Возрастно-половые особенности биомеханики магистральных артерий

Самарский государственный медицинский университет

В последние годы большое внимание уделяется исследованию морфофункциональных свойств магистральных артерий, нарушение которых, имеет большое значение в развитии и прогрессировании заболеваний сердечно-сосудистой системы и определяет патофизиологические периферические механизмы конечного звена сердечно-сосудистого континуума – хронической сердечной недостаточности [1]. Значительный интерес представляет изучение морфо-функциональных изменений артериального русла и кровотока в процессе онтогенеза человека с целью прогнозирования течения сердечно-сосудистых заболеваний [2]. В настоящее время проводятся исследования различных аспектов периферического кровообращения посредством определения жесткости сосудистой стенки, ее морфологических изменений, скорости кровотока, оценки комплекса интим-медиа [3]. Все эти способы диагностики ограничены в своих возможностях избирательностью изучаемых параметров. В связи с этим необходимо внедрение методик, позволяющих оценить функциональность сосудистой системы, как в комплексе, так и отдельных ее звеньев.

Цель работы. Оценить функциональное состояние сосудов большого круга кровообращения у мужчин и женщин разных возрастных групп.

Материал и методы. В работе представлены результаты обследования 120 практически здоровых человек без клинических признаков сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета. Проведено распределение по четырем группам (по 30 человек): 1 группу составили женщины (средний возраст 20±1 год), во 2 группу вошли женщины (средний возраст 50±2 года), 3 и 4 группы сравнения составили мужчины с аналогичным делением по возрасту.

Всем обследованным регистрировали сфигмограммы (СГ) артерий мышечно-эластического (сонной, бедренной) и мышечного (лучевой, локтевой, задней большеберцовой, тыльной артерии стопы) типов. Показатели биомеханики артерий изучали в процессе компьютерной обработки. Для изучения параметров биомеханики сосудистой стенки был разработан способ автоматизированного анализа кривых [8]. Регистрация СГ осуществлялась по стандартной традиционной методике на уникальном поликардиографе «Элон-2», укомплектованном тензометрическим датчиком. Внутри аппарата расположен аналого-цифровой преобразователь. Прибор соединяется кабелем с ЭВМ через универсальный USB 2.0 порт. Частота дискретизации при записи кривых составила 50 Гц.

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 производную кривых.

На основе контурного анализа сфигмограмм сотрудниками кафедры пропедевтической терапии СамГМУ было предложено [6] выделять систолу – изгнание (отток) ударного объёма – и диастолу (приток) в артериальном цикле по аналогии с сердечным циклом [4-6]. Систола артерий состоит (рис. 1) из фаз эластического компонента оттока (точки 3-4) и мышечного компонента оттока (точки 4-5) (ЭКО и МКО), окклюзии проксимального отдела артерии I (точки 5-6) и II (точки 6-7) (ОПОА I, II), формирования среднего сосудистого давления (точки 7-0) (ФССД). Диастола артерий состоит из антифлатерной (точки 0-1) (АФ), фаз быстрого (точки 1-2) и медленного (точки 2-3) притока (БП, МП).

Рис. 1. Фазовая структура сосудистого цикла.

Рис. 1. Фазовая структура сосудистого цикла.

В автоматизированном режиме выделялись перечисленные выше фазы, границы которых устанавливались по второй производной. В ходе исследования изучались следующие параметры биомеханики сосудистой стенки: длительность фаз (t), средняя и экстремальная скорость (v).

Статистический анализ проводился с использованием критерия Вилкоксона, при помощи программы Statistica 6.0. Достоверными считались различия при p< 0,05.

Полученные результаты и их обсуждение. На сонных артериях (табл. 1) выявлено увеличение длительности фазы ФССД в 4 группе в 6,2 раза в сравнении с 3 группой (в эту фазу происходит постепенное уменьшение диаметра сосуда; в данном случае увеличение длительности фазы свидетельствует об увеличении жесткости артерии, снижении вязко-эластических свойств ее стенки) и ее уменьшение в фазу ЭКО в 2 раза по сравнению со 2 группой (во время данной фазы в процессе перемещения ударного объема (УО) крови начинает активно участвовать сосудистая стенка; уменьшение длительности этой фазы указывает на более низкую эластичность сосудистой стенки у мужчин с возрастом в сравнении с женщинами). Кроме того, у молодых мужчин выше способность артериальной стенки к мышечному сокращению, которая с возрастом снижается. Так, например, в фазу МКО наблюдалось снижение ее длительности у зрелых мужчин в сравнении с молодыми на 37%.

Также обнаружено достоверное повышение показателей биомеханики в начальную фазу сосудистой диастолы – МП у молодых мужчин: средняя скорость в эту фазу в группе 3 больше, чем в группе 1, на 27%, причем с возрастом она снижается (в группе 4 меньше, чем в 3, на 32,8%). Таким образом, центральные артерии характеризуются более быстрым ответом на приход УО крови за счет, вероятно, более значительного содержания в их стенке эластических волокон у мужчин. С возрастом скорость снижается, за счет увеличения процентного содержания коллагеновых волокон, что может служить одним из компонентов сердечно-сосудистой недостаточности, вследствие поражения «периферического сердца» [7-13].

С возрастом и у мужчин, и у женщин наблюдается уменьшение средней скорости в фазу ФССД, что свидетельствует о снижении способности к поддержанию постоянного давления в просвете сосуда в диастолу и может служить независимым предиктором возникновения диастолической артериальной гипертензии.

Таблица 1. Показатели биомеханики сонных артерий

Таблица 1. Показатели биомеханики сонных артерий

Примечания: здесь и далее: * - достоверное различие по возрасту; ** - достоверное различие по полу; t – длительность фаз; v – средняя скорость.

При оценке состояния бедренных артерий наблюдалась аналогичная динамика показателей биомеханики сосудистой стенки, однако степень и объем изменений были более выраженными.

Таким образом, данные исследования крупных артерий мышечно-эластического типа позволили проследить четкую закономерность: самыми лабильными в плане реактивности на УО крови в фазы, где задействованы эластические компоненты артериальной стенки и требуется ее активное участие в поддержании сосудистого тонуса, являются сосуды молодых мужчин.

У женщин наблюдалась менее выраженная по продолжительности и силе реакция на УО, что, возможно, объясняется рядом факторов: иным соотношением эластиновых и коллагеновых волокон, разностью в симпато-адреналовых реакциях на артериальный тонус, вазопротекторном влиянии эстрогенов на сосудистую стенку. Это обусловлено половыми различиями в тонусе симпато-адреналовой системы и вазотропными эффектами женских половых гормонов [14].

С возрастом способность поддержания давления внутри сосуда за счет кинетической энергии и возможность приема УО уменьшается, вследствие чего может снижаться способность адекватной реакции на изменение параметров центральной гемодинамики, что вполне логично, в связи с уменьшением уровня эстрогенов в перименопаузальном периоде у женщин и агрессивного влияния андрогенов в силу снижения их количества у мужчин.

Анализ результатов компьютерной СГ периферических артерий мышечного типа показал следующие особенности:

На a.ulnaris – наблюдалось увеличение длительности фазы МП у обследуемых 4 группы по сравнению с 3 на 6% (p=0,046). В фазу ЭКО произошло увеличение ее длительности на 22% (p=0,018) у обследованных в 4 группе по сравнению с 3 группой. Значительно изменились скоростные показатели, так, например, средняя скорость в АФ фазу возросла в 4 группе на 23% в сравнении со 2 (p=0,018) и на 11% в сравнении с 3 группой (p=0,036). В фазу МП средняя скорость снижалась на 26% во 2 группе по отношению к группе 1 (p=0,017) и на 32% в 4 группе в сравнении с группой 3 (p=0,035). Также отмечалось снижение скорости в фазу ФССД на 37% в 3 группе в сравнении с группой 1 (p=0,041).

На a.radialis (табл. 2) – уменьшилась продолжительность периода оттока в 4 группе в сравнении с группой 3 и периода притока в 4 группе по отношению к группе 2, что свидетельствует о формировании гиперкинетического состояния артериального кровообращения в зрелом возрасте, особенно выраженного у мужчин. Возросла средняя скорость преимущественно в диастолические фазы у зрелых мужчин в сравнении с женщинами, так, например, в фазы АФ, БП и МП на 12%, 27% и 9% соответственно.

Таблица 2. Показатели биомеханики лучевых артерий

Таблица 2. Показатели биомеханики лучевых артерий

На a.tibialis posterior – наиболее выраженное изменение длительности фаз как в период оттока, так в диастолические фазы были отмечены у лиц молодого возраста как у мужчин, так и у женщин. Средняя скорость снизилась у людей зрелого возраста, в сравнении с лицами молодого возраста, преимущественно в период притока, например, в фазу МП в 4 группе произошло снижение на 12% в сравнении с 3 (p=0,018) и во 2 группе на 10% в сравнении с группой 1 (p=0,012).

На a.dorsalis pedis (табл. 3) – с возрастом произошло преимущественное увеличение периода оттока, период притока изменялся несущественно. Скоростные параметры изменялись преимущественно у женщин с увеличением возраста, например, в фазу ЭКО средняя скорость увеличилась на 13% во 2 группе в сравнении с группой 1.

Таблица 3. Показатели биомеханики тыльной артерии стопы

Таблица 3. Показатели биомеханики тыльной артерии стопы

Выводы

  1. По данным компьютерной СГ, у молодых мужчин наблюдается повышенная пропульсивная активность артерий большого круга кровообращения, в сравнении с женщинами аналогичного возраста. С возрастом эти различия несколько уменьшаются.
  2. Кроме того, с возрастом возрастает кинетика артериальной стенки, что свидетельствует об адаптации сосудистого русла к увеличению жесткости стенки артерий, изменению биомеханики «периферического сердца», и вносит свой вклад в формирование сердечно-сосудистой недостаточности.
  3. Более того, с возрастом у представителей обоих полов более значительно изменяются показатели объемного кровотока на нижних конечностях в сравнении с верхними именно в фазы притока, 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 использованных источников:

  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. - М.: Медицина, 1986. - 224 с.
  3. Инструментальные методы исследования в кардиологии (Руководство)/ Ред. Сидоренко Г.И. – Минск, 1994. – 272 с.
  4. Фатенков В.Н. Новое в фазовой структуре сердечного цикла// Советская медицина. 1988. - №4. – С. 27-33.
  5. Фатенков В.Н., Германов А.В., Бухвалова Л.П. Нетрадиционный анализ сфигмограммы// Тез. докл. НПК, посв. 91-й годовщине со дня рожд. проф. С.В. Шестакова. - 1994. – С. 88-92.
  6. Фатенков В.Н., Рябов А.Е., Солдатова О.А. Оценка функции артерий при ремоделировании их на фоне хронической сердечной недостаточности// Сб. ст. VII Межрегион. кардиологического форума. – Н.Новгород. 2003. – С. 34-36.
  7. Кушаковский М.С. Хроническая застойная сердечная недостаточность: Идиопатические кардиомиопатии. - СПб.: Фолиант, 1998. 320 с.
  8. Малая Л.Т., Горб Ю.Г., Рачинский И.Д. Хроническая недостаточность кровообращения. – К.: Здоров'я, 1994. 624 с.
  9. Меерсон Ф. З. Адаптация, дезадаптация и недостаточность сердца. - М.: Медицина, 1978.
  10. Обрезан А. Г. Особенности периферической гемодинамики при эссенциальной и ренопривной гипертензии// Международные медицинские обзоры. 1993. Т. 1. № 1. С. 38–41.
  11. Сыренский А.В., Бершадский Б.Г., Лебедев С.В. Анализ изменений тонуса артериальных сосудов в эксперименте// Физиологический журнал СССР им. Сеченова. – 1989. - №4. – С. 586-589.
  12. Френкель Г.Л. Так называемое периферическое сердце. Вопросы экс-тракардиального кровообращения/ Под ред. Г.Ф. Ланга. – М.: Биомедгиз. – 1935. – 133 с.
  13. Яновский М.В. Клинические данные по вопросу о периферическом артериальном сердце// Научн. мед. 1922; (10):121.
  14. 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.