Функционирование артериального русла в условиях изометрического стресса у здоровых людей и больных гипертонической болезнью

В последнее время усилился интерес к исследованиям жесткости сосудистого русла методами, доступными в условиях реальной медицинской практики, что связано с необходимостью получить надежные критерии стратификации риска развития сердечно-сосудистых осложнений [1-3]. Сосуды - один из главных органов-мишеней, которые поражаются при сердечно-сосудистых заболеваниях. Эластические свойства артерий нарушаются прежде всего при гипертонической болезни и атеросклерозе [4]. В этом смысле жесткость артерий может являться естественным интегральным фактором, определяющим сердечно-сосудистые риски [1].

Известно, что артериальная система обладает двумя взаимосвязанными функциями - проводящей и демпфирующей [2]. Выполнение первой функции определяется в основном шириной просвета артерий и сопротивлением потоку крови. Стойкое нарушение этой функции артерий возникает, главным образом, при их сужении или окклюзии, прежде всего атеросклеротического характера [5]. Второй важной функцией артерий является демпфирование осцилляций давления, обусловленных выбросом крови из левого желудочка сердца, и превращение пульсирующего артериального кровотока в стабильный, необходимый периферическим органам и тканям [2, 6]. Способность артерий мгновенно поглощать энергию ударного объема зависит от эластических свойств артериальной стенки, которые могут быть описаны в таких терминах, как растяжимость, податливость, жесткость [7, 8]. При нарушении этих свойств происходит генерирование повышенного систолического артериального давления, снижение диастолического артериального давления и, как следствие, нарушение коронарной перфузии [4, 5]. Нарушение демпфирующих свойств артерий является результатом развития артериосклероза [1].

Таким образом, сердечно-сосудистые осложнения могут быть результатом взаимосвязанных процессов – артериальной гипертензии, атеросклероза и артериосклероза, зачастую сосуществующих и являющихся предметом повышенного интереса кардиологов и кардиохирургов.

Широкое распространение данных патологических состояний и наносимый ими урон требуют разработки и повсеместного внедрения простых, неинвазивных и, в то же время, информативных и воспроизводимых технологий оценки состояния сердечнососудистой системы [1, 4]. Ультразвуковое исследование в настоящее время является наиболее известным методом неинвазивной оценки гемодинамики, но на практике с этой целью применяется редко, а служит в основном для изучения локальной кинетики сердца [9]. В известной степени этим требованиям отвечает импедансометрический метод оценки состояния центральной и периферической гемодинамики [7], интерес к которому в последние годы возвращается [9, 10, 13].

В то же время, исследование центральной и периферической гемодинамики в покое не всегда эффективно. В практической работе врача–кардиолога стресс–тесты играют одну из ведущих ролей, прежде всего для оценки состояния миокарда, коронарного кровотока и его резервов, регуляции сердечно-сосудистой системы и ее компенсаторно-адаптивных возможностей. В этом аспекте перспективна проба с изометрической нагрузкой, которая создает изменения, однонаправленные с гипертонической болезнью и в то же время не приводит к значительному росту частоты сокращений сердца, что делает возможным оценку параметров гемодинамики [11]. Однако эффект изометрического нагрузочного стресса на функционирование артериальной системы при разных стадиях гипертонической болезни ранее не был изучен.

Цель настоящего исследования – определить особенности функционирования артериального русла у больных гипертонической болезнью в зависимости от ее стадии по данным изометрической стресс–полиреокардиографии.

Материалы и методы

Обследовано 169 мужчин, больных гипертонической болезнью. Согласно [12] больные распределены на три группы. Первая группа (n = 56) – больные гипертонической болезнью первой стадии, средний возраст 32,3 ± 1,54 года. Вторая группа (n = 74) – больные гипертонической болезнью второй стадии с наличием гипертрофии миокарда левого желудочка, средний возраст 48,2 ± 0,66 лет. Третья группа (n = 39) – больные гипертонической болезнью третьей стадии, перенесшие инфаркт миокарда не менее чем за 6 месяцев до исследования, средний возраст 52,7 ± 1,85 лет. Контрольную группу (четвертая группа) составили 150 здоровых нетренированных мужчин без факторов риска сердечно-сосудистых осложнений, средний возраст 35,3 ± 1,54 лет. Всем обследованным проведена изометрическая стресс–полиреокардиография, включающая в себя дозированную изометрическую ножную нагрузку с полиреокардиографическим мониторированием параметров гемодинамики. Полиреокардиограмму регистрировали на разработанном на кафедре пропедевтики внутренних болезней и сестринского дела аппаратно-программном комплексе «Полиреокардиограф-01 Пермь». Комплекс разрешен к медицинской практике Министерством здравоохранения и социального развития Российской Федерации (регистрационное удостоверение Хе29/02030500/2481-01) и серийно выпускается ОАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», г. Пермь, Россия. Он позволяет регистрировать (в числе прочих кривых) грудную тетраполярную реограмму, на основании параметров которой проводилось исследование состояния артериальной системы.

Податливость аорты и крупных артерий грудной клетки определяли разработанным на кафедре импедансометрическим методом [7]. Предпосылкой возможности использования этой методики исследования гемодинамики для определения податливости сосудов артериального русла явилось то, что сигналы как объемной (A Z , так и дифференциальной (A Z / A t ) кривых грудной реограммы зависят от характеристик пульсирующего в них кровотока [13]. В свою очередь, эти характеристики зависят не только от величины ударного объема, но и от демпфирующих свойств артериальной системы, то есть эластичности, податливости или, наоборот, жесткости сосудов. Эти характеристики, в свою очередь, связаны с упруговязкими свойствами стенок сосудов и с сосудистым тонусом [6,8], формирующим так называемое сосудистое сопротивление. Производная величины сердечного выброса и сосудистого сопротивления характеризует показатель артериального давления [6, 13] - крайне важную константу центральной и периферической гемодинамики, которую нельзя не учитывать при определении податливости, растяжимости и эластичности в момент максимального систолического притока и максимального систолического оттока.

Начальная систолическая податливость артерий рассчитывается по формуле:

ISCA —

0,9 р KLQ² Ad Z ² APS

где ISCA - начальная систолическая податливость артерий в см³ /(скПа); 0,9 -поправочный коэффициент, обусловленный наложением электродов; р - удельное сопротивление крови (Ом см); K - размерный коэффициент Гундарова [14]; Q - периметр грудной клетки (см); Ad - амплитуда начальной части систолической кривой дифференциальной реограммы (Ом / с); Z - базовый импеданс (Ом); APS -систолическое артериальное давление (кПа) [7].

Конечная систолическая податливость определяется по формуле:

0,9 р KLQ² ADF FSCA —--------------- ,

3 Z ² (2 APS + APD )

где FSCA - конечная систолическая податливость артерий в см³ /(с кПа) ; ADF -амплитуда конечной части систолической кривой дифференциальной реограммы (Ом / с); APD - диастолическое артериальное давление (кПа) [7].

По общепринятым формулам рассчитываются основные показатели гемодинамики: сердечный индекс, общее периферическое сопротивление сосудов, гидравлическая мощность сердца [11].

Изометрический стресс (дозированная изометрическая ножная нагрузка) проводилась по стандартным требованиям к нагрузочному тесту. Нагрузка выполнялась в непрерывном супенчато-возрастающем режиме. Статическое усилие создавалось удержанием поднятой под углом 30 градусов к горизонтальной плоскости ноги пациента. Усилие дозировалось в Ньютонах на метр (Н / м) со 100%-м увеличением на каждой ступени. Продолжительность ступени 3 минуты. Уровень статического усилия составляет, соответственно, 10, 20 и 30 Н / м. До нагрузки, в конце каждой ступени нагрузки и на 1, 3, 5 и 10 минутах восстановительного периода измерялось артериальное давление по методу Короткова и регистрировалась полиреокардиограмма.

Результаты и обсуждение

Значения основных показателей гемодинамики (сердечный индекс, гидравлическая мощность сердца, общее периферическое сопротивление сосудов, систолическое артериальное давление) в покое и при проведении изометрического стресса представлены в таблице 1.

Этапы изометрической стресс–полиреокардиографии: первый этап – измерение исходного фона в покое, далее первая ступень регистрировалась в конце третьей минуты нагрузки, вторая – в конце шестой минуты и третья – в конце девятой минуты. В восстановительном периоде параметры гемодинамики регистрировались на первой, третьей, пятой и десятой минутах.

Так, показатели систолического артериального давления, гидравлической мощности сердца, общее периферическое сопротивление сосудов у больных гипертонической болезнью вне зависимости от стадии в покое были выше ( p < 0,001) аналогичных в группе здоровых лиц, что указывает на значительное увеличение постнагрузки на сердце у больных гипертонической болезнью вне зависимости от стадии и, как следствие, повышение энергозатрат миокарда. Тем не менее, интегральный показатель сердечного индекса у здоровых был больше ( p < 0,05) такового у больных гипертонической болезнью.

Гемодинамическое обеспечение изометрического стресса у здоровых характеризовалось достоверным линейным приростом показателей систолического артериального давления, сердечного индекса и гидравлической мощности сердца при неизменном общем периферическом сопротивлении сосудов. Такой вариант реакции гемодинамики на нагрузку автор считает адекватным. В восстановительный период все показатели гемодинамики группы пришли к уровню исходных на первой и третьей минутах.

Гемодинамическая реакция на изометрический стресс у больных гипертонической болезнью имела значительные отличия. У обследованных пациентов первой группы (гипертоническая болезнь I стадии) на фоне достоверного ( p < 0,001) прироста систолического артериального давления и общего периферического сопротивления сосудов отмечен также прирост гидравлической мощности сердца и отсутствие изменений сердечного индекса. У больных второй группы (гипертоническая болезнь II стадии) отмечена похожая тенденция – на фоне значительного ( p < 0,001) роста систолического артериального давления и общего периферического сопротивления сосудов имел место также значительный ( p < 0,01) прирост сердечного индекса и гидравлической мощности сердца.

Такая реакция гемодинамики может быть объяснена гиперфункцией гипертрофированного миокарда, что характерно для пациентов данной группы. В третьей группе, у больных гипертонической болезнью с перенесенным инфарктом миокарда, значительный прирост систолического артериального давления и общего периферического сопротивления сосудов привел к достоверному ( p < 0,01) снижению

Таблица 1

Значения показателей гемодинамики на этапах изометрической стресс–полиреокардиографии

Группа	Показатель	ИФ	1 ст.	2 ст.	3 ст.	1 мин	3 мин	5 мин	10 мин
1	СИ, л / (мин м2)	3 ±0,15	3,1 ±0,16	3,17 ±0,18	3,12 ±0,18	3,2 ±0,16	3,1 ±0,17	2,9 ±0,18	2,8 ±0,14
	ГМ, Вт	1,47 ±0,07	1,74 ±0,09	2,0 ±0,1	2,14 ±0,12	1,7 ±0,16	1,5 ±0,08	1,4 ±0,07	1,44 ±0,06
	ОПСС, кПа с/л	179 ±9,7	198 ±11,5	218 ±13,8	248 ±15,6	182 ±11,1	181 ±11,4	180 ±11,4	180 ±11,4
	САД, кПа	15,1 ±0,2	17,3 ±0,17	19,1 ±0,17	21,3 ±0,25	16,4 ±0,2	15,3 ±0,19	15,1 ±0,18	14,9 ±0,19
2	СИ, л/ (мин м2)	2,0 ±0,18	2,4 ±0,3	2,6 ±0,4	3,9 ±0,2	2,4 ±0,1	2,2 ±0,2	2,2 ±0,2	2,1 ±0,3
	ГМ, Вт	1,1 ±0,06	1,44 ±0,09	1,73 ±0,16	2,27 ±0,16	1,5 ±0,1	1,2 ±0,1	1,2 ±0,1	1,1 ±0,1
	ОПСС, кПа с /л	289 ±15	294 ±17	296 ±18	299 ±19	273 ±25	280 ±27	275 ±29	299 ±27
	САД, кПа	16,2 ±0,25	19,4 ±0,28	21,4 ±0,3	23 ±0,2	18,2 ±0,3	16,9 ±0,3	16,5 ±0,3	16,3 ±0,3
3	СИ, л/ (мин м2)	2,2 ±0,25	2,4 ±0,23	2,2 ±0,22	1,9 ±0,2	2,2 ±0,24	2,1 ±0,22	2,1 ±0,2	2,0 ±0,2
	ГМ, Вт	1,2 ±0,12	1,5 ±0,15	1,6 ±0,14	1,5 ±0,12	1,3 ±0,15	1,2 ±0,11	1,1 ±0,1	1,1 ±0,1
	ОПСС, кПа с/ л	279 ±34,6	309 ±29	363 ±32	417 ±28	280 ±36	276 ±40	282 ±32	290 ±29
	САД, кПа	14,6 ±0,3	17,0 ±0,3	19,2 ±0,32	21,3 ±0,26	16,9 ±0,3	15,1 ±0,28	14,6 ±0,25	14,6 ±0,3
4	СИ, л/ (мин м2)	3,0 ±0,15	3,4 ±0,16	3,7 ±0,18	3,9 ±0,18	3,2 ±0,16	3,1 ±0,18	2,9 ±0,16	2,8 ±0,18
	ГМ, Вт	1,05 ±0,07	1,5 ±0,09	1,7 ±0,1	2,1 ±0,12	1,4 ±0,15	1,2 ±0,12	1,05 ±0,12	1,0 ±0,1
	ОПСС, кПа с /л	145 ±9,7	142 ±11,5	149 ±13,8	153 ±15,6	150 ±11	147 ±11	139 ±11,4	142 ±11
	САД, кПа	12,7 ±0,13	14,7 ±0,17	16,4 ±0,11	17,8 ±0,19	13,1 ±0,14	12,8 ±0,16	12,4 ±0,12	12,4 ±0,1

Примечание: достоверность отличий обозначена в тексте.

Обозначения: СИ – сердечный индекс, ГМ – гидравлическая мощность сердца, ОПСС – общее периферическое сопротивление сосудов, САД – систолическое артериальное давление, ИФ – исходный фон.

от исходного уровня показателей насосной функции сердца (сердечный индекс, гидравлическая мощность сердца) на пике нагрузки, что можно трактовать как неадекватность гемодинамического обеспечения нагрузки ввиду поражения миокарда.

В покое и при изометрической стресс–полиреокардиографии показатели начальной и конечной систолической податливости артерий в группах обследованных представлены в таблицах 2 и 3. Значение начальной систолической податливости артерий в группе здоровых значительно превышал таковой у больных ( p < 0,001). В первой группе значение начальной систолической податливости артерий, в свою очередь, выше, чем у больных гипертонической болезнью II стадии ( p < 0,01). В ответ на изометрический стресс в первой группе (гипертоническая болезнь I стадии) и группе контроля значение начальной систолической податливости артерий достоверно ( p < 0,01) снизилось от исходного к третьей ступени, однако на первой минуте восстановления резко ( p < 0,001) увеличилось (даже выше исходного уровня). Во второй группе (гипертоническая болезнь II стадии) значение начальной систолической податливости артерий существенно не изменилось как на ступенях нагрузки, так и в период восстановления. Примечательно, что все это происходило на фоне значительного роста систолического артериального давления, общего периферического сопротивления сосудов и показателей насосной функции. В третьей группе (гипертоническая болезнь III стадии) был получен результат, похожий на реакцию на стресс у здоровых людей, но при этом на фоне прироста общего периферического сопротивления сосудов и депрессии насосной функции сердца (сердечный индекс и гидравлическая мощность сердца).

Подобная динамика выявлена и для показателя конечной систолической податливости артерий, который в состоянии покоя у здоровых был выше такового у больных гипертонической болезнью ( p < 0,001). У пациентов первой группы он превышал значения у лиц второй и третьей групп ( p < 0,05). На пике изометрического стресса отмечено его незначительное снижение у больных первой группы и достоверное ( p < 0,05) – у третьей группы, с последующим быстрым восстановлением до исходного значения при отмене нагрузки.

Таблица 2

Динамика показателя начальной систолической податливости артерий на этапах изометрической стресс–полиреокардиографии

Группа	ИФ	1 ст.	2 ст.	3 ст.	1 мин	3 мин	5 мин	10 мин
1-я	12,4 ±0,13	11,3 ±0,18	8,7 ±0,2	7,0 ±0,18	13,7 ±0,13	12,5 ±0,17	12,6 ±0,13	12,4 ±0,12
	8,7	8,1	8,4	8,4	8,7	8,4	8,5	8,5
2-я	±0,18	±0,25	±0,26	±0,34	±0,34	±0,28	±0,35	±0,35
	8,3	7,1	5,6	4,2	8,8	7,6	7,8	8,0
3-я	±0,22	±0,29	±0,35	±0,38	±0,33	±0,29	±0,35	±0,24
	17,9	17,0	15,8	14,2	19,3	18,1	17,4	17,5
4-я	±0,17	±0,2	±0,18	±0,21	±0,17	±0,2	±0,15	±0,2

Примечание: достоверность отличий обозначена в тексте. Обозначение: ИФ – исходный фон.

Таблица 3

Динамика показателя конечной систолической податливости артерий на этапах изометрической стресс–полиреокардиографии

Группа	ИФ	1 ст.	2 ст.	3 ст.	1 мин	3 мин	5 мин	10 мин
1-я	4,3 ±0,11	4,0 ±0,13	2,7 ±0,15	2,5 ±0,2	4,5 ±0,14	4,4 ±0,16	4,4 ±0,15	4,3 ±0,13
2-я	2,1 ±0,16	2,1 ±0,2	2,5 ±0,18	2,4 ±0,14	2,6 ±0,16	2,3 ±0,19	2,2 ±0,14	2,0 ±0,11
3-я	2,2 ±0,18	1,7 ±0,22	1,5 ±0,25	0,9 ±0,28	2,0 ±0,18	2,0 ±0,16	2,1 ±0,16	2,2 ±0,18
4-я	6,7 ±0,11	6,0 ±0,13	5,8 ±0,15	6,2 ±0,18	6,5 ±0,15	6,1 ±0,14	6,2 ±0,15	6,3 ±0,13

Примечание: достоверность отличий обозначена в тексте. Обозначение: ИФ – исходный фон.

Можно предположить, что у здоровых (четвертая группа), чем больше начальная и конечная систолические податливости артерий, тем лучше обеспечивается адекватность кровообращения в артериальной системе как в покое, так и при физической нагрузке. В свою очередь, податливость артерий тесно связана с показателями сердечного выброса и общего периферического сопротивления сосудов. Так, была установлена достоверно ( p < 0,0001) тесная положительная связь начальной систолической податливости артерий с гидравлической мощностью сердца ( r = 0,70), а также связь средней силы с сердечным индексом ( r = 0,52; p < 0,001). При этом имела место очень сильная достоверная ( p < 0,0001) обратная связь начальной систолической податливости артерий с общим периферическим сопротивлением сосудов ( r = – 0,80) и связь средней силы с систолическим артериальным давлением ( r = – 0,51; p < 0,001). Для показателя конечной систолической податливости артерий установлена достоверная ( p < 0,0001) средней силы связь с гидравлической мощностью сердца и сердечным индексом ( r = 0,36 и 0,29) и обратная средней силы связь с общим периферическим сопротивлением сосудов и систолическим артериальным давлением ( r = – 0,58 и r = – 0,49; p < 0,001 и p < 0,01), соответственно.

У больных гипертонической болезнью I стадии (первая группа) при отсутствии явных поражений органов–мишеней, очевидно, происходит ремоделирование сосудистого русла, что проявляется снижением начальной и конечной систолических податливостей артерий. Однако гемодинамическое обеспечение нагрузки у этих больных адекватно (компенсировано). У больных гипертонической болезнью II стадии с гипертрофией миокарда левого желудочка сосудистое русло ремоделировано, оно ригидное, не отвечает адекватно на увеличение насосной функции, но, тем не менее, гемодинамическое обеспечение нагрузки адекватно. Наконец, у больных с гипертонической болезнью III стадии с перенесенным инфарктом миокарда ригидное сосудистое русло и сниженная насосная функция не позволяют адекватно поддерживать перфузию органов и тканей при выполнении больным нагрузки.

Выводы

У здоровых лиц высокий уровень податливости артериального русла грудной клетки обеспечивает адекватность кровообращения в покое и при выполнении изометрической нагрузки.

У больных гипертонической болезнью отмечается снижение податливости артериального русла, что связано с его ремоделированием. В большей степени это характерно для гипертонической болезни с ассоциированной ишемической болезнью сердца и сопровождается неадекватностью гемодинамического обеспечения изометрического нагрузочного стресса.