Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1 .Биологическая роль эндотелия 12
1.2.Развитие дисфункции эндотелия 19
1.3. Методы оценки функции эндотелия 24
1.3.1. Механизм пробы с реактивной гиперемией 27
1.4. Биомеханика артерий. 29
Теория отражения пульсовой волны.
1.5 .Методы оценки эластических свойств артерий 34
1.6..Патогенез гипертонической болезни 39
1.7. Дисфункция эндотелия и процессы сосудистого ремоделирования при сахарном диабете 2 типа . 46
ГЛАВА 2. Материал и методы
2.1. Клиническая характеристика обследованных групп 49
2.2. Компьютерный анализ объемной пульсовой волны 56
2.3. Методы комплексного эхокардиографического исследования 60
2.4. Статистическая обработка материала 62
ГЛАВА 3. Параметры фотоплетизмограммы в группе контроля 63
ГЛАВА 4. Параметры фотоплетизмограммы в группе больных гипертонической болезнью 75
ГЛАВА 5. Параметры фотоплетизмограммы в группе больных гипертонической болезнью на фоне сахарного диабета 2 типа . 85
ГЛАВА 6. Внутрисердечная гемодинамика и параметры фотоплетизмограммы у больных гипертонической болезнью 90
Обсуждение результатов 95
Выводы 112
Практические рекомендации 114
Список сокращений 115
Список литературы 116
- Методы оценки функции эндотелия
- Дисфункция эндотелия и процессы сосудистого ремоделирования при сахарном диабете 2 типа
- Компьютерный анализ объемной пульсовой волны
- Параметры фотоплетизмограммы в группе больных гипертонической болезнью
Введение к работе
Во всем мире смертность от сердечно-сосудистых заболеваний занимает первое место среди болезней человека. D. Levi, V.G. Larson et al. (1996) показали, что артериальная гипертензия (АГ) остается одной из важнейших причин развития хронической сердечной недостаточности (ХСН). Удельный вес АГ среди других этиологических факторов ХСН составляет 39% у мужчин и 59% у женщин. Пятилетняя выживаемость у больных АГ, осложненной развитием ХСН, составляет 25% у мужчин и 31% у женщин (Ольбинская Л.И., 2002).
За последние десятилетия в России отмечается рост смертности от ишемической болезни сердца (ИБС) и инсультов мозга, являющихся основными осложнениями АГ. По данным рабочей группы ВОЗ (1997), Россия по смертности от ИБС и инсультов занимает одно из первых мест в мире (Крюков Н.Н., Качковский М.А., 2002).
Факторы риска сердечно-сосудистой смертности, основными из которых являются артериальная гипертензия, дислипидемия и диабет, провоцируют развитие ИБС, которая может осложниться острым инфарктом миокарда, развитием ХСН в результате ремоделирования левого желудочка и развития его дисфункции. Непрерывное развитие сердечно-сосудистых заболеваний - от факторов риска до гибели пациентов, объединены в теорию сердечно-сосудистого континуума (Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю., 2002).
Необходимыми составляющими континуума являются дисбаланс нейрогормональных систем: ренин-ангитензин-альдостероновой системы (РААС), симпатоадреналовой системы (САС), эндотелиальной системы, и процессы сердечно-сосудистого ремоделирования. Изменение активности САС приводит к повышению циркулирующих катехоламинов, оказывающих прямое повреждающее действие на органы и ткани. Активация РААС
приводит к повышению общего периферического сосудистого сопротивления, увеличению объема циркулирующей крови, оказывает моделирующее действие на структуру органов и тканей. Обе эти системы приводят к эндотелиальной дисфункции, с повышением сосудистого сопротивления, ремоделированию сердца и сосудов и закреплению порочного круга (Ольбинская Л.И., 2002). Под дисфункцией эндотелия понимают дисбаланс эндотелиальных факторов, регулирующих местные процессы гемостаза, пролиферации и сосудистый тонус. Суть ее в том, что под влиянием длительного воздествия целого ряда факторов (факторов риска ССЗ) на эндотелий, его реакция на стимулы, которые вызывали ранее дилатацию, оказывается недостаточной или даже вазоконстрикторной (Затейщикова А.А., Затейщиков Д.А., 1998). Результатом дисфункции эндотелия при артериальной гипертензии являются повышение сосудистого тонуса, нарушения реологических свойств крови, пролиферация гладкомышечных клеток, экспрессия адгезивных молекул и адгезия моноцитов. Все это способствует прогрессированию артериальной гипертензии, поражению органов мишеней, ускорению развития атеросклероза и появлению склонности к тромбообразованию. Таким образом, на определенном этапе развития болезни дальнейшее ее прогрессирование определяется уже не инициальными причинами, а нарушением функции эндотелия - эндотелизация заболевания (Шляхто Е.В., 2002).
Процессы сердечно-сосудистого ремоделирования включают в себя пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов, в результате чего изменяется соотношение толщины стенки к просвету сосуда, с повышением периферического сопротивления, что увеличивает постнагрузку левого желудочка. Увеличение жесткости аорты и крупных эластических сосудов приводит к повышению скорости распространения пульсовой волны и увеличению пульсового давления, которые являются прогностическими
6 факторами развития сердечно-сосудистых осложнений и независимыми
факторами смертности при сердечно-сосудистых заболеваниях (Blacher J.,
Asmar R. et al., 1999; Asmar R., Rudnichi A. et al., 2001; Laurent S., Boutouyrie
P. et al., 2001; Ольбинская Л.И., 2002). Повышение жесткости аорты и
скорости распространения пульсовой волны приводят к увеличению
постнагрузки на левый желудочек; с развитием его гиперфункции и
последующим ремоделированием сердца.,
Сахарный диабет (СД) является независимым фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, в первую очередь атеросклероза, ИБС, инсульта головного мозга и заболеваний периферических артерий.. Основной причиной высокой инвалидизации и смертности больных СД типа 2 является поражение сердечно-сосудистой системы (Дедов И.И., Шестаков М.В., 2002). Артериальной гипертонией страдают до 80 % больных СД, распространенность ИБС в 2-4 раза, риск развития инфаркта миокарда в 6-10 раз и мозговых инсультов в 4-7 раз выше, чем среди лиц без СД (Мычка В.Б., Горностаев В.В., Чазова И.Е., 2002).
Многие больные сахарным диабетом типа 2 имеют несколько факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний, включая, помимо диабета, гиперлипидемию, артериальную гипертензию и избыточную массу тела. В основе сочетания артериальной гипертензии, ожирения, гиперинсулинемии, нарушения толерантности к глюкозе лежит инсулинрезистентность. Это сочетание было обозначено как метаболический синдром (Reaven G.M., 1988; Гинзбург М.М., Козупица Г.С, 1997; Гинзбург М.М., Козупица Г.С, Крюков Н.Н., 2000).
Гиперинсулинемия, инсулинрезистентность и гипергликемия оказывают повреждающее действие на эндотелий сосудов, с развитием его дисфункции. Причиной ее является окислительный стресс, что приводит к снижению выработки вазодилатирующих веществ, повышенной чувствительности к констрикторным стимулам, гипертрофии
гладкомышечных клеток и повышению периферического сопротивления (Мычка В.Б., Горностаев В.В., Чазова И.Е., 2002; Mogensen С.Е., 2003).
Сахарный диабет является независимым фактором, увеличивающим жесткость аорты и крупных эластических артерий (Salomaa V., Riley W. et al., 1995; Shoji Т., Emoto M. et al., 2001), что приводит к повышению скорости распространения пульсовой волны, снижению демпфирующей функции аорты, нарастанию пульсовой амплитуды и увеличению постнагрузки левого желудочка.
В настоящее время возникла потребность в простых неинвазивных скрининговых методах, позволяющих оценивать функцию эндотелия и жесткость артериальной системы.
В основе оценке функции эндотелия лежит его способность вызывать вазодилатацию в ответ на механические (изменение напряжения сдвига) или химические (ацетилхолин) стимулы. Неинвазивные методы исследования функции эндотелия основаны на измерении диаметра сосуда и скорости кровотока в периферических сосудах в ответ на эндотелий-зависимый стимул - реактивная гиперемия. Диаметр сосуда и скорость кровотока оценивают ультразвуком высокого разрешения с локацией артерии выше места окклюзии (Celermajer D.S., 1992). Веноокклюзионная плетизмография оценивает изменение периферического кровотока в ответ на введение ацетилхолина или серотонина. Кроме того, возможно измерение оксида азота в выдыхаемом воздухе, или определение активных метаболитов оксида азота в плазме и моче (Бувальцев В.И., 2001). Все применяемые методы оценки функции эндотелия требуют специальных навыков и аппаратуры и не могут применяться в качестве скрининговых методов.
Жесткость аорты и крупных сосудов оценивают по скорости распространения пульсовой волны с применением ультразвуковой допплерографии или по времени задержки пульсовой волны. Поперечную растяжимость аорты оценивают с помощью магнитно-резонансной
томографии, с последующей компьютерной обработкой (Мартынов А.И., Терновой С.К., Остроумова О.Д. и соавт., 2002).
Доступным методом оценки жесткости артериальной системы, получившим широкое распространение, является контурный анализ центральной и периферической пульсовых волн давления, полученных аппланационной тонометрией (Kelly R.P., O'Rourke M.F., 1989; Wilkinson LB., Cockcroft J.R., Webb D.J., 1998; O'Rourke M.F., Раиса L.A., 2001). Альтернативным ему, является контурный анализ объемной пульсовой волны, полученной фотоплетизмографией ((Millasseau S.C., Kelly R.P. et al., 2001,2002).
Цель исследования -— оптимизация ранней диагностики дисфункции эндотелия и процессов сердечно-сосудистого ремоделирования у больных гипертонической болезнью.
Задачи исследования:
Исследовать параметры фотоплетизмограммы (ФПГ) в группе здоровых. Определить зависимость параметров ФПГ от основных физиологических параметров и факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний (курение, избыточная масса тела).
Оценить реактивность артерий в группе здоровых в ходе пробы с реактивной гиперемией и пробы с нитроглицерином.
Изучить системные и региональные вазодилататорные эффекты ишемической пробы в группе здоровых и оценить участие простагландинов в механизмах вазодилатации фазы реактивной гиперемии.
Исследовать параметры ФПГ в группах больных гипертонической болезнью и гипертонической болезнью на фоне сахарного диабета 2 типа.
Оценить реактивность артерий у больных гипертонической болезнью и у больных гипертонической болезнью на фоне сахарного диабета 2 типа.
Исследовать влияние тяжести гипертонической болезни на параметры ФПГ.
Исследовать зависимость эхокардиографических параметров левого желудочка и параметров ФПГ.
Научная новизна.
Впервые применен метод компьютерного анализа объемной пульсовой волны в комплексной оценки жесткости артериальной системы, и выявлены зависимости параметров ФПГ от физиологических параметров и факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний.
Предложена новая методика пробы с реактивной гиперемией, оценивающая реактивность артерий преимущественно системного уровня и показана роль простагландинов в регуляции этого эффекта.
Предложена оценка тяжести эндотелиальной дисфункции по критериям компьютерной ФПГ в зависимости от стадий гипертонической болезни и наличия сопутствующего сахарного диабета.
Выявлена взаимосвязь параметров ФПГ и ЭхоКГ параметров левого желудочка у больных гипертонической болезнью.
Практическая значимость.
Предложен простой неинвазивный метод оценки системной жесткости артерий. Рассчитаны нормальные показатели ФПГ в зависимости от пола и возраста.
Ишемическая проба с расчетом показателей на 3-й минуте реактивной гиперемии применяется в оценке функции эндотелия. Рассчитаны показатели функции эндотелия, свидетельствующие о сохраненной, сниженной или дисфункции эндотелия.
Данный метод не требует специальных навыков и может широко применяться в поликлинической практике, как метод скрининговои диагностики функции эндотелия с целью отбора контингента для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, и как метод раннего выявления возрастных изменений жесткости артерий у здоровых и процессов сердечно-сосудистго ремоделирования у больных гипертонической болезнью.
Положения, выносимые на защиту.
Контур объемной пульсовой волны определяется взаимодействием левого желудочка, крупных эластических и резистивных артерий. Параметры ФПГ - индекс жесткости и индекс отражения оценивают возрастные изменения эластических артерий у здоровых и процессы сердечно-сосудистого ремоделирования при гипертонической болезни.
Вазодилатация в ходе пробы с реактивной гиперемией в значительной степени связана с системным действием синтезируемых в ишемизированной конечности простагландинов. Процент снижения индекса отражения в ходе пробы с реактивной гиперемией отражает функцию эндотелия.
Реактивность артерий у больных гипертонической болезнью снижена и зависит от стадии гипертонической болезни. Гипертоническая болезнь на фоне сахарного диабета 2 типа приводит к более выраженной дисфункции эндотелия. Показатель функции эндотелия отражает процессы сердечно-сосудистого ремоделирования при гипертонической болезни.
У больных гипертонической болезнью на фоне сахарного диабета 2 типа процессы сосудистого ремоделирования связаны с увеличением жесткости артерий, что подтверждается пробой с нитроглицерином. Внедрение результатов исследования.
11 Материалы исследования вошли в методические рекомендации
«Диагностика функции сосудистого эндотелия у больных с сердечнососудистыми заболеваниями».
Результаты исследования используются в учебном процессе на кафедре терапии с курсом функциональной диагностики института последипломного образования СамГМУ. Компьютерный анализ объемной пульсовой волны внедрен в работу кардиологического отделения, централизованного отделения функциональной диагностики СОКБ им. М.И. Калинина и Клинику факультетской терапии Самарского государственного медицинского университета.
Апробация диссертации.
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на заседании Самарского областного общества врачей - специалистов по функциональной диагностике (2003), Всероссийской научно-практической конференции (Пенза, 2003), 68-й Республиканской итоговой научно-практической конференции студентов и молодых ученых Республики Башкортостан с международным участием (Уфа, 2003), Всероссийской конференции «Молодые ученые - медицине. Аспирантские чтения» (Самара, 2003), совместном заседание кафедры факультетской терапии и кафедры терапии ИГО СамГМУ (Самара, 2004).
По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура диссертации.
Диссертация изложена на 133 страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, характеристики групп обследуемых и применяемых методик, 4-х глав собственных исследований, обсуждения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа иллюстрирована 26 таблицами и 17 рисунками. Библиографический указатель содержит 182 источников, из них 35 отечественных и 147 иностранных авторов.
Методы оценки функции эндотелия
В основе оценки функции эндотелия лежит его способность вызывать вазодилатацию сосудов в ответ на механические (изменение напряжения сдвига) и химические (ацетилхолин) стимулы.
Исследование коронарного кровотока. Количественная коронарная вазография может использоваться, чтобы исследовать изменение в диаметре сосудов в ответ на интракоронарное вливание эндотелий-зависимых сосудорасширяющих средств типа ацетилхолина. В здоровом сосуде ацетилхолин вызывает эндотелий-зависимый вазодилататорный ответ. При наличии эндотелиальной дисфункции, вазодилататорный ответ эндотелия снижен или наблюдается патологическая вазоконстрикция. Эндотелиальная функция коронарного микроциркуляторного русла может быть оценена с помощью интракоронарной допплерографии, с оценкой изменений коронарного кровотока в ответ на фармакологические или физиологические стимулы (Verma S., Anderson T.J., 2002).
Неинвазивные методы исследования функции эндотелия основаны на измерении диаметра сосуда и скорости кровотока в периферических сосудах в ответ на эндотелий-зависимые стимулы. Была выявлена высокая корреляция между методами выявления дисфункции эндотелия в коронарных и периферических сосудах (Anderson T.J., Uehata A. et al., 1995). Наиболее доступными для исследования являются плечевая и лучевая артерии. Диаметр сосуда и скорость кровотока оценивается ультразвуковой допплерографией. Датчик располагают в продольном направлении на фиксированном участке верхней конечности (на 2-15 см выше локтевой ямки). Измерения диаметра сосуда проводятся в одно и двухмерном режимах. Скорость кровотока оценивают допплерографическим методом.. Диаметр и скорость кровотока оценивают в покое и после эндотелий-зависимого стимула. Наиболее часто в качестве такого стимула применяется проба с реактивной гиперемией. Увеличение кровотока создается временной окклюзией артерии пневматической манжетой (Corretti М.С., Anderson T.J. et al., 2002). D.S. Celermajer (1992) предложил, ставшей уже классической, пробу с локацией артерии выше места окклюзии. Манжета сфигмоманометра накладывается вокруг предплечья и в ней повышается давление до 300 мм рт.ст. в течение 5 минут. Другие исследователи лоцировали артерию ниже места окклюзии (Соболева Г.Н. и соавт., 1997). Для этого манжета накладывается на верхнюю треть плеча, и создается давление на 50 мм рт.ст. выше систолического в течение 5 минут. После стравливания давления, измерения диаметра сосуда и кровотока по нему оценивается через 5 и 15 секунд после этого, и затем каждые 15 секунд. Измерения прекращали на 120-й секунде от начала гиперемии. При сравнении этих двух методов было показано, что место окклюзии и локации исследуемой артерии не имеет принципиального значения для выявления эндотелиальной дисфункции (Марцинкевич Г.И. и соавт., 2001). Функция эндотелия считается сохраненной при увеличении диаметра плечевой артерии после реактивной гиперемии более чем на 10 % от исходного (Corretti М.С., Anderson T.J. et al., 2002).
Метод венооклюзионной плетизмографии позволяет оценивать кровоток в периферических артериях. Для этого тензометрический датчик располагается на верхней трети предплечья или на 10 см ниже локтевой ямки. Предплечье приподнято над уровнем правого предсердия. В манжете, расположенной проксимальнее локтевого сгиба, создается венозная окклюзия повышением давления до 50 мм рт.ст. Кровообращение в кисти прекращается с помощью манжеты, наложенной на запястье, в которой создается давление выше систолического на все время исследования, для исключения влияния артериовенозных шунтов (Patterson G.C., Whelan R.F., 1955). Одновременно прямым методом измеряется артериальное давление. Кровоток оценивается по построенной кривой: кровоток-время. Максимальный кровоток после ишемии оценивается как пиковый постишемический поток. Полный гиперемический поток определяется, как площадь под кривой кровоток-время, с вычитанием начального кровотока (Engelke К.А., Halliwill J.R. et al., 1996). Данный метод широко используется для оценки влияния вазоактивных препаратов на кровоток предплечья.
Одним из новых методов, позволяющим оценить микроциркуляторное звено сосудистой системы, является лазерная допплеровская флоуметрия (ЛДФ). ЛДФ основывается на том, что направленный на ткань световой (лазерный) луч рассеивается в ее статических и подвижных компонентах. Отраженный от подвижных частиц световой сигнал имеет допплеровское смещение относительно зондирующего сигнала. Регистрируемая с помощью фотодетектора мощность спектра допплеровской компоненты отраженного сигнала определяется концентрацией в заданном объеме ткани эритроцитов и их скоростью. Регистрируемый при ЛДФ сигнал количественно характеризует кровоток в микрососудах (артериолы, капилляры, венулы). Для оценки состояния нервных и гуморальных механизмов регуляции микроциркуляторного русла используются различные функциональные пробы: окклюзионная, тепловая и холодовая пробы, медикаментозные тесты (Лукьянов В.Ф., 1996). Одним из информативных показателей функциональных проб является резерв капиллярного кровотока, представляющий собой отношение максимального кровотока при реактивной постокклюзионной гиперемии к исходному показателю, выраженное в процентах. На основании данных об исходном кровотоке в микроциркуляторном русле и его реакции на проведение функциональных проб выделяются следующие типы микроциркуляции: нормоциркуляторный, гиперемический, спастический, стазический (Бранько В.В., Вахляев В.Д. и соавт., 1998). Данный метод позволяет оценить гемодинамический тип микроциркуляции и ее нарушения при различных сердечно-сосудистых патологиях.
При измерении реакций сосудистого тонуса необходимо проводить контрольные пробы с эндотелий-независимыми вазодилататорами -экзогенными нитратами (нитроглицерин). Экзогенные нитраты являются донаторами оксида азота, который действует непосредственно на гладкомышечные клетки сосудов и вызывает их дилатацию (Corretti М.С., Anderson TJ. et al., 2002)
Дисфункция эндотелия и процессы сосудистого ремоделирования при сахарном диабете 2 типа
По классификации ВОЗ (1999) к сахарному диабету типа 2 относятся нарушения углеводного обмена, сопровождающиеся выраженной инсулинрезистентностью с дефектом секреции инсулина или с преимущественным нарушением секреции инсулина и умеренной инсулинрезистентностью (Балаболкин М.И., Клебанова Е.М., 2000). В настоящее время ключевыми звеньями патогенеза сахарного диабета типа 2 считают инсулинрезистентность, нарушение секреции инсулина, повышение продукции глюкозы печенью (гипергликемия), а также наследственную предрасположенность и особенности образа жизни и питания, ведущие к ожирению (Демидова И.Ю., Глинкина И.В., 2000).
Инсулинрезистентность (ИР) представляет собой состояние, характеризующееся недостаточным биологическим ответом клеток на инсулин при его достаточной концентрации в крови (Гинзбург М.М., Козупица Г.С., 1997; Дедов И.И., Демидова И.Ю., 1999; Балаболкин М.И., Клебанова Е.М., 2001).
Гипергликемия, инсулинрезистентность и гиперинсулинемия являются специфическими факторами риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и осложнений у больных СД типа 2. Риск сосудистых осложнений у больных СД тесно связан с уровнем общего холестерина и триглицеридов (Turner R.C. et al.,. 1998). Кроме того, риск микро- и макроангиопатий у больных СД типа 2 прямо зависит от уровня гликемии (Stratton I.M. et al., 2000).
Гиперинсулинемия, инсулинрезистентность и гипергликемия оказывают повреждающее действие на эндотелий сосудов, что приводит к снижению выработки вазодилатирующих веществ, повышенной чувствительности к констрикторным стимулам, гипертрофии гладкомышечных клеток и повышению периферического сопротивления, и следовательно, становлению артериальной гипертензии (Valabhji J., Robinson S. et al., 2000; MacFarlane I., 2001; Mogensen C.E., 2003).
Большинство исследований функции эндотелия при сахарном диабете 2 типа, неосложненном другими факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний, показывают, что дисфункция эндотелия развивается в крупных проводящих сосудах. Причиной ее является окислительный стресс, возникающий в результате гипергликемии и гиперинсулинемии (Arcaro G., Cretti A. et al., 2002). Высокие уровни глюкозы активируют протеинкиназу С, которая с одной стороны фосфорилирует эндотелиальную NO-синтазу, а с другой стороны активирует фосфолипазу А2, с увеличением продукции вазоконстрикторных простаноидов - метаболитов арахидоновой кислоты. Фосфорилирование NO-синтазы снижает ее активность (несцепление e-NOS), с увеличением продукции супероксидного аниона, а не с образованием оксида азота. Гипергликемия повышает экспрессию NO-синтазы почти в 3 раза и активирует систему NADPH в 2 раза. Все это приводит к увеличению супероксидных продуктов в эндотелиальных и гладкомышечных клетках. Супероксдиный анион связывает оксид азота с образованием пероксинитрита, который оказывает цитотоксическое действие на эндотелиальные клетки, окисляет кофактор e-NOS, с активацией пути продукции окисей, и вызывает окисление липидов в подэндотелиальном слое, стимулируя развитие атеросклероза (Hink U., Li Н., et al. 2001).
В увеличении жесткости сосудов при сахарном диабете 2 типа важная роль также принадлежит гипергликемии, гиперинсулинемии и окислительному стрессу. Высокие уровни инсулина стимулируют реакции, запускающие митоз, и повышают синтез ДНК в эндотелиоцитах и в гладкомышечных клетках сосудов. Инсулин стимулирует образование инсулиноподобного фактора роста-1 в эндотелии и гладкомышечных клетках, которые имеют общие рецепторы. Увеличение экспрессии и синтеза инсулиноподобного фактора роста приводит к гиперплазии мезангия и пролиферации гладкомышечных клеток сосудов. Гипергликемия вызывает неферментативное гликозилирование белков, включая коллаген и эластин сосудистой стенки. Количество гликозилированного коллагена напрямую связано с увеличением жесткости сосудистой стенки. Причем увеличение жесткости не зависит от увеличения толщины стенки (Salomaa V., Riley W. et al. 1995). Таким образом, развтие сердечно-сосудистых осложнений при сахарном диабете 2 типа связано с развитием дисфункции эндотелия, гипертрофией мышечных сосудов и увеличением жесткости аорты и крупных эластических сосудов.
Компьютерный анализ объемной пульсовой волны
Компьютерный анализ объемной пульсовой волны использует принципы фотоплетизмографии. В классической ФПГ участок тканей, в котором исследуется кровоток, например палец руки, располагают на пути луча света между источником излучения и фотоприемником. Поскольку поглощение света в тканях пропорционально объему крови, проходящему через освещаемый участок, то усиливая сигнал с фотоприемника можно зарегистрировать изменения его амплитуды, обусловленные артериальной пульсацией сосуда.
Регистрация объемной пульсовой волны проводилась с помощью серийно выпускаемого прибора пульсоксиметра «ЭЛОКС-01», разработанного в инженерно-медицинской лаборатории «Новые приборы» на базе Самарского аэрокосмического университета под руководством профессора Л.И. Калакутского. Прибор для регистрации ФПГ состоит из первичного преобразователя пульсовой волны, устройства обработки сигнала и устройства отображения.
Первичный преобразователь - фотоэлектрический датчик, состоящий из двух светоизлучающих диодов, заключенных в одном корпусе и широкополосного фотоприемника. Конструктивно датчик выполнен так, что излучатели и фотоприемник располагаются на поверхности тела таким образом, чтобы на фотоприемник поступал свет излучателей, ослабленный участком живой ткани. Светоизлучающие диоды работают в двух диапазонах света: в области 660 нм (красный диапазон) и 940 нм (инфракрасный диапазон). Излучатели включаются поочередно, что позволяет ослабить действие фоновых засветок и использовать один фотоприемник. Для обеих длин волн зависимость поглощения света от времени имеет пульсирующую компоненту, обусловленную изменением объема артериальной крови в «поле зрения» датчика при каждом сердечном сокращении и «постоянную» составляющую. «Постоянная» составляющая поглощения определяется величиной света, поглощаемой в измеряемом пульсовом цикле во время диастолы и обусловлена характеристиками венозной и капиллярной крови, костей, кожи и других тканей исследуемого участка. Для регистрации пульсовой волны необходимо исключить влияние изменения «постоянной» составляющей поглощения и выделить систолическую составляющую, обусловленную притоком артериальной крови. Фотоприемник преобразует интенсивность ослабленного тканями «красного» и «инфракрасного» излучения в электрические сигналы, поступающие после усиления и обработки в микропроцессорный вычислитель прибора.
Устройство обработки сигнала - микропроцессор, производит аналого-цифровое преобразование сигнала с частотой дискретизации 100 Hz и реализует помехоустойчивый алгоритм пульсовой волны, основанный на корреляционной обработки сигнала. После отцифровки сигнала производится автоматическая регулировка усиления амплитудного сигнала.
Устройство отображения - монитор, где фотоплетизмограмма представлена в виде кривой на графическом дисплее. По оси X - время в мс, позволяющее оценить интервалы R-R, длительность пульсовой волны, оценить временные промежутки от начала регистрации ФПГ. Ось Y -условные единицы амплитуды пульсовой волны.
Программное обеспечение данного прибора позволяет вести длительную регистрацию ФПГ, сохранять данные в файлах и создавать базу данных.
Запись ФПГ проводится в положении лежа с указательного пальца правой руки, после пятиминутного отдыха, непрерывно в течение 2 минут. Для обработки выбираются пять одинаковых, следующих друг за другом комплексов. Формирование контура объемной пульсовой волны и основные параметры ФПГ представлены на рис. 1.
Контур ФПГ сформирован в результате сложного взаимодействия между левым желудочком и большим кругом кровообращения. Фотоплетизмограмма представляет собой слияние двух объемных пульсовых волн (пиков). Первый пик - это систолическая (прямая волна) -Al,. образованная объемом крови в систолу, передающимся напрямую от левого желудочка к пальцам верхних конечностей. Второй пик - отраженная волна А2, которая формируется объемом, передающимся по аорте и крупным магистральным артериям к нижним конечностям, где отражается и направляется обратно в восходящий отдел аорты. В соответствии с теорией отраженной волны M.F. O Rourke (1989) интенсивность отражения определяется тонусом мелких мышечных артерий в основных местах отражения (преимущественно дистальнее бедренной артерии). Индекс отражения (ИО) представляет собой относительную амплитуду волны А2, выраженную в процентах. Отраженная волна отстоит от прямой систолической на время (Т, мс), которое необходимо для; прохождения пульсовой волны вниз и отражении ее обратно, и зависит от скорости распространения пульсовой волны и расстояния, которое она должна пройти. Расстояние в значительной степени определяется ростом. Поэтому для каждого обследуемого определяется абсолютный показатель - индекс жесткости, как отношение роста (Н, м) ко времени отражения (Т, сек).
Чем больше скорость, тем меньше время отражения и тем раньше возвращается отраженная волна. Скорость распространения пульсовой волны зависит от жесткости артерий, то есть, чем более ригиден сосуд, тем меньше время отражения.
Таким образом, контур периферической объемной пульсовой волны, полученный компьютерной фотоплетизмографией, определяется главным образом характеристиками большого круга кровообращения, включая отражение волны давления и скоростью волны давления в аорте и крупных эластических артериях.
Параметры фотоплетизмограммы в группе больных гипертонической болезнью
30 из обследованных больных гипертонической болезнью было проведено эхокардиографическое исследование в обычном объеме, как с целью дифференциальной диагностики, так и с целью получения количественной информации об анатомических и функциональных параметров сердца. Все количественные измерения проводились в М-режиме. В-режим использовался в основном для получения качественных характеристик, анализа асинергий, состояния клапанного аппарата. Использование его было незаменимым для точной ориентации ультразвукового луча при получении изображения в М-режиме, что обеспечивало высокую точность и повторяемость результатов. Параметры трансмитрального кровотока оценивались в режиме импульсноволновои допплерографии. Эхокардиографические параметры в зависимости от стадии гипертонической болезни представлены в таблице 24. Группу контроля составили 15 практически здоровых людей.
У всех больных гипертонической болезнью отмечается изменение параметров трансмитрального кровотока, а именно отношение пиковой скорости кровотока в фазу быстрого наполнения (пик Е) к скорости в фазу систолы предсердий (пик А). Подобное соотношение пиков Е/А 1 в литературе описывается, как диастолическая дисфункция по гипертрофическому типу (Шиллер Н., Осипова М.А., 1993). В общей группе больных гипертонической болезнью, которым проводилось эхокардиографическое исследование, были выявлены отрицательные корреляции возраста с параметрами трансмитрального кровотока (г = - 0,56, р 0,01), и индекса массы миокарда ЛЖ с параметрами трансмитрального кровотока (г = - 0,52, р 0,01).
Под диастолической дисфункцией понимают нарушение расслабления левого желудочка в диастолу с нарушением его кровенаполнения. В физиологических условиях, снижение внутрижелудочкового давления (фаза изоволюмического расслабления), приводит к тому, что давление в предсердии становится выше давления в желудочке. Этот градиент давления обеспечивает открытие створок митрального клапана. В фазу быстрого наполнения поступает 65-70% крови (пик Е). Выравнивание градиента давления приводит к снижению заполнения желудочков, затем следует систола предсердий (пик А), когда в желудочек поступает 18 - 20 % крови (Фатенков В.Н., 1990). При гипертрофии миокарда происходят изменения структуры и функции мышечных волокон, увеличение жесткости и снижение эластических свойств миокарда. Все это приводит к нарушению расслабления миокарда, повышению интрамурального давления в полости левого желудочка и снижению градиента давления между предсердием и желудочком. Кровоток в фазу быстрого наполнения снижается, а в фазу систолы предсердий увеличивается за счет гиперфункции предсердий (Фатенков В.Н., 1990). Таким образом, при диастолической дисфункции левого желудочка изменяется соотношение пиков кровенаполнения, с преобладанием пика А (систола предсердий), развивается компенсаторная гиперфункция предсердия, с последующей его дилатацией.
У больных гипертонической болезнью 1 стадии выявлена дилатация левого предсердия и диастолическая дисфункция по гипертрофическому типу, что соответствует гипертензивному сердцу 1 стадии или бессимптомной дисфункции левого желудочка (Беленков Ю.Н., 2000 г.).
У больных гипертонической болезнью 2 стадии помимо диастолической дисфункции, выявлена гипертрофия стенок и увеличение массы миокарда левого желудочка, без нарушения сократительной способности, что соответствует гипертензивному сердцу 2 стадии или адаптивному ремоделированию левого желудочка.
У больных гипертонической болезнью 3 стадии помимо указанных выше изменений, отмечается умеренно сниженная сократительная способность левого желудочка, что соответствует гипертензивному сердцу 3 стадии и также относится к адаптивному ремоделированию. У одного больного выявлено увеличение конечно-систолического размера левого желудочка более 46 мм и снижение фракции выброса до 33 %, что свидетельствует о преимущественно систолической дисфункции и является признаком дезадаптивного ремоделирования левого желудочка.
В общей группе больных гипертонической болезнью выявлена положительная корреляционная зависимость индекса массы миокарда ЛЖ с индексом жесткости (г = 0,55, р 0,01) (рис. 17). Увеличение жесткости сосудов приводит к увеличению входного сопротивления в аорте с одной стороны, и раннему возвращению отраженной волны с другой стороны. Оба этих фактора увеличивают постнагрузку левого желудочка, что приводит к компенсаторной гипертрофии его стенок и увеличению массы миокарда ЛЖ.
