Динамика биомеханических показателей сосудистого русла у мужчин и женщин разных возрастных групп
Автор: Гаранин А.А., Рябов А.Е., Фатенкова О.В.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 (63) т.18, 2014 года.
Бесплатный доступ
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.
Биомеханика магистральных артерий, большой круг кровообращения, компьютерные сфигмография и реография, возрастно-половые особенности
Короткий адрес: https://sciup.org/146216121
IDR: 146216121
Текст научной статьи Динамика биомеханических показателей сосудистого русла у мужчин и женщин разных возрастных групп
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 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 мышечноэластического (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 при p < 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).

группа 1а группа 1б группа 2а 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

группа 1а группа 1б группа 2а группа 2б
Рис. 3. Динамика средней мощности движения сосудистой стенки на сонной артерии: ЭКО – фаза эластического компонента оттока; АФ – антифлаттерная фаза

группа 1а группа 1б группа 2а группа 2б
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).

группа 1а группа 1б группа 2а 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

группа 1а группа 1б группа 2а 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

□ 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

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 Динамика биомеханических показателей сосудистого русла у мужчин и женщин разных возрастных групп
- Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю. Сердечно-сосудистый континуум//Сердечная недостаточность. -2002. -Т. 3, № 1. -С. 7-11.
- Бисярина В.П., Яковлев В.М., Кукса П.Я. Артериальные сосуды и возраст/Акад. мед. наук СССР. -М.: Медицина, 1986. -224 с.
- Германов А.В., Бухвалова Л.П. Сфигмография для оценки системы кровообращения//Самар. мед. архив. -Самара, 1997. -Сб. 3. -С. 19-21.
- Зубарев А.Р., Григорян Р.А. Ультразвуковое ангиосканирование. -М.: Медицина, 1990. -176 с.
- Инструментальные методы исследования в кардиологии (руководство)/под ред. Г.И. Сидоренко. -Минск, 1994. -272 с.
- Инструментальные методы исследования сердечно-сосудистой системы: справочник/под ред. Т.С. Виноградовой. -М.: Медицина, 1986. -416 с.
- Коркушко О.В., Шатило В.Б., Ярошенко Ю.Т. Передчасне старiння: фактори ризику, дiагностика, засоби по передження, метаболiчна терапiя (бiблiотечка практикуючого лiкаря). -Киев: Тов. ДСГ Лтд, 2003. -52 с.
- Мухарлямов Н.М., Сазонова Л.Н., Пушкарь Ю.Т. Исследование периферического кровообращения с помощью автоматизированной окклюзионной плетизмографии//Терапевтический архив. -1981. -№ 12. -С. 3-6.
- Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. -М.: Медицина, 1974. -312 с.
- Фатенков В.Н. Новое в биомеханике сердца, артерий и малого круга кровообращения: монография/Самар. гос. техн. ун-т. -Самара, 2009. -222 с.
- 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.
- 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.
- 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.
- Яновский М.В. Клинические данные по вопросу о периферическом артериальном сердце//Научная медицина. -1922. -№ 10. -С. 121.