CC BY
46
УДК 531/534: [57+61]
Российский
Журнал
Биомеханики
www.biomech.ru
ДИНАМИКА БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСУДИСТОГО РУСЛА У МУЖЧИН И ЖЕНЩИН РАЗНЫХ ВОЗРАСТНЫХ ГРУПП
А.А. Гаранин, А.Е. Рябов, О.В. Фатенкова
Кафедра пропедевтической терапии Самарского государственного медицинского университета, Россия, 443079, Самара, проспект Карла Маркса, 165, e-mail: sameagle@yandex.ru
Аннотация. Исследование посвящено изучению биомеханики сосудистого русла большого круга кровообращения посредством компьютерных сфигмографии и реографии верхних и нижних конечностей у женщин и мужчин разных возрастных групп. В ходе исследования оценивали скоростные и силовые показатели кинетики магистральных артерий и сосудистого цикла большого круга кровообращения. Выявлена повышенная пропульсивная активность артерий большого круга кровообращения у молодых мужчин в сравнении с активностью артерий женщин аналогичного возраста. С возрастом эти различия несколько уменьшаются. Кроме того, с возрастом усиливается кинетика магистральных артерий у мужчин и женщин. Более того, с возрастом у представителей обоих полов значительно изменяются показатели объемного кровотока на нижних конечностях в сравнении с верхними.
Ключевые слова: биомеханика магистральных артерий, большой круг кровообращения, компьютерные сфигмография и реография, возрастно-половые особенности.
Введение
В последние годы пристальное внимание уделяется изучению структуры и функции магистральных артерий, нарушение которых играет колоссальную роль в развитии и прогрессировании заболеваний кардиоваскулярной системы и определяет патофизиологические периферические механизмы конечного звена сердечнососудистого континуума - хронической сердечно-сосудистой недостаточности [1].
Значительный интерес представляет изучение морфофункциональных изменений артериального русла и кровотока в процессе онтогенеза человека с целью прогнозирования течения сердечно-сосудистых заболеваний [2, 7, 9, 13, 14].
В настоящее время предпринимаются попытки изучения разных аспектов периферического кровообращения рядом методов - исследование жесткости артериальной стенки, ее морфологии, скорости кровотока, оценка комплекса интима-медиа [4-6, 8, 9].
Возможности всех этих способов диагностики ограничены лимитом изучаемых параметров. В связи с вышеизложенным представляется особенно важным внедрение
© Гаранин А.А., Рябов А.Е., Фатенкова О.В., 2014
Гаранин Андрей Александрович, врач-кардиолог клиник Самарского государственного медицинского университета, Самара
Рябов Алексей Евгеньевич, к.м.н., доцент, заведующий кардиологическим отделением № 2 клиник Самарского государственного медицинского университета, Самара
Фатенкова Оксана Владимировна, врач-кардиолог клиник Самарского государственного медицинского университета, Самара
методик, позволяющих оценить функциональность как сосудистой системы в комплексе, так и отдельных ее звеньев. Такой возможностью обладает совместное применение компьютерных сфигмографии (метод регистрации движения артериальной стенки, возникающего в связи с поступлением ударного объема крови в данный участок артерии) и реографии (неинвазивный метод исследования общего и органного кровообращения, основанный на регистрации колебаний сопротивления живой ткани переменному току высокой частоты), позволяющих не только оценить параметры пропульсивной способности стенки магистральных артерий, но и сопоставить их с объемной долей кровотока в конкретной области.
Цель
Изучить половозрастные особенности функционального состояния сосудов большого круга кровообращения у практически здоровых лиц по данным компьютерных сфигмографии и реографии.
Материалы и методы
Обследовано 120 практически здоровых лиц без клинических признаков сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета. Проведено распределение по четырем группам (по 30 человек): группа 1а - женщины со средним возрастом 20 лет, группа 1б - женщины со средним возрастом 50 лет, группы 2а и 2б - мужчины с аналогичным делением по возрасту.
Всем обследованным регистрировали сфигмограммы артерий мышечно-эластического (сонной, бедренной) и мышечного (лучевой, локтевой, задней большеберцовой, тыльной артерии стопы) типов и реограммы верхней и нижней конечностей. Показатели биомеханики артерий изучали в процессе компьютерной обработки. Для изучения параметров биомеханики сосудистой стенки был разработан способ автоматизированного анализа кривых [10, 11]. Регистрация сфигмограмм и реограмм осуществлялась по стандартной традиционной методике на уникальном поликардиографе «Элон-2».
Для устранения влияния различного аппаратного усиления сигнала введенные амплитуды нормировали, т.е. программно приводили их размах к единице. Колебания пронормированных амплитуд, вызванные случайными ошибками, сглаживались по методу наименьших квадратов при аппроксимации амплитуд квадратичной параболой, проходящей через пять последовательных точек. По сглаженным значениям амплитуд вычисляли первую и вторую производные кривых.
На основе контурного анализа сфигмограмм сотрудниками кафедры пропедевтической терапии Самарского государственного медицинского университета было предложено выделять систолу - изгнание (отток) ударного объема - и диастолу (приток) в артериальном цикле по аналогии с сердечным циклом [3, 10-12]. Систола артерий состоит из фаз эластического компонента оттока (3-4) и мышечного компонента оттока (4-5), окклюзии проксимального отдела артерии I (5-6) и II (6-7), формирования среднего сосудистого давления (7-0). Диастола артерий состоит из антифлаттерной (0-1), фаз быстрого (1-2) и медленного (2-3) притока (рис. 1).
Проводилась одномоментная запись кривых компьютерных сфигмограмм и реограмм - синхронно регистрировались сфигмограммы локтевой и лучевой артерий и реограмма верхней конечности, затем сфигмограммы бедренной, задней большеберцовой и тыльной артерии стопы параллельно с реограммой нижней конечности.
Рис. 1. Фазовая структура сосудистого цикла
В ходе исследования изучались следующие параметры биомеханики сосудистой стенки: средние скорость, ускорение и мощность.
Статистический анализ проводился с использованием критерия Вилкоксона, при помощи программы Statistica 6.0. Достоверными считались различия прир < 0,05.
Результаты исследования
На сонной артерии среднее ускорение в фазу медленного притока снижалось у женщин среднего возраста в сравнении с мужчинами на 32%, в фазу эластического компонента оттока у молодых женщин в сравнении с мужчинами - на 21% (рис. 2); средняя мощность в фазу эластического компонента оттока снижалась у мужчин среднего возраста в сравнении с молодыми на 23% (рис. 3).
На бедренной артерии наблюдалась аналогичная динамика показателей биомеханики сосудистой стенки, однако степень и объем изменений были более выраженными (рис. 4).
120 100 80 60 40 20 0
МП
**
ЭКО
АФ
п группа 1а п группа 1б п группа 2а п группа 2б
Рис. 2. Динамика среднего ускорения движения сосудистой стенки на сонной артерии: МП - медленный приток; ЭКО - фаза эластического компонента оттока; АФ - антифлаттерная фаза. Условные обозначении (здесь и далее): * -достоверное различие по полу; ** - достоверное различие по возрасту
250 200 150 100 50 0
**
ЭКО
I **
АФ
п группа 1а п группа 1б п группа 2а п группа 2б
Рис. 3. Динамика средней мощности движения сосудистой стенки на сонной артерии: ЭКО - фаза эластического компонента оттока; АФ - антифлаттерная
фаза
*
п группа 1а п группа 1б п группа 2а п группа 2б
БП
МП
ЭКО МКО ОПОА I ОПОА II АФ
Рис. 4. Динамика средней скорости движения сосудистой стенки на бедренной артерии: БП - фаза быстрого притока; МП - фаза медленного притока; ЭКО - фаза эластического компонента оттока; МКО - фаза мышечного компонента оттока; ОПОА - окклюзия проксимального отдела артерии;
АФ - антифлаттерная фаза
На артериях верхних конечностей мышечного типа (локтевая, лучевая) обнаружено усиление биомеханической активности у молодых мужчин и ее снижение с возрастом у мужчин и женщин в фазы эластического компонента оттока и мышечного компонента оттока. Так, ускорение на a.radialis в фазу эластического компонента оттока в группе 1б меньше, чем в группе 1а, на 70%, в группе 2б меньше, чем в группе 2а, на 45%, а в фазу мышечного компонента оттока этот показатель в группе 2а больше, чем в группе 1а, на 19,3% (рис. 5).
На артериях нижних конечностей (a.tibialis, a.dorsalis pedis) подобные изменения были менее выражены (рис. 6).
По данным компьютерной реографии верхних конечностей обнаружено снижение показателей биомеханики в диастолические фазы притока у женщин с возрастом: в группе 1б в фазу быстрого притока показатели меньше, чем в группе 1а, на 23,5%, причем у молодых мужчин эти показатели достоверно больше, чем у молодых женщин, на 33,6% (рис. 7).
140 120 100 80 60 40 20 0
m
МП
ЭКО
МКО
ОПОА II
ФССД
п группа 1а п группа 1б п группа 2а п группа 2б
Рис. 5. Динамика среднего ускорения движения сосудистой стенки лучевой артерии: МП - фаза медленного притока; ЭКО - фаза эластического компонента оттока; МКО - фаза мышечного компонента оттока; ОПОА - окклюзия проксимального отдела артерии; ФССД - формирование среднего сосудистого
давления
*
**
140 120 100 80 60 40 20 0
МП
ЭКО
АФ
п группа 1а п группа 1б п группа 2а п группа 2б
Рис. 6. Динамика среднего ускорения движения сосудистой стенки на задней большеберцовой артерии: МП - медленный приток; ЭКО - фаза эластического компонента оттока; АФ - антифлаттерная фаза
*
*
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
**
**
**
БП
МП
ЭКО АФ
□ группа 1а
□ группа 1б
□ группа 2а
□ группа 2б
Рис. 7. Динамика среднего ускорения изменения сопротивления в фазу быстрого притока по данным реографии верхней конечности: БП - фаза быстрого притока, МП - фаза медленного притока, ЭКО - эластический компонент оттока,
АФ - антифлаттерная фаза
*
8 7 6
5 J 4 3 2
1
О
**
С группа 1а п группа 1б с группа 2а □ группа 2б
МП
МКО
Рис. 8. Динамика средней скорости изменения сопротивления по данным реографии нижней конечности: МП - фаза медленного притока; МКО - мышечный компонент
оттока
В систолические фазы показатели реографии верхних и нижних конечностей менялись аналогично результатам сфигмографии. Например, при анализе реограмм нижних конечностей средняя скорость в фазу мышечного компонента оттока в группе 2а больше, чем в 1а, на 10%, а в группе 2б меньше, чем в 2а, на 25,4% (рис. 8).
Выводы
1. По данным компьютерных сфигмографии и реографии у молодых мужчин наблюдается повышенная пропульсивная активность артерий большого круга кровообращения в сравнении с женщинами аналогичного возраста, что обусловлено половыми различиями в тонусе симпато-адреналовой системы и вазотропными эффектами женских половых гормонов.
2. У лиц зрелого возраста эти различия несколько уменьшаются в связи со снижением влияния эстрогенов в перименопаузальном периоде у женщин и депрессией уровня андрогенов у мужчин.
3. С возрастом усиливается кинетика магистральных артерий у мужчин и женщин, что может свидетельствовать об адаптации сосудистого русла к увеличению жесткости артериальной стенки.
4. Кроме того, с возрастом у представителей обоих полов значительнее изменяются показатели объемного кровотока именно в фазы притока на нижних конечностях в сравнении с верхними, что является следствием компенсаторной реакции на более высокое общее периферическое сосудистое сопротивление в бассейне бедренной артерии и закономерного процесса атерогенеза с потерей стенкой сосудов адекватной эластичности.
Список литературы
1. Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю. Сердечно-сосудистый континуум // Сердечная недостаточность. -2002. - Т. 3, № 1. - С. 7-11.
2. Бисярина В.П., Яковлев В.М., Кукса П.Я. Артериальные сосуды и возраст / Акад. мед. наук СССР. -М.: Медицина, 1986. - 224 с.
3. Германов А.В., Бухвалова Л.П. Сфигмография для оценки системы кровообращения // Самар. мед. архив. - Самара, 1997. - Сб. 3. - С. 19-21.
4. Зубарев А.Р., Григорян Р.А. Ультразвуковое ангиосканирование. - М.: Медицина, 1990. - 176 с.
5. Инструментальные методы исследования в кардиологии (руководство) / под ред. Г.И. Сидоренко. -Минск, 1994. - 272 с.
6. Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы: справочник / под ред. Т. С. Виноградовой. - М.: Медицина, 1986. - 416 с.
7. Коркушко О.В., Шатило В.Б., Ярошенко Ю.Т. Передчасне старшня: фактори ризику, дiагностика, засоби по передження, метаболiчна терашя (бiблiотечка практикуючого лiкаря). - Киев: Тов. ДСГ Лтд, 2003. - 52 с.
8. Мухарлямов Н.М., Сазонова Л.Н., Пушкарь Ю.Т. Исследование периферического кровообращения с помощью автоматизированной окклюзионной плетизмографии // Терапевтический архив. - 1981. -№ 12. - С. 3-6.
9. Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. - М.: Медицина, 1974. - 312 с.
10. Фатенков В.Н. Новое в биомеханике сердца, артерий и малого круга кровообращения: монография / Самар. гос. техн. ун-т. - Самара, 2009. - 222 с.
11. Фатенков В.Н., Германов А.В., Бухвалова Л.П. Нетрадиционный анализ сфигмограммы // Тез. докл. науч.-практ. конф., посвященной 91-й годовщине со дня рождения проф. С.В. Шестакова. - Самара, 1994. - С. 88-92.
12. Фатенков В.Н., Рябов А.Е., Солдатова О.А. Оценка функции артерий при ремоделировании их на фоне хронической сердечной недостаточности // Сб. ст. VII Межрегион. кардиол. форума. -Н. Новгород, 2003. - С. 34-36.
13. Шпилькина Н.А. Возрастные особенности структурно-функциональных изменений сосудов и миокарда при артериальной гипертензии с метаболическими нарушениями: автореф. дис. ... канд. мед. наук. - СПб., 2003. - 22 с.
14. Яновский М.В. Клинические данные по вопросу о периферическом артериальном сердце // Научная медицина. - 1922. - № 10. - С. 121.
DYNAMICS OF BLOODSTREAM BIOMECHANICAL INDICES OF MEN AND WOMEN OF DIFFERENT AGE GROUPS
A.A. Garanin, A.E. Ryabov, O.V. Fatenkova (Samara, Russia)
The present research is devoted to the analysis of bloodstream biomechanics of systemic circulation using computerized sphygmography and rheography of upper and lower limbs of men and women of different age groups. During the analysis, speed and force kinetics indices of main arteries and bloodstream of systemic circulation were rated. The increased propulsive artery activity of systemic circulation was found in the group of young men in comparison with the same age group of women. These differences diminish with the age. Besides, the main arteries kinetics of men and women increases with the age. Moreover, both men and women blood flow indices of lower limbs change greatly in comparison with upper limbs with age.
Key words: main arteries biomechanics, systemic circulation, computerized sphygmography and rheography, age and gender peculiarities.
Получено 05 ноября 2012
