Артеріальна гіпертензія (АГ) залишається одним із найбільш поширених неінфекційних захворювань у всьому світі. В Україні від АГ страждає 12–13 млн дорослого населення [12]. Саме ця патологія є найбільш частою причиною розвитку гострих порушень мозкового кровообігу, частота випадків яких в Україні становить близько 300 на 100 тис. населення, що, в свою чергу, призводить до інвалідизації та значних економічних втрат як у державному масштабі, так і для кожного пацієнта зокрема [12]. Набагато ефективніше попереджати такі тяжкі ускладнення за допомогою своєчасного виявлення та лікування АГ у популяції. Повідом–ляється, що минулого року 44 % смертей в Україні відбулося внаслідок інсульту [12]. Саме тому в кардіології особливу увагу приділяють найбільш економічно вигідним методам, які дозволили б забезпечити максимально інформативну діагностику якомога більшій кількості пацієнтів.
У багатьох клінічних випадках ми не можемо прогнозувати перебіг АГ у кожного конкретного пацієнта. Тому стратифікація ризику у пацієнтів із АГ та попередження розвитку незворотного ураження органів-мішеней, фатальних серцево-судинних подій сприяло перегляду рекомендацій і клінічних настанов, доповнивши і розширивши їх сучасними методами діагностики. А тому варто зупинитися окремо на одному з них, що надає унікальну клінічну інформацію щодо раннього ураження органів-мішеней і дозволяє більш чітко оцінити ризик серцево-судинних ускладнень.
Рутинне вимірювання артеріального тиску (АТ) у клінічній практиці налічує вже декілька століть і використовується майже в незміненому вигляді. 15 грудня 1896 року в туринській газеті Gazzetta medica di Torino була опублікована стаття «Un nuovo sfigmomanometro», в якій автор S. Riva-Rocci описав оригінальний метод неінвазивного вимірювання АТ за допомогою ртутного сфігмоманометра своєї конструкції. В 1905 році військовий лікар із Санкт-Петербурга Н.С. Коротков, використовуючи сфігмоманометр Ріва-Роччи, запропонував аускультативний метод визначення рівня систолічного і діастолічного артеріального тиску (САТ і ДАТ). Ця методика навіть через 100 років є основною скринінговою процедурою в рутинній клінічній практиці всіх країн світу. Більше того, вона залишається еталоном, за яким тестуються інші прилади (протоколи AAMI/ANSI (Американської асоціації удосконалення медичної апаратури) і BHS (Британського товариства гіпертензії)) [1].
Проте згодом стало очевидним, що звичайне вимірювання АТ за допомогою механічного або електронного тонометра призводить до недооцінки деяких клінічних параметрів, що може, в свою чергу, призвести до виникнення помилок у постановці діагнозу. Ці знахідки спонукали вчених до вивчення структури артерій і розробки методів оцінки пружно-еластичних властивостей артерій. У 1951 році W. Schroeder описує «простий», за його словами, апарат, що може ампліфікувати сигнал коливання тиску в артеріях та провести реєстрацію пульсової хвилі [10], і вже в 1952 році M. Fuchs описує зміни швидкості поширення пульсової хвилі (ШППХ) у здорових і пошкоджених артеріях [5]. На початку XXI ст. методики реєстрації швидкості поширення пульсової хвилі з метою оцінки пружно-еластичних властивостей артерій набувають найбільшого поширення, і вже у 2007 р. дослідження ШППХ в артеріях еластичного типу з’являються у рекомендаціях Європейського товариства з гіпертензії [8].
Поштовхом до розробки технологічних засад методу контурного аналізу пульсової хвилі стали експерименти, що проводилися в середині ХХ ст. із використанням сфігмографії та сфігмоманометрії. Зокрема Barnett та співавтори проводили одночасну реєстрацію хвиль зміни діаметра артерії та зміну тиску в ній [2]. Виявилося, що в нормі коливання стінки артерії відбуваються майже однаково до фаз змін тиску, оскільки стінка артерії поводить себе як абсолютно пружний матеріал, практично не виявляючи гістерезису, що обумовлене її еластичними властивостями. Тому використання лінійної теорії пружності з метою дослідження коливання стінок артерій виправдано, оскільки властивості стінки характеризуються постійним модулем пружності Е [7]. У 1960-х роках з’явилася ідея математичного визначення за контуром результуючого пульсового сигналу рівнів систолічного та діастолічного тиску в аорті шляхом калібрування розрахунків за рівнем брахіального АТ. У результаті численних математичних розробок, що згодом було валідовано під час клінічних випробувань, вдалося розробити генералізовану трансферну функцію, яку покладено в основу принципу неінвазивного вимірювання центрального АТ у багатьох приладах [3]. Розглянемо основні показники, які можна отримати за допомогою контурного та швидкісного аналізу пульсової хвилі.
А) Що таке центральний артеріальний тиск і жорсткість артерій?
Лівий шлуночок здорової людини при скороченні виштовхує кожен раз приблизно однакову кількість крові, навіть при умові коливання рівня АТ, а отже хвилі викиду будуть завжди майже однаковими. Якщо відбита хвиля повертається в систолу лівого шлуночка, це призводить до підвищення тиску, проти якого лівий шлуночок виганяє кров із камери. Розуміння цього механізму, так само, як і визначення величини систолічного та діастолічного АТ в аорті шляхом реєстрації пульсового сигналу, допомагає провести аналіз взаємодії викиду лівого шлуночка та зростання АТ. Ці параметри можливо отримати за допомогою аналізу контура пульсового сигналу.
З цією метою і було розроблено прилади, в основу роботи яких покладено реєстрацію актуального пульсового сигналу на променевій артерії із використанням трансферної функції та визначення значень центрального АТ. У стандартну трансферну функцію закладено, що контур пульсової хвилі аорти приймається за вхідний сигнал, а контур пульсової хвилі на променевій артерії — за вихідний. Якщо ж модифікувати цю функцію, застосовуючи математичне моделювання, отримаємо, що контур пульсової хвилі на променевій артерії буде вхідним сигналом, а контур пульсової хвилі аорти — вихідним [11].
На практиці реєстрацію контура пульсової хвилі технічно реалізовували шляхом апланаційної тонометрії за допомогою датчиків, що здатні оцінювати тиск на них та перетворювати його на електричний, а потім — на цифровий сигнал, який згодом оператор бачить на екрані монітора у вигляді контура пульсової хвилі. Ці датчики є двох типів — мембранні (апарат Complior) та п’єзоелементи (апарат SphygmoCor). Останній прилад на сьогодні визнано золотим стандартом неінвазивної оцінки рівня АТ в аорті. Проте обидва ці апарати не сертифіковані для клінічного використання ні в світі, ні в Україні. Більше того, у нашій країні вони доступні лише у лічених центрах, де отримані дані використовують здебільшого з науковою метою.
Скорочення лівого шлуночка формує хвилю тиску, що прямує від серця до периферії та називається прямою пульсовою хвилею. Більш дистально починається розгалуження артерій, зменшується їх діаметр, що зумовлює периферичний опір тиску та провокує відбиття пульсової хвилі і повернення її назад в аорту. Ця хвиля тиску називаєтсья відбитою; вона зумовлює додаткове підвищення аортального тиску. Ці параметри можливо отримати із реєстрації контура пульсового сигналу, а саме — перший систолічний пік Р1, систолічний пік Р2, відносна різниця між ними в умовах приросту тиску внаслідок відбиття пульсової хвилі, рівень тиску наприкінці систоли та відносна площа під кривою під час систоли та діастоли (рис. 1) [11].
Загалом результуючий контур пульсової хвилі в аорті можливо віднести до одного із трьох типів — А, В та С [9], які залежать від різного ступеня відбиття пульсової хвилі при зміні пружно-еластичних властивостей артерій. Ці зміни виникають фізіологічно з віком або внаслідок патології, як, наприклад, АГ, цукровий діабет або ж гіперхолестеринемія.
Тип А. Ранній систолічний підйом, пізній систолічний пік, позитивний тиск аугментації.
Тип В. Нульовий тиск аугментації.
Тип С. Піковий тиск збігається із піковим потоком, пізній систолічний підйом, відсутній тиск аугментації, негативний аугментаційний індекс.
Рівень аортального тиску прямо залежить від жорсткості артерій та окремих анатомічних особ–ливостей (наприклад, високий зріст або ампутація нижніх кінцівок). Адже рівень АТ в аорті є результатом накладання двох хвиль тиску — прямої та відбитої. У нормі у систолі лівого шлуночка утворюється пряма хвиля тиску, що прямує до периферії. Далі пульсова хвиля, зустрівшись із супротивом периферичного артеріального русла, відбивається і прямує назад в аорту. Усі точки за ходом артеріального дерева, де відбувається відображення пульсової хвилі, позначаються збиральним терміном «точка відбиття». Локалізація «точки відбиття» пульсової хвилі залежить від пружно-еластичних властивостей артерій. У нормі відбита хвиля повертається в аорту із запізненням. При збільшенні жорсткості артерій «точка відбиття» присувається ближче до аорти, а отже і відбита хвиля повернеться раніше, збільшуючи при цьому рівень АТ в аорті. Величина збільшення (аугментація) центрального систолічного АТ відбитою хвилею тиску називається тиском аугментації. А частка цього тиску у загальному рівні центрального систолічного АТ виражається у відсотках і називається індексом аугментації. Проте зростання центрального АТ внаслідок повернення пульсової хвилі залежить не лише від стану артерій та розташування «точки відбиття», але і від частоти серцевих скорочень: при зниженні частоти пульсу, навіть при нормальному стані артерій, відбита хвиля тиску може встигнути повернутися у систолу лівого шлуночка. З цієї причини було запропоновано так званий індекс аугментації, стандартизований до частоти серцевих скорочень (ЧСС) 75 уд/хв, який є більш точним показником, що дозволяє усунути вплив частоти серцевих скорочень на визначення ступеня аугментації (рис. 2).
/37-1.gif)
Вважається, що в популяції оптимальним рівнем центрального САТ є його величина < 110 мм рт.ст. (ближче до 100 мм рт.ст.), що еквівалентно тиску на плечовій артерії < 120 мм рт.ст. [4, 6]. У той же час центральний САТ < 120 мм рт.ст. еквівалентний тиску на плечовій артерії < 140 мм рт.ст.
Крім того, цінну клінічну інформацію надають такі показники, як тривалість серцевого викиду і суб–ендокардіальний індекс життєздатності, який в англомовній літературі часто називають за автором — індексом Бакберга, що показує гемодинамічну ефективність діастоли у забезпеченні субендокардіального коронарного кровотоку. Обидва показники виражаються у відсотках.
Усі дані контурного аналізу пульсового тиску — центральний аортальний тиск, індекс аугментації, тривалість серцевого викиду та субендокардіальний індекс життєздатності, окрім того, опосередковано оцінюють жорсткість артерій. Однак основним методом оцінки пружно-еластичних властивостей артерій у рекомендаціях Європейського товариства гіпертензії/Європейського товариства кардіології 2013 р. називають визначення швидкості поширення пульсової хвилі. Методика базується на простому принципі: у більш жорстких артеріях пульсова хвиля буде поширюватися з більшою швидкістю, у більш еластичних, відповідно, більш повільно. На основі численних популяційних досліджень було визначено порогове значення швидкості проходження пульсової хвилі на сегменті «сонна артерія — стегнова артерія» у здорових осіб, яке є більше 11 м/с, згідно з рекомендаціями Європейського товариства з гіпертензії [8]. При збільшенні жорсткості артерій енергія, яка раніше витрачалася на те, аби викликати коливання стінки судин, зберігається і додається до вектора швидкості току крові, внаслідок чого пульсова хвиля у такому випадку буде просуватися швидше. Тобто, коли ШППХ вище від 11 м/с, це свідчить про збільшення жорсткості артерій і говорить про початок ушкодження судин як органу-мішені внаслідок впливу підвищеного АТ або атеросклеротичного процесу.
Б) Що це дає лікарю?
У багатьох клінічних дослідженнях було доведено, що саме рівень центрального АТ більше пов’язаний із ураженням органів-мішеней. Крім того, встановлено, що різні групи антигіпертензивних засобів здатні по-різному впливати на рівень АТ в аорті. З однієї сторони, це пояснює, чому для деяких препаратів, які забезпечують виражене та значне зниження рівня брахіального АТ, у великих рандомізованих випробуваннях не вдалося довести позитивний вплив терапії на прогноз. З іншої сторони — отримані дані дозволили по-іншому подивитися на патогенез АГ і механізм впливу окремих антигіпертензивних препаратів, краще зрозуміти механізми дії призначеного лікування. Таким чином, визначення рівнів центральних систолічного, діастолічного та пульсового АТ дозволило б кожному лікарю більш чітко оцінити рівень кардіоваскулярного ризику у пацієнта, а також призначити та скоригувати терапію індивідуально для кожного пацієнта.
Крім того, на сьогодні у Європейських рекомендаціях з артеріальної гіпертензії існує єдине, але чітке пряме показання до вимірювання аортального АТ — ізольована систолічна гіпертензія у пацієнтів молодого віку [8]. Серед таких пацієнтів багато осіб високого зросту та спортсменів. Підвищення рівня АТ на плечі у них обумовлене явищем ампліфікації пульсової хвилі, а рівень АТ в аорті при цьому перебуває в межах норми і, як правило, залишається єдиним показником, за яким можливо підтвердити або виключити наявність артеріальної гіпертензії.
Також АТ в аорті першим реагує на призначення антигіпертензивної терапії. Вимірявши рівень центрального АТ, у багатьох випадках можливо було б встановити, що згодом, за умови продовження такого лікування, ми отримаємо більш стійкий ефект від антигіпертензивної терапії.
Індекс аугментації дозволяє опосередковано оцінити стан артерій, а також титрувати антигіпертензивні препарати, які мають здатність знижувати ЧСС, оскільки дає можливість оцінити, при якій частоті пульсу відбувається підвищення центрального систолічного тиску.
Більш того, особливо доведеним важливим фактором впливу на прогноз є показник ШППХ. Показано, що при зростанні жорсткості артерій збільшується ризик основних серцево-судинних ускладнень. Причому саме на рівні судин починається ураження органів-мішеней, тому завчасне призначення відповідних антигіпертензивних засобів, які покращують пружно-еластичні властивості артерій, може допомогти у реальній клінічній практиці попередити розвиток тяжких ускладнень АГ і збільшити ефективність конт–ролю АТ.
В) Обмеження методу і можливості їх подолання на практиці
Діагностична процедура визначення рівня АТ в аорті на практиці займає багато часу, потребує окремих, як правило, високовартісних приладів та відповідної підготовки оператора. Подолати ці обмеження вдалося декілька років тому, коли було розроблено новий метод реєстрації периферичного пульсового сигналу за допомогою манжетки на плечі. Датчики, що оцінюють осциляції на плечовій артерії, здатні зареєструвати контур пульсового сигналу. Перелаштувавши трансферну функцію з урахуванням локалізації вхідного сигналу пульсової хвилі, можна отримати контур пульсової хвилі в аорті, за яким розраховуються рівні артеріального тиску, індексу аугментації, часу викиду, субендокардіального індексу життєздатності, судинного опору та багато іншого. За кордоном такі технології набувають бурхливого розвитку, і на сьогодні було розроблено ряд електронних тонометрів для офісного вимірювання АТ, робота яких заснована на використанні технології реєстрації пульсової хвилі манжеткою, що забезпечило просте вимірювання рівня АТ в аорті. Ці прилади працюють подібно до звичайних електронних тонометрів, прості у використанні, а вимірювання центрального АТ нічим не відрізняється від рутинного вимірювання офісного брахіального АТ. Такі прилади зробили ідею використання методик швидкісного та контурного аналізу пульсової хвилі доступною не лише для наукових розробок, але і в умовах реальної клінічної практики, забезпечивши лікаря цілою низкою важливих та унікальних показників. Саме тому дану ідею почали розвивати інженери багатьох країн світу, але особливо обнадійливим є те, що подібний прилад шляхом тривалих зусиль було сконструйовано групою дослідників в Україні.
Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.
Список литературы
1. Association for the Advancement of Medical Instrumentation. ANSI/AAMI ES60601-1:2005/(R)2012 and A1:2012, C1:2009/(R)2012 and A2:2010/(R)2012 // 2013. — the Association for the Advancement of Medical Instrumentation.
2. Barnett G.O. Relationship of aortic pressure and diame–ter in the dog / Barnett G.O., Mallos A.J., Shapiro A. // J. Appl. Physiol. — 1961. — 16. — Р. 545-548.
3. Chen C.H. Estimation of central aortic pressure waveform by mathematical transformation of radial tonometry pressure. Validation of generalized transfer function / Chen C.H., Nevo E., Fetics B., Pak P.H., Yin F.C., Maughan W.L., Kass D.A. // Circulation. — 1997. — 95. — Р. 1827-1836.
4. Dahlöf B. Prevention of cardiovascular events with an antihypertensive regimen of amlodipine adding perindopril as required versus atenolol adding bendroflumethiazide as required, in the Anglo-Scandinavian Cardiac Outcomes Trial-Blood Pressure Lowering Arm (ASCOT-BPLA): a multicentre randomised controlled trial / Dahlöf B., Sever P.S., Poulter N.R. [et al.], ASCOT Investigators // Lancet. — 2005. — N 366(9489). — Р. 895-906.
5. Fuchs M. Pulse wave velocity of the normal and diseased vessels / Fuchs M. // Arch. Kreislaufforsch. — 1952. — 18. — Р. 152-155.
6. Hashimoto J. Central hemodynamics and target organ damage in hypertension / Hashimoto J. // Tohoku J. Exp. Med. — 2014. — N 233(1). — Р. 1-8.
7. Kozin E. Carotid blowout management #251 / Kozin E., Kapo J., Straton J., Rosielle D.A. // J. Palliat. Med. — 2012. — Vol. 15(3). — P. 360-1.
8. Mancia G. 2013 ESH/ESC Guidelines for the management of arterial hypertension: the Task Force for the management ofarterial hypertension of the European Society of Hypertension (ESH) and of the European Society of Cardiology (ESC) / Mancia G., Fagard R., Narkiewicz K., Redón J., Zanchetti A., Böhm M., Christiaens T., Cifkova R., De Backer G., Dominiczak A., Galderisi M., Grobbee D.E., Jaarsma T., Kirchhof P., Kjeldsen S.E., Laurent S., Manolis A.J., Nilsson P.M., Ruilope L.M., Schmieder R.E., Sirnes P.A., Sleight P., Viigimaa M., Waeber B., Zannad F. // Journal of Hypertension. — 2013. — Vol. 31. — Р. 1281-1357.
9. Murgo J.P. Aortic input impedance in normal man: relationship to pressure wave forms / Murgo J.P., Westerhof N., –Giolma J.P., Altobelli S.A. // Circulation. — 1980. — N 62(1). — Р. 105-121.
10. Schroeder W.Z. A simple apparatus for amplification of arterial pulse pressure, and continuous electronoptic registration of pulse-wave velocity / Schroeder W.Z. // Z. Gesamte Exp. Med. — 1951. — 117(2). — Р. 181-188.
11. Skinner S. A clinical guide. Pulse wave analysis / Skinner S. // SphygmoCor. AtCor LTD Australia, 2007.
12. Державна служба статистики України: Демографічна та соціальна статистика / Охорона здоров’я. Захворюваність населення (за даними Міністерства охорони здоров’я). — http://www.ukrstat.gov.ua/.
/37-1.gif)