Допплерографическая регистрация и основные закономерности винтового движения крови в артериях у людей в норме и при атеросклерозе
На правах рукописи
КИРСАНОВ РОМАН ИВАНОВИЧ ДОППЛЕРОГРАФИЧЕСКАЯ РЕГИСТРАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВИНТОВОГО ДВИЖЕНИЯ КРОВИ В АРТЕРИЯХ У ЛЮДЕЙ В НОРМЕ И ПРИ АТЕРОСКЛЕРОЗЕ 03.00.13 – физиология 14.00.16 – патологическая физиология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
Новосибирск – 2009
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному раз витию».
Научный консультант:
доктор медицинских наук, профессор Куликов Владимир Павлович
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор Шошенко Констанция Антониновна доктор медицинских наук, профессор Цырендоржиев Дондок Дамдинович
Ведущая организация:
ГОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию», г. Новосибирск
Защита диссертации состоится «» 2009 г. в часов на заседании Диссертационного совета Д 001.014.01 при Научно исследовательском институте физиологии СО РАМН по адресу: 630117, г. Но восибирск, ул. Академика Тимакова 4;
тел. (383) 332-42-55.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского института физиологии СО РАМН по адресу: 630117, г. Новосибирск, ул. Ака демика Тимакова 4.
Автореферат диссертации разослан «» 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета И.И. Бузуева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Классическая гемодинамика [Гайтон, 1969;
Савиц кий, 1974;
Фолков, Нил, 1976] рассматривает движение крови в системе крово обращения с позиций ламинарного и турбулентного течения. В то же время, существуют представления об иных закономерностях движения крови в сер дечно-сосудистой системе, в частности, высказывались предположения о суще ствовании винтового (спирального или вращательно-поступательного) движе ния крови в полостях сердца [Доброва, Кузьмина, Роева, 1974;
Куприянов, 1983] и магистральных сосудах [Stonebridge, Brophy, 1991;
Zakharov, 1994, 1995, 1998;
Багаев, Захаров, Орлов, 1999, 2001, 2002]. Данный тип движения крови заключается в закручивании потока крови вдоль продольной оси сосуда, с движением частиц крови по винтовым траекториям.
Гипотеза винтового движения крови находит отражение в структурной ор ганизации сердца и магистральных сосудов, начиная со спиралевидного скру чивания аорты, легочного ствола и разделяющей их перегородки в процессе эмбрионального развития [Абрикосов, 1947;
Литтман, 1954;
Grant, 1962;
Patten, 1968;
Bankl, 1980], заканчивая спиральной укладкой эндотелия [Finlay и др., 1991], гладкомышечных элементов [Strong, 1938;
Fischer, 1951;
Савич, 1951;
Гуревич, Берштейн, 1972;
Куприянов, Караганов, Козлов, 1975], стромальных элементов сосудистой стенки [Серов, Шехтер, 1981] и волокон миокарда [Mall, 1911;
Oliveros, 1969;
Torrent-Guasp, 1975, 2004]. Такая структурная организация приводит к соответствующим особенностям функционирования системы кро вообращения: скручивающий характер сокращения сердца способствует закру чиванию ударного объема крови [Доброва и др., 1974;
Бураковский и др., 1976], а дальнейшее скручивание спирально расположенных гладкомышечных эле ментов в стенке артерий приводит к поддержанию винтового потока крови в артериальном русле благодаря активному взаимодействию стенки артерий с кровью [Stonebridge, Brophy, 1991;
Багаев, Захаров, Орлов, 1999;
Устинов, 2003].
Помимо косвенных, существуют прямые экспериментальные данные, по лученные с помощью современных методик, таких как рентгеноконтрастная киноангиокардиография [Бураковский и др., 1976;
Багаев, Захаров, Орлов, 1999], ультразвуковая цветовая допплерография [Frazin et al. 1990, 1996;
Stone bridge et al. 1996;
Foin et al. 2007], магнитно-резонансная фазово-контрастная ангиография [Kilner и др., 1993;
Bogren, Buonocore, 1994, 1997, 1999;
Houston и др., 2003, 2004], свидетельствующие о существовании винтового потока крови в различных отделах сердечно-сосудистой системы.
Однако закономерности винтового движения крови остаются слабо изу ченными. Большинство исследований было посвящено изучению винтового движения крови в аорте [Frazin и др., 1990;
Kilner и др., 1993;
Bogren, Buonocore, 1994, 1997, 1999;
Markl и др., 2004, 2005]. Данные о распространён ности, направлении вращения винтового движения крови в других сосудистых регионах, представлены лишь в единичных работах. P. Stonebridge и соавторы [1996] приводят данные о регистрации винтового движения крови с помощью цветового допплеровского картирования в бедренных артериях у 11 доброволь цев, N. Foin и соавторы [2007] – в сонных и бедренных артериях у 1 взрослого мужчины. Данные о количественных параметрах винтового движения крови также единичны, в частности величина вращательной скорости кровотока, из меренная методом магнитно-резонансной ангиографии, известна только для ду ги аорты и составляет 0,29±0,05 м/с [Kilner и др., 1993]. На основании этих сведений невозможно проследить закономерности винтового движения крови.
Биологическая роль винтового движения крови остается предметом дис куссий. Ряд исследователей [Stonebridge и др., 1996;
Frazin и др., 1996;
Багаев, Захаров, Орлов, 1999, 2002] предполагает, что винтовое движение крови играет положительную роль для кровообращения и перфузии органов, поскольку та кой тип движения увеличивает стабильность потока и является менее энергоза тратным. Кроме того, отмечается [Houston, Stonebridge, 2004;
Shinke и др., 2008], что данный тип движения крови препятствует развитию атеросклероза.
Однако часть авторов [Kilner и др., 1993;
Pritchard и др., 1995;
Texon и др., 2001], напротив, считает, что винтовой характер движения крови ведёт к уско рению развития атеросклероза. То есть клиническая значимость винтового движения крови пока окончательно не установлена. Очевидно, что без знания закономерностей винтового движения крови, его количественных параметров, невозможно судить о физиологической и клинической значимости данного фе номена.
Исходя из литературных данных [Frazin и др., 1990;
Stonebridge и др., 1996;
Foin и др., 2007] представляется, что наиболее доступными неинвазивными и информативными методами для изучения винтового движения крови в магист ральных сосудах могут быть современные ультразвуковые допплеровские тех нологии.
Цель исследования: установить основные закономерности винтового движения крови в магистральных артериях человека с помощью современных ультразвуковых допплеровских технологий.
Задачи исследования:
1. Установить возможность использования цветового дуплексного скани рования для устойчивой регистрации винтового движения крови и определить частоту его встречаемости в магистральных артериях большого круга кровооб ращения (аорте, сонных, подключичных, позвоночных, бедренных артериях).
2. Разработать методику количественной оценки скоростных параметров винтового движения крови.
3. Установить направление вращения винтового потока крови в симмет ричных участках артерий и в местах бифуркаций, скоростные параметры, соот ношение поступательного и вращательного компонентов кровотока, связь вин тового движения крови с параметрами системной гемодинамики и упруго эластическими свойствами сосудистой стенки.
4. Изучить гендерные и возрастные особенности параметров винтового движения крови.
5. Количественно оценить вращательный компонент сокращения левого желудочка сердца при помощи двухмерной эхокардиографии.
6. Выявить особенности винтового движения крови при начальных прояв лениях атеросклеротического поражения артерий и при атеросклеротических стенозах.
Научная новизна исследования 1. Впервые с помощью цветового дуплексного сканирования определена частота встречаемости правого и левого направлений вращения винтового по тока крови в магистральных артериях различных сосудистых регионов.
2. Впервые количественно измерена скорость винтового движения частиц крови, которая представлена продольным, вращательным и радиальным компо нентами.
3. Впервые установлена взаимосвязь параметров винтового движения час тиц крови с показателями системной гемодинамики и упруго-эластическими свойствами сосудистой стенки.
4. Впервые выявлены гендерные и возрастные особенности параметров винтового движения крови.
5. Впервые установлены особенности винтового движения крови при на чальных проявлениях атеросклеротического поражения артерий и при атеро склеротических стенозах.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическая значимость проведенного исследования заключается в уста новлении основных закономерностей винтового движения крови в артериях.
Результаты исследования расширяют представления о физиологических меха низмах функционирования сердечно-сосудистой системы.
Практическая значимость работы заключается в том, что выявленные зако номерности и разработанный метод количественной оценки винтового движе ния крови (заявка на патент № 2008131668 от 30.07.2008) помогут улучшить диагностику и лечение заболеваний системы кровообращения.
Положения, выносимые на защиту:
1. Методика цветового дуплексного сканирования позволяет устойчиво регистрировать и количественно оценивать винтовое движение крови.
2. Винтовое движение частиц крови в симметричных участках одноимен ных артерий чаще разнонаправленное. В местах бифуркаций магистральных артерий происходит разделение потока крови с формированием разнонаправ ленного вращения в дочерних ветвях.
3. Суммарная скорость движения частиц крови по винтовым траекториям состоит из продольного, вращательного и радиального компонентов;
значение суммарной скорости винтового движения частиц крови составляет в общих сонных артериях у здоровых молодых людей: M± – 45±8 см/с, DI – 42-47 см/с, Me – 45 см/с, P25 – 39 см/с, P75 – 51 см/с.
4. Особенностью винтового движения крови у пациентов старшей возрас тной группы с начальными проявлениями атеросклероза по сравнению с моло дыми здоровыми людьми является более высокая скорость вращательного ком понента кровотока.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на заседани ях кафедры патофизиологии, функциональной и ультразвуковой диагностики Алтайского государственного медицинского университета Росздрава (2006, 2007, 2008 гг.);
на VII и IX конференциях «Молодежь Барнаулу» в Алтайском государственном медицинском университете 14-18 ноября 2005 г. и 12-16 нояб ря 2007 года;
на VI Сибирском физиологическом съезде (г. Барнаул) 25-27 ию ня 2008 года;
на конференции, посвященной дню науки в Алтайском государст венном медицинском университете 4-6 февраля 2009 года.
Внедрение результатов исследования. Материалы диссертации исполь зуются в преподавании на кафедрах нормальной физиологии и патофизиологии Алтайского государственного медицинского университета.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, 2 из них в центральных журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзо ра литературы, главы с описанием материалов и методов исследования, глав с описанием результатов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, иллюстрирована 18 таблицами и 61 ри сунком. Список литературы содержит 165 цитируемых источника, из них отечественных и 109 зарубежных.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Всего обследовано 214 человек, которые были разделены на 3 группы.
Первую группу (основная группа) составили 142 молодых здоровых добро вольца (95 мужчин и 47 женщин, средний возраст – 20,5 ± 2,3 лет), не предъяв ляющих жалоб и не состоящих на диспансерном учете по поводу заболеваний сердечно-сосудистой системы. Во вторую группу (группа сравнения) вошли пациентов старше 40 лет (36 мужчин и 20 женщин, средний возраст – 59,7 ± 11,6 лет), у которых имелись закономерные для данного возраста начальные признаки атеросклеротического поражения БЦА в виде увеличения комплекса «интима-медиа» общих сонных артерий (ОСА) более 1 мм и / или наличия в ОСА мелких атеросклеротических бляшек от 1,5 до 2 мм. В третью группу во шли 16 пациентов (14 мужчин и 2 женщины, средний возраст – 73,3 ± 10,1 лет) с атеросклеротическими стенозами различных локализаций (общих и внутрен них сонных артерий, общих бедренных артерий), степень стенозов составляла от 40 до 86% по площади. Из исследования исключались пациенты с аритмия ми на момент исследования, сердечной недостаточностью IIб и III степени, с острыми нарушениями мозгового и коронарного кровообращения, а также па циенты, у которых были обнаружены аномалии хода общих или внутренних сонных артерий с нарушением кровотока области деформации в виде турбу ленции и расширения допплеровского спектра сдвига частот.
Всем добровольцам проводилось ультразвуковое сканирование магист ральных сосудов по стандартной схеме [Куликов, 1997] с детальной анатомиче ской и гемодинамической характеристикой. В первой группе исследовались аорта в области дуги и брюшного отдела, общие, наружные и внутренние сон ные артерии, подключичные, позвоночные, плечевые и общие бедренные арте рии. У пациентов второй группы исследовались только общие сонные артерии.
У пациентов третьей группы проводилась оценка степени стенозирования арте рии по площади при поперечном сканировании сосуда в В-режиме и изучался кровоток локально в зоне стеноза. Исследование проводили на ультразвуковых системах SonoAce 8000EX (Medison, Корея), Vivid 3 и Vivid 7 (GE Medical Systems, США) с использованием линейного, конвексного и фазированного датчиков в режимах цветового допплеровского картирования (ЦДК) и цветово го дуплексного сканирования (ЦДС). Для определения амплитуды колебаний стенки общей сонной артерии использовался М-режим. Всем обследуемым ли цам проводилось измерение системного АД по методу Короткова.
У 77 человек первой группы (59 мужчин и 18 женщин) проводили оценку упруго-эластических свойств артерий ультразвуковыми методами, путем расче та модуля Юнга и индекса жесткости. Кроме того, у 53 мужчин из этой группы исследование включало расчет скорости распространения пульсовой волны на участке «дуга аорты – общая бедренная артерия».
26 молодым мужчинам проводилось эхокардиографическое исследование по стандартной методике [Шиллер, Осипов, 1993] фазированным датчиком с частотой 1,5-3,5 МГц. Для оценки вращательного компонента сокращения ле вого желудочка осуществляли локацию сердца из парастернальной позиции по короткой оси на уровне фиброзного кольца митрального клапана в 2D-режиме.
Статистические расчеты производили с помощью пакета программ Statistica for Windows 6.0 и Microsoft Excel 2003. Для всех параметров оценива ли характер распределения по критерию Колмогорова-Смирнова. При значении вероятности р0,05 считали, что выборка принадлежит генеральной совокупно сти с нормальным распределением. Для скоростных параметров кровотока вы числяли среднее арифметическое (М), стандартное отклонение (), доверитель ный интервал (DI), значения медианы (Me), 25-го и 75-го процентиля (P25 – P75).
Оценка значимости различий между группами при нормальном характере рас пределения производилась с использованием t-критерия Стьюдента для двух несвязанных выборок. Качественные различия между параметрами оценивали с помощью точного двухстороннего критерия Фишера. Статистически значи мыми считались различия, уровень значимости которых соответствовал р0,05.
Для выявления взаимосвязи между показателями с нормальным распределени ем использовали коэффициент линейной корреляции Пирсона. Связь между по казателями, имеющими распределение отличное от нормального, определяли с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Коэффициенты кор реляции считали значимыми при уровне 5%.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
В режиме ЦДК при лоцировании поперечного среза сосуда (общей сонной артерии) наблюдалось различное окрашивание кровотока в его латеральной и медиальной половинах (рис. 1 на цв. вклейке). Поскольку в режиме ЦДК раз ными цветами кодируется противоположное по отношению к источнику излу чения ультразвука (трансдьюсеру) направление кровотока, можно сделать вы вод о том, что кровоток в двух половинах артерии носит разнонаправленный характер: в одной половине он направлен к датчику, в другой от датчика. Дан ный феномен можно объяснить лишь наличием вращения потока крови при его поступательном продвижении по артерии (рис. 2 на цв. вклейке).
Регистрация импульсно-волновой допплерограммы кровотока из попереч ного сечения просвета сосуда в режиме триплексного сканирования также сви детельствует о наличии вращательного компонента движения крови. Исследо вание проводилось при поочередном расположении контрольного объема в ла теральной и медиальной половинах просвета артерии (рис. 3 а, б на цв. вклей ке). Из рисунка 3 видно, что в латеральной половине артерии движение частиц крови направлено от датчика (рис. 3а, допплерограмма ниже базальной линии), в медиальной – к датчику (рис.3б допплерограмма выше базальной линии). Эти данные прямо свидетельствуют о разнонаправленном движении частиц крови в двух половинах поперечного сечения артерии.
Таким образом, современные допплеровские методики позволяют доказать существование в артериях винтового движения крови и могут быть использо ваны для изучения его закономерностей, поскольку позволяют оценить направ ление и скоростные параметры движения частиц крови.
Для выявления вращательного движения крови в основных магистральных артериях использовали режим ЦДК при поперечном сканировании артерии. О наличии вращательного движения крови судили по характерному двухцветно му окрашиванию поперечного сечения сосуда. Исследовали общие, наружные и внутренние сонные, подключичные, позвоночные, плечевые, общие бедренные артерии, а также аорту в области дуги и брюшного отдела.
Данные о частоте регистрации вращательного движения крови в магист ральных артериях в режиме ЦДК представлены в таблице 1.
Таблица 1. Частота регистрации вращательного движения крови в магистральных артериях у людей в режиме ЦДК, %.
Артерия Справа Слева р Общая сонная артерия, n=104 52 48 0, Внутренняя сонная артерия, n=77 69 56 0, Наружная сонная артерия, n=50 48 40 0, Позвоночная артерия, n=50 68 40 0, Подключичная артерия, n=44 64 30 0, Плечевая артерия, n=36 11 11 1, Общая бедренная артерия, n=34 62 56 0, Дуга аорты, n=31 0, Брюшной отдел аорты, n=37 Примечание: n – количество обследованных;
р – значимость различий частоты ре гистрации вращательного движения крови в артериях правой и левой стороны.
Из таблицы 1 видно, что винтовое движение крови регистрировалось во всех крупных магистральных артериях у людей, причем частота выявления данного феномена в одноименных артериях правой и левой стороны была при мерно одинакова для артерий каротидного бассейна (ОСА, ВСА, НСА), общих бедренных артерий и различалась для подключичных и позвоночных артерий, а также для дуги и брюшного отдела аорты.
Для оценки устойчивости регистрации винтового движения крови нами было проведено несколько повторных наблюдений у одних и тех же людей че рез различные промежутки времени. Всего в повторных исследованиях участ вовало 10 молодых здоровых добровольцев (8 мужчин, 2 женщины), которым дважды проводилось дуплексное сканирование артерий через различные про межутки времени – от 2 месяцев до 2,5 лет. Данное исследование показало от сутствие расхождения результатов между первичным и повторным наблюде ниями: винтовое движение крови повторно регистрировалось в соответствую щей артерии и сохраняло свою направленность. Эти результаты позволяют предполагать, что винтовое движение крови – это физиологический феномен, который имеет достаточно устойчивые индивидуальные параметры.
Направление вращения оценивали в режиме ЦДК как правое, если движе ние частиц крови происходило по часовой стрелке по ходу поступательного продвижения крови по сосуду и левое, если направление было обратным (на пример, на рис.1 представлено правое вращение, на рис. 3 – левое) Данные о направлении вращения потока крови в магистральных сосудах представлены в таблице 2.
Таблица 2. Частота регистрации правого и левого направлений вращения потока крови в артериях правой и левой стороны.
Направление вращения, % Артерия p правое левое D, n=53 68 Общая сонная артерия 0, S, n=51 35 D, n=53 8 Внутренняя сонная артерия 0, S, n=43 81 D, n=24 92 Наружная сонная артерия 0, S, n=20 25 D, n=34 0 Позвоночная артерия 0, S, n=20 60 D, n=28 4 Подключичная артерия 0, S, n=13 69 D, n=4 25 Плечевая артерия 0, S, n=4 75 D, n=21 57 Общая бедренная артерия 0, S, n=19 21 Дуга аорты, n=16 88 0, Брюшной отдел аорты, n=8 0 Примечание: D – правые артерии, S – левые артерии, n – количество обследованных сосудов, p – достоверность различий направления вращательного движения крови в артериях правой и левой стороны по точному критерию Фишера.
Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что артерии правой и левой стороны различались по направлению вращения винтового потока крови. В правых ОСА, НСА и ОБА чаще встречалось правое направление вращения, в левых – левое. Для ВСА было характерно обратное соотношение направлений движения частиц крови. В правой подключичной артерии преобладало левое направление вращения потока крови, а в позвоночной артерии справа в 100% случаев вращение было левым. Слева в подключичной и позвоночной артериях наблюдалось как правое, так и левое направление вращения, но преобладало правое. В области дуги аорты чаще наблюдалось правое вращение, в брюшном отделе аорты вращение во всех зарегистрированных случаях было левым.
Для выявления закономерностей винтового движения крови в ветвях арте рии после ее бифуркации, сравнивали направление вращения кровотока в ВСА и НСА. Данные сосуды исследовали в проксимальной трети вблизи бифурка ции ОСА. Регистрация вращательного движения крови в обеих ветвях ОСА на блюдалась справа в 46% случаев, слева – в 32% случаев. Направление вращения в ВСА и НСА справа во всех случаях носило разнонаправленный характер.
Слева вращение было разнонаправленным в 93,8% случаев, и только в 6,2% – однонаправленным. Таким образом, в области бифуркации сосудов происходит разделение винтового потока крови с формированием разнонаправленного вращения в дочерних ветвях.
Скоростные параметры винтового кровотока оценивали с использованием режима цветового дуплексного сканирования и М-режима. При этом проводили измерение трех составляющих вектора скорости частиц крови: продольной, вращательной и радиальной соответственно осям цилиндрической системы ко ординат z,, r (рис. 5), с последующим математическим расчетом суммарного вектора скорости, соответствующего истинной скорости движения частиц кро ви по винтовым траекториям.
Рис 5. Компоненты вектора скорости Рис. 6. Регистрация импульсно в цилиндрических координатах: волновой допплерограммы из продоль vz – продольный компонент, ного сечения артерии (продольный ком v – вращательный компонент, понент кровотока). Вверху – 2D-режим vr – радиальный компонент;
в сочетании с ЦДК, внизу – допплеро Vsumm – суммарный вектор скорости. грамма кровотока.
Измерение продольной скорости кровотока осуществляли путем регистра ции допплерограммы кровотока из продольного сечения артерии в режиме цве тового дуплексного сканирования по традиционной методике (рис. 6). Измере ние скорости вращательного компонента кровотока осуществляли в режиме цветового дуплексного сканирования путём регистрации допплерограммы кро вотока из поперечного сечения просвета артерии с расположением контрольно го объема в латеральной и медиальной половинах просвета артерии (рис. 3 а, б на цв. вклейке). Измерение радиальной компоненты скорости кровотока про изводили в М-режиме путем регистрации колебаний стенок артерии в систолу и диастолу, с дальнейшим измерением систолического и диастолического диа метров и времени прироста диаметра сосуда. Радиальную скорость рассчиты вали как отношение прироста радиуса артерии ко времени его прироста в мо мент прохождения пульсовой волны (рис. 7):
r vr t где vr – радиальный компонент скорости кровотока, r – прирост радиуса сосуда, t – время прироста радиуса сосуда.
а. б.
Рис. 7. Правая ОСА, продольное сканирование: вверху – 2D-режим, внизу – М-режим.
а – измерение систолического (Ds) и диастолического (Dd) диаметров, прирост радиуса артерии составляет r=(Ds-Dd)/2;
б – измерение времени прироста диаметра (t).
Расчет суммарного вектора скорости винтового движения частиц крови осуществляли по формуле:
Vsumm v z2 v2 vr, где Vsumm – суммарная скорость винтового движения частиц крови, vz – продольный компонент скорости кровотока, v – вращательный компонент ско рости кровотока, vr – радиальный компонент скорости кровотока.
Измерение компонент вектора скорости и расчет суммарной скорости вин тового движения крови проводили в ОСА. В ВСА измеряли только величину продольной и вращательной компонент;
радиальный компонент не оценивали ввиду технических особенностей исследования ВСА. Скоростные параметры винтового движения крови в ОСА и ВСА приведены в таблице 3.
Как следует из таблицы 3, в проксимальном отделе ВСА по сравнению с ОСА наблюдалось уменьшение скоростных показателей продольного компо нента винтового движения крови и увеличение скорости вращательного компо нента, что говорит о бльшей интенсивности вращения в проксимальном отде ле ВСА и может быть следствием закона сохранения количества движения, по скольку происходит переход потока крови из сосуда большего диаметра (мате ринского) в сосуды меньшего диаметра (дочерние).
Таблица 3. Скоростные параметры винтового движения крови в ОСА и ВСА у молодых здоровых людей, см/с.
Скоростные параметры ОСА (М±) ВСА (М±) max 114,0±25,0 69,2±16, Продольная скорость (vz) mean 44,3±7,7 35,2±8, max 18,0±5,0 32,5±8, Вращательная скорость (v) mean 5,9±1,7 10,3±2, Радиальная скорость (vr) 1,0±0,3 – max 115,5±25,0 – Суммарная скорость (Vsumm) mean 44,7±7,6 – vz max / v max 6,5±1,3 2,1±0, Cоотношение продольной и вращательной скоростей vz mean / v mean 7,7±2,4 3,5±1, Примечание: ОСА – общая сонная артерия, ВСА – внутренняя сонная артерия, vz – продоль ная скорость кровотока, v – вращательная скорость кровотока, vr – радиальная скорость кро вотока, Vsumm – суммарная скорость;
max – максимальные значения скоростей, mean – сред ние значения скоростей, min – минимальные значения скоростей. М – среднее значение, – стандартное отклонение.
Таблица 4. Сравнение скоростных параметров винтового движения крови в ОСА, показателей системной гемодинамики и упруго-эластических свойств сосудистой стенки между группами мужчин и женщин.
Средние значения параметров Параметры t p Мужчины, Женщины, n=46 n= vz max, см/с 125 105 -3,09 0,01 * vz mean, см/с 47 45 -0,69 0, vz min, см/с 30 31 0,56 0, v max, см/с 18,3 15,6 -2,39 0,02 * v mean, см/с 5,9 6,1 0,40 0, v min, см/с 2,6 3,6 1,44 0, vr, см/с 1,00 0,88 -1,42 0, Vsumm max, см/с 126 106 -3,14 0,01 * Vsumm mean, см/с 47 46 -0,66 0, Dd, мм 5,4 5,2 -1,52 0, - ЧСС, мин 74 74 0,02 0, САД, мм рт. ст. 127 112 -3,79 0,01* ДАД, мм рт. ст. 75 70 -1,52 0, ПАД, мм рт. ст. 52 42 -2,70 0,01 * RI 0,76 0,70 -4,59 0,01* Е, мм рт. ст./см 639 717 0,63 0, 3,1 1,13 0, 3, Примечание: vz – продольная скорость кровотока, v – вращательная скорость кровотока, vr – радиальная скорость кровотока, Vsumm – суммарная скорость;
max – максимальные значения скоростей, mean – значения скоростей, усреднённых по времени за сердечный цикл, min – минимальные значения скоростей. Dd – диаметр артерии в диастолу, ЧСС – частота сердечных сокращений, САД – систолическое артериальное давление, ДАД – диа столическое артериальное давление, ПАД – систолическое артериальное давление, RI – индекс резистентности, Е – модуль Юнга, – индекс жесткости, t – значение критерия Стьюдента, p – значимость различий между параметрами (звездочкой отмечены значимые различия, p0,05).
Для выявления взаимосвязи между параметрами системной гемодинамики, упруго-эластическими свойствами сосудистой стенки и параметрами винтового движения крови проводили корреляционный анализ. Между скоростными па раметрами винтового движения крови и диаметром артерии была обнаружена слабая обратная корреляционная связь. Прямая корреляционная связь слабой силы была выявлена между максимальной скоростью вращательной компонен ты кровотока и индексом резистентности. Суммарная скорость винтового дви жения была связана с индексом резистентности прямой корреляционной связью средней силы, с систолическим и пульсовым артериальным давлением слабой прямой корреляционной связью. Модуль упругости и индекс жесткости были связаны с суммарной скоростью винтового движения крови слабой обратной корреляционной связью.
Для выявления гендерных различий, проводили сравнение скоростных па раметров винтового движения крови, показателей системной гемодинамики и упруго-эластических свойств сосудистой стенки между группами мужчин и женщин. Результаты данного сравнения приведены в таблице 4.
Из таблицы 4 видно, что значения максимальных скоростей продольного, вращательного компонентов и суммарной скорости кровотока были выше у мужчин, чем у женщин. Очевидно, это обусловлено тем, что у мужчин были более высокие показатели индекса резистентности, систолического и пульсово го артериального давления, а эти факторы, как сказано выше, связаны прямой корреляционной связью со скоростными параметрами винтового движения крови.
Для оценки вращательного компонента сокращения миокарда проводилось эхокардиографическое исследование у 26 здоровых взрослых мужчин. Лоциро вали сердце из парастернальной позиции по короткой оси на уровне фиброзно го кольца митрального клапана в режиме двойного вывода изображения (Dual).
Оценивали вращательный компонент сокращения левого желудочка по углу поворота фиброзного кольца митрального клапана в фазы систолы и диастолы, используя в качестве ориентира комиссуры митрального клапана (рис. 8).
Было выявлено вращательное движение фиброзного кольца митрального клапана, направленное в фазу систолы – против часовой стрелки, в фазу диа столы – по часовой стрелке (при наблюдении с верхушки). Угол ротации со ставлял 7,6 ± 2,03. Таким образом, сокращение миокарда левого желудочка включает вращательный компонент, который, вероятно, принимает непосред ственное участие в формировании винтового потока крови в восходящем отде ле и дуге аорты.
Рис. 8. Регистрация вращательного компонента сокращения миокарда левого желудочка. Пара стернальная позиция по короткой оси. Слева – фаза систолы, створки митрального клапана за крыты. Справа – фаза диастолы, створки мит рального клапана открыты. Показано измерение угла между отрезками, соединяющими комис суры митрального клапана на правом и левом изображении Следующей задачей проведенного исследования являлось установление особенностей винтового движения крови в ОСА у пациентов старшей возрас тной группы с закономерными для данного возраста начальными признаками атеросклероза БЦА.
Частота регистрации винтового движения крови в ОСА у людей старшей возрастной группы в режиме ЦДК была выше по сравнению с группой молодых здоровых людей и составила в правой ОСА – 74,6%, в левой ОСА – 62,7%.
При оценке направления вращения винтового потока крови в ОСА у паци ентов старшей возрастной группы было установлено, что в правой ОСА преоб ладало левое направление вращения (что отличало данную группу от основной, где в правой ОСА преобладало правое направление вращения), в левой ОСА различий между правым и левым направлением вращения крови не наблюда лось, Скоростные параметры кровотока у пациентов старшей возрастной группы и их сравнение с аналогичными показателями у молодых здоровых лиц пред ставлены в таблице 5.
Таблица 5. Сравнение скоростных параметров винтового движения крови в ОСА у здоровых лиц и пожилых пациентов с атеросклерозом БЦА.
Средние значения скоростей, см/с Скорости t p основная группа группа сравнения vz max 114,0 77,1 6,78 0, vz mean 44,3 32,4 6,21 0, vz min 28,6 17,8 8,72 0, v max 18,0 19,6 -1,37 0, v mean 5,9 8,8 -6,54 0, v min 2,5 4,7 -3,91 0, vr 1,0 0,5 5,85 0, Vsumm max 115,5 79,7 6,56 0, Vsumm mean 44,7 33,7 5,84 0, Примечание: обозначения те же, что и в таблице 4.
Из данных, приведенных в таблице 5 видно, что у пациентов старшей воз растной группы с атеросклерозом БЦА скоростные параметры продольной и радиальной компонент кровотока были ниже, а скоростные параметры враща тельной компоненты – выше по сравнению с молодыми людьми, за исключени ем значений максимальной вращательной скорости, различий между которыми выявлено не было. Суммарная скорость винтового движения была выше у мо лодых здоровых лиц.
При проведении корреляционного анализа с целью выявления связи между параметрами системной гемодинамики, упруго-эластическими свойствами со судистой стенки и параметрами винтового движения крови у пациентов стар шей возрастной группы была выявлена более сильная корреляционная связь скоростных параметров винтового движения крови с уровнем систолического и пульсового артериального давления по сравнению основной группой.
Большое значение для расстройств локальной и региональной гемодина мики имеют стенотические поражения артерий. Изменения параметров винто вого движения крови в зоне атеросклеротических стенозов неизвестны. Нами было обследовано 19 стенозированных артерий у 16 пациентов. В исследование были включены магистральные артерии, наиболее часто поражаемые атеро склерозом: общие и внутренние сонные артерии, общие бедренные артерии.
Степень стенозов в исследованных сосудах варьировала от 40% до 86%. Реги страция винтового движения крови проводилась в режиме ЦДК непосредствен но в зоне стеноза.
Частота регистрации винтового движения крови в зоне атеросклеротиче ских стенозов в целом составила 84,2%. Максимальная степень стенозирования артерии, при которой было зарегистрирован вращательный компонент кровото ка, составляла 75%. Винтовое движение крови не регистрировалось в 15,8% случаев при стенозах, сопровождающихся выраженными локальными наруше ниями гемодинамики в виде ускорения кровотока и расширения допплеровско го спектра сдвига частот. Таким образом, в области атеросклеротических стено зов в большинстве случаев (при степени стенозирования от 40% до 75% по площади) возможна регистрация винтового движения крови.
ВЫВОДЫ 1. Методика цветового дуплексного сканирования позволяет устойчиво регистрировать и количественно оценивать вращательный компонент винтово го движения крови.
2. Винтовое движение частиц крови в симметричных участках одноимен ных артерий правой и левой стороны чаще разнонаправленное, причем для пра вых общих сонных, наружных сонных и общих бедренных артерий характерно правое направление вращения, для левых – левое. Для внутренних сонных, подключичных и позвоночных артерий характерно обратное соотношение на правлений вращения частиц крови. В области дуги аорты вращение потока кро ви имеет правое направление.
3. В местах бифуркаций магистральных артерий происходит разделение потока крови с формированием разнонаправленного вращения в дочерних вет вях.
4. Суммарная скорость движения частиц крови по винтовым траекториям состоит из продольного, вращательного и радиального компонентов;
значение суммарной скорости винтового движения частиц крови составляет в общих сонных артериях у молодых здоровых людей: M± – 45±8 см/с, DI – 42-47 см/с, Me – 45 см/с, P25 – 39 см/с, P75 – 51 см/с. Соотношение поступательного и вра щательного компонентов кровотока в общих сонных артериях составляет 7,7±2,4, во внутренних сонных артериях – 3,5±1,1. Суммарная скорость винто вого движения крови у мужчин выше, чем у женщин на 18%.
5. Суммарная скорость винтового движения крови у молодых здоровых людей связана слабой прямой корреляционной связью с индексом резистентно сти, систолическим и пульсовым артериальным давлением и слабой обратной корреляционной связью с диаметром сосуда, модулем Юнга и индексом жест кости.
6. Двухмерная эхокардиография позволяет зарегистрировать вращатель ный компонент сокращения левого желудочка сердца. Угол ротации фиброзно го кольца митрального клапана составляет 7,6 ± 2,03.
7. У пациентов старшей возрастной группы с закономерными для этого возраста начальными проявлениями атеросклеротического поражения брахио цефальных артерий по сравнению с молодыми здоровыми людьми величина продольного и радиального компонентов кровотока ниже на 27 и 49% соответ ственно, а вращательного компонента – выше на 49%.
8. При атеросклеротических стенозах магистральных артерий различной степени (от 40 до 75% по площади) в большинстве случаев (84,2%) регистриру ется винтовое движение крови.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Для количественной оценки винтового движения крови следует рассчиты вать суммарную скорость движения частиц крови по винтовым траекториям, с использованием режима цветового дуплексного сканирования и М-режима. Для расчета необходимо измерение трех компонентов суммарного вектора скоро сти: продольного, вращательного и радиального.
Измерение продольного компонента вектора скорости осуществляют путем регистрации допплерограммы кровотока из продольного сечения артерии по традиционной методике.
Измерение скорости вращательного компонента проводят в режиме цвето вого дуплексного сканирования при величине контрольного объема, соответст вующей радиусу сосуда, и значении угла между ультразвуковым лучом и на правлением кровотока 0, путем регистрации допплерограмм кровотока из по перечного сечения артерии с поочередным помещением контрольного объема в латеральной и медиальной половинах просвета артерии.
Радиальный компонент скорости определяют с использованием М-режима путем расчёта отношения прироста радиуса артерии (r) ко времени его при роста (t) в момент прохождения пульсовой волны.
Расчет суммарной скорости движения частиц крови по винтовым траекто риям осуществляют по формуле:
Vsumm v z2 v2 vr, где Vsumm – суммарная скорость винтового движения частиц крови, vz – продольный компонент скорости кровотока, v – вращательный компонент ско рости кровотока, vr – радиальный компонент скорости кровотока.
Суммарная скорость винтового движения частиц крови, рассчитанная по средним значениям продольного и вращательного компонентов в норме состав ляет: M± – 45±8 см/с, DI – 42-47 см/с, Me – 45 см/с, P25 – 39 см/с, P75 – 51 см/с.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
1. Кирсанов Р. И. Регистрация винтового движения крови в общих сон ных артериях у людей. // Молодежь Барнаулу : материалы науч.-практ. конф. – Барнаул, 2005. – С. 189-190.
2. Куликов В. П., Кирсанов Р. И., Засорин С. В. Допплерографическая регистрация феномена винтового движения крови в общих сонных артериях у людей. // Ультразвуковая и функциональная диагностика. – 2006. – №2 – С. 96 100.
3. Кирсанов Р. И. Регистрация феномена винтового движения крови в общих сонных артериях у людей с помощью современных допплеровских ме тодик. // Педиатры Алтая – будущему России : материалы науч.-практ. всерос сийской конф., посв. 40-летию пед. факультета АГМУ. – Барнаул, 2006. – С.
647-649.
4. Куликов В.П., Кирсанов Р.И. Допплерографическая регистрация вин тового движения крови в сонных артериях. // В сб. 5-го съезда Российской ас социации специалистов ультразвуковой диагностики в медицине. – Москва, 2007. – С.90.
5. Куликов В. П. Кирсанов Р. И. Основные закономерности винтового движения крови в общих сонных артериях у людей. // Российский физиологи ческий журнал им. И. М. Сеченова. – 2008. – Т. 94, №8. – С. 900-908.
6. Кирсанов Р. И., Куликов В. П. Допплерографическая регистрация вин тового движения крови. // VI Сибирский физиологический съезд. Тезисы док ладов. – Барнаул, 2008. – Т I. – С. 31-32.
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ:
ОСА – общая сонная артерия ВСА – внутренняя сонная артерия НСА – наружная сонная артерия ПкА – подключичная артерия ПА – позвоночная артерия ОБА – общая бедренная артерия Dd – диаметр сосуда в диастолу Ds – диаметр сосуда в систолу vz – продольная компонента скорости кровотока v – вращательная компонента скорости кровотока vr – радиальная компонента скорости кровотока Vsumm – суммарная скорость винтового движения крови RI – индекс резистентности ЧСС – частота сердечных сокращений АД – артериальное давление САД – систолическое артериальное давление ДАД – диастолическое артериальное давление ПАД – пульсовое артериальное давление ЦДК – цветовое допплеровское картирование ЦДС – цветовое дуплексное сканирование Рис. 1. Правая общая сонная артерия в попе- Рис. 2. Схема, поясняющая возникновение речном скане. В режиме цветового доппле- различного окрашивания кровотока в лате ровского картирования определяется раз- ральной и медиальной половинах сосуда личное окрашивание кровотока в латераль- при винтовом движении крови. а – винто ной и медиальной половинах сосуда. вая траектория движения частиц крови;
б – различное цветовое картирование попереч ного сечения сосуда обусловлено разнона правленным движением частиц крови в разных половинах сосуда.
а. б.
Рис. 3. Правая общая сонная артерия в поперечном скане в режиме триплексного сканирова ния;
а – контрольный объем расположен в латеральной половине сосуда, допплерограмма расположена преимущественно ниже базальной линии;
б – контрольный объем расположен в медиальной половине сосуда, допплерограмма расположена преимущественно выше базаль ной линии.
Подписано в печать 20.04.09. Формат 60х84/ Бумага офсетная. Печать ризографическая. Объем 1 п.л.
Тираж 100 экз.
Отпечатано: РА «ПАРАГРАФ» г. Барнаул, пр. Ленина 40, каб. 31, тел. (385-2) 366- Лицензия на полиграфическую деятельность ПД 12-061 от 04.01.2002 г.