, его гипертрофии и, в конечном итоге, к сердечной недостаточности.
Теперь ответим на вопрос почему скорость распространения пульсовой волны измеряется именно в аорте? Все дело в том, что существует три типа артерий:
Эластический тип — аорта, крупные артерии. В стенке такой артерии преимущественно эластические волокна, мышечных элементов практически нет.
Переходный тип — артерии среднего диаметра. В стенке и эластические волокна, и мышечные элементы.
Мышечный тип — артериолы, прекапилляры. В стенке преимущественно мышечные элементы.
Именно аорта, как самая крупная эластическая артерия, к тому же непосредственно связанная с левым желудочком, служит основным буфером для пульсовой волны. Жесткость же мышечных артерий (например, в руке) особой роли не играет.
Почему сосуды теряют эластичность с возрастом?
Основной причиной потерей эластичности сосудов с возрастом является деградация одного из самых долгоживущих белков в нашем теле — эластина. Как следует из названия, эластин обеспечивает эластичность сосудов, то есть — способность восстанавливать исходную форму после деформации. Эластин практически перестает обновляться с самого раннего детства, а то, что не обновляется, неизбежно накапливает повреждения и теряет свои свойства. По некоторым оценкам, именно потеря эластичности сосудов задает верхний предел продолжительности жизни человека в 120 лет.
Из-за чего разрушается эластин? В первую очередь речь идет о механическом разрушении: сердце сокращается в среднем 100 000 раз в день, 35 миллионов раз в год, а за жизнь оно совершает около 2,5 миллиардов сокращений. Мало какой из известных на сегодняшний день материалов может выдержать такое количество циклов растяжения-сжатия.
Разрушенный эластин замещается другим белком — коллагеном. Коллаген менее эластичный. К тому же, со временем он становится еще более жестким из-за гликирования и образования поперечных сшивок. (О гликировании и сшивках можно подробно почитать в нашей статье, см. пятый раздел. — Reminder) Ну а завершает превращение эластичных сосудов в «жесткие трубы» их кальцификация.
Что с этим делать?
Одним из самых эффективных средств, возвращающим сосудам молодость и эластичность, служит низкодозовая комбинация флувастатин + валсартан, (Средство, снижающее уровень холестерина в крови, и средство от повышенного давления. Препараты могут вызывать побочные эффекты. Мы не рекомендуем принимать никакие лекарственные средства без консультации у врача. — Reminder) Так, например, всего месяц приема этой комбинации мужчинами, перенесшими инфаркт миокарда, привел к тому, что СРПВ снизилась с 8,4 м/c до 7,2 м/c. Эффект сохранялся даже спустя три месяца после прекращения приема комбинации. Похожие результаты были получены в исследовании на здоровых добровольцах.
Потенциально увеличить эластичность сосудов (или замедлить ее потерю) могут следующие интервенции:
(Прием биодобавок и витаминов также может привести к нежелательным побочным эффектам. Рекомендуем предварительно проконсультироваться с врачом. — Reminder)
Методы измерения
Различные методы определения СРПВ: от прямого инвазивного, до косвенных
«Золотой стандарт» измерения на сегодняшний день — каротидно-феморальная СРПВ, которую, например, регистрирует прибор SphygmoCor. Каротидно-феморальную СРПВ измеряют, закрепляя один датчик на сонной артерии (каротидной), а второй — на бедренной (феморальной). Время между срабатыванием первого и второго датчика примерно соответствует времени прохождения пульсовой волны по аорте — см. рисунок выше, второй блок слева.
Длину аорты оценивают сантиметровой лентой, что вносит ошибку, — именно поэтому даже SphygmoCor не идеально коррелирует с инвазивным методом — крайним левым на рисунке. (Исследование показывют, что небольшой прибор PulsePen дает лучшие результаты, чем SphygmoCor, однако если последний можно найти в Москве хотя бы в паре учреждений, то PulsePen редко у кого есть.)
Бытовые приборы
Есть ли приборы для личного использования? Вообще, следует помнить, что измеренная даже самым качественным аппаратом СРПВ имеет довольно большой разброс. Вы можете получить плохой результат, пропить какой-нибудь БАД, а через пару недель при повторном измерении заметить улучшение и сделать неверный вывод о том, что биодобавка омолодила вам сосуды. В действительности же с высокой вероятностью снижение СРПВ могло произойти чисто случайно в результате статистического феномена под названием «регрессия к среднему». Чтобы минимизировать риск ложного вывода, необходимо перед любыми экспериментами многократно измерять СРПВ, чтобы понять распределение этой величины: чему равно среднее, медиана и т.д. Конечно, полностью исключить воздействие внешних факторов невозможно, но данный подход все же намного лучше чем ничего.
А теперь давайте рассмотрим бытовые приборы, которые по заверениям производителей, способны измерять скорость пульсовой волны.
Начнем с iHeart ($195) — он состоит из измерительного прибора и приложения для iOS и Android. Сам прибор представляет из себя пульсоксиметр, который передает данные по Bluetooth. Принцип действия основан на анализе формы пульсовой волны, которая коррелирует с возрастом и, по идее, должна также коррелировать со скоростью пульсовой волны.
Измерение выполняется так: вы надеваете приборчик на палец, устанавливаете соединение с помощью программы на смартфоне (здесь у меня лично постоянно возникают проблемы, приходится коннектиться по много раз), затем iHeart снимает показатели в течении 30 секунд и после этого выдает отчет. Сама процедура довольно удобна, но возникает вопрос: а достаточно ли у маленького устройства точности, чтобы заменить громоздкие профессиональные приборы? Посмотрим на график:
Сравнение показателей SphygmaCor (по горизонтали) и iHeart. Источник: https://goiheart.com/faq/#faq-science
Я бы не сказал, что это хорошая корреляция, хотя разработчики iHeart утверждают, что она неплохая, — примерно 0,6. И это вполне соотносится с данными исследования точности различных методов определения СРПВ: метод, каким iHeart определяет СРПВ очень похож на Cuff-based methods (верхний рисунок, крайний блок справа). Cuff-based methods имеют довольно слабую корреляцию и с инвазивным методом измерения СРПВ и с методами «золотого стандарта». Зато они сильно коррелируют с возрастом, так что именно измерениям возраста, который выдает iHeart, есть определенное основание доверять. Еще к плюсам прибора стоит отнести то, что он также определяет насыщение крови кислородом, что в ковидную эпоху трудно переоценить.
Withings Body Cardio ($150) — «умные» весы, которые в дополнение к стандартным показателям (масса, мышечная масса, жировая масса и т.п.) умеют измерять еще и СРПВ.
Принцип действия Withings Body Cardio (подробно описан тут): устройство сопоставляет баллистокардиограмму и импедансную плетизмограмму и получает время прохождения пульсовой волны. Поделив расстояние, оцениваемое, исходя из роста, на время прохождения, выводится скорость пульсовой волны.
Однако оценка длины пройденного пульсовой волной пути по росту, конечно же вносит погрешность:
Коэффициент корреляции полученного значения с «золотым стандартом» превышает 0,7, что достаточно неплохо, но не идеально. В принципе, для небольших значений СРПВ согласие между двумя методами весьма неплохое. В большинстве случаев разброс составляет менее 1,5 м/с (синие линии). В другом исследовании корреляция со SphygmoCor была равна 0,76, что свидетельствует о воспроизводимости результатов.
Время измерения СРПВ у весов меньше чем у iHeart. Они автоматически распознают до 8 пользователей, довольно точно и стабильно измеряют массу тела, а вот надежно измерить процент жира, увы, не получится: у меня результаты в течение дня варьируются на 2 процентных пункта (это более 10%!). И это не только мой личный опыт: исследование на двух десятках добровольцев показало, что результаты измерения жировой массы этим прибором имеют очень слабую корреляцию (r = 0,14) с референсным методом (Bod Pod). Это же исследование выявило интересный нюанс: Body Cardio систематически занижали СРПВ на 0,7 м/с, что может быть проблемой в случае однократного измерения, но не так страшно, если их использовать для контроля эффективности интервенций в течении длительного времени.
Заключение
Обратите внимание на замеры, сделанные этими приборами в одно и то же время:
На первый взгляд, устройства показывают совершенно разные цифры. Однако если посчитать возраст по СРПВ полученной при помощи весов Withings Body Cardio (воспользовавшись, например, моим калькулятором), и сравнить его с возрастом, который показывает iHeart, то получим довольно близкие значения: 25,4 года против 24 лет. Так что, я бы ориентировался именно на показатель возраста, который выдает iHeart, а СРПВ (PWV), которую выдают умные весы Withings Body Cardio, переводил бы в биологический возраст при помощи калькулятора по ссылке выше.
Исходя из личного опыта использования могу сказать, что весы выдают гораздо более стабильные измерения жесткости сосудистой стенки (и, соответственно, сосудистого возраста). Показания же iHeart могут отличаться лет на 10 в течении одного дня. Хотя если сделать много измерений и усреднить, то полученный сосудистый возраст совпадает с тем, что выдают весы, если ввести значение PWV в наш калькулятор.
iHeart удобно брать с собой в поездку, зато весы Body Cardio интегрируются с другими девайсами Withings и в одном приложении можно иметь исчерпывающую информацию о себе. Одним словом, весы, на мой взгляд, выигрывают, если бы не одно но: на территории России функция измерения скорости пульсовой волны не работает. Надеюсь, что ее в скором времени включат. Ну а пока российским биотюнерам остается уповать на iHeart.