Авторы: Xianghong Lei, Juan Liu
Описание
Целью этого исследования была оценка раннего склероза бедренной кости у пациентов с гипертонией с помощью тканевой допплеровской визуализации (TDI).
Материалы/методы
Было набрано 100 пациентов с артериальной гипертензией и разделено на группу A (толщина интима-медиа бедренной артерии (IMT) ≥1,0 мм) и группу B (IMT бедренной артерии <1,0 мм), по 50 случаев в каждой группе на основе IMT бедренной кости. Кроме того, в это исследование были включены 50 здоровых людей из контрольной группы. Строение бедренной стенки и IMT бедренной артерии исследовали с помощью высокочастотного УЗИ. Импульсная волна (PW) -TDI использовалась для получения кривой движения задней стенки бедренной артерии. Также были получены длительности первого (Т1) и второго (Т2) пиков.
Полученные результаты
IMT группы A, группы B и здоровой контрольной группы составляли 1,17 ± 0,12 мм, 0,74 ± 0,11 мм и 0,71 ± 0,09 мм соответственно со значительной статистической разницей (P <0,05). Длительность первого пика (T1) в 3 группах составила 135,6 ± 16,6 мс, 134,5 ± 18,5 мс и 129,8 ± 12,4 мс, соответственно, без статистической разницы (F = 1,868 P = 0,158). Длительность второго пика (T2) группы A, группы B и здоровой контрольной группы составляла 234,7 ± 39,8 мс, 209,3 ± 34,9 мс и 169,8 ± 19,5 мс соответственно со статистически значимой разницей (F = 50,411 P = 0,000).
Диагностическая чувствительность, площадь специфичности под кривой (AUC) и пороговое значение для ранней диагностики артериосклероза бедренной артерии по T1 составили 56,0% (95% ДИ: 41,3–70,0%), 66,0% (95% ДИ: 51,2–78,8%) , AUC = 0,54 (95% ДИ: 0,42–0,66) и 130,5 мс соответственно. И это было 64,0% (95% ДИ: 49,2–77,1%), 62,0% (95% ДИ: 47,2–75,4%), AUC = 0,69 (95% ДИ: 0,59–0,80) и 214,5 мс соответственно для T2.
Вступление
Основные характеристики гипертонии включают атеросклероз и снижение эластичности основной артерии. При длительном повышении артериального давления при изменении гемодинамической силы эндотелий повреждается и вызывает агрегацию гладкомышечных клеток сосудов стенки артерии, макрофагов и Т-лимфоцитов.
Изменения могут включать гиперплазию соединительных тканей, таких как коллаген и протеогликан, и гладкомышечных клеток сосудов; сокращение эластичных волокон; снижение эластичности сосудистой стенки; увеличение артериальной жесткости; и образование кальцинированной атеробляшки на стенках. Изменения и нарушения функций являются патологической основой возникновения сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний.
Ослабление эластичности – это показатель специфичности и чувствительности изменений кровеносного сосуда на ранней стадии, который отражает функциональное состояние сосуда и происходит раньше, чем структурное изменение. Ослабление эластичности сосуда и диагностика на ранней стадии важны для профилактики и лечения сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний.
Сердечно-сосудистые и цереброваскулярные заболевания, вызванные атеросклерозом, являются ведущими причинами хронических патологий и смертности. Следовательно, раннее выявление и вмешательство имеют решающее клиническое значение для снижения частоты сердечно-сосудистых и цереброваскулярных заболеваний.
В настоящее время клиническая диагностика артериосклероза в основном опирается на морфологические изменения, а доступных методов функционального обследования кровеносных сосудов недостаточно. Это исследование было направлено на разработку эффективного способа оценки атеросклероза до появления морфологических изменений, обеспечивающего надежный метод визуализации для клинической профилактики атеросклероза.
Материал и методы
Пациенты
В качестве участников были набраны сто пациентов с гипертонией, которые лечились на протяжение года. Это исследование было одобрено комитетом по этике Медицинского центра Тяньцзиньского союза и в соответствии с Хельсинкской декларацией. Все пациенты подписали письменное информированное согласие.
Критерии включения были следующими:
- пациенты, соответствующие диагностическому справочнику ВОЗ/ISH;
- пациенты в возрасте 45–65 лет;
- пациенты с 10–20-летним анамнезом артериальной гипертензии.
Критерии исключения были следующими:
- пациенты с вторичной артериальной гипертензией
- пациенты с почечной недостаточностью
- пациенты с дисфункцией щитовидной железы или сочетанным метаболическим заболеванием
- пациенты с диабетом
- пациенты с заболеванием соединительной ткани.
Все пациенты были обследованы с помощью высокочастотного ультразвукового исследования бедренной артерии и были разделены на 2 группы в зависимости от толщины интима-медиа внутри бедренной артерии.
Группа А представляла собой группу гипертонии (100 бедренных артерий), в которую вошли 50 пациентов (23 мужчины и 27 женщин) в возрасте 46–65 лет (в среднем 53,3 ± 7,3 года) с IMT ≥1,0 мм.
Группа B представляла собой группу гипертонии (100 бедренных артерий), в которую вошли 50 пациентов (24 мужчины и 26 женщин) в возрасте 47–67 лет (в среднем 54,7 ± 7,4 года) с IMT <1,0 мм.
В качестве контрольной группы было выбрано 50 здоровых контролей (25 мужчин и 25 женщин) в возрасте 45–65 лет (в среднем 53,0 ± 9,0 лет) одновременно. Критериями включения для здорового контроля были участники без гипертонии, гиперлипидемии, диабета, ишемической болезни сердца или почечной недостаточности; не употреблять алкоголь и не курить; артериальное давление в пределах нормы; и высокочастотное ультразвуковое исследование показало IMT <1,0 мм.
Оборудование
Мы использовали аппарат Philips IU22 с датчиком S5-1 с частотой 2,5–5 МГц и датчиком l9-3 с частотой 5–10 МГц.
Измерение артериального давления
Пациентам требовалось 10 минут отдыха перед измерением артериального давления, а также запрещалось курить и пить кофе в течение 30 минут. Мы уточняли, что необходим пустой мочевой пузырь.
Два измерения проводились непрерывно с интервалом 1-2 минуты, и было получено среднее значение. Измерение повторяли, когда значения систолического или диастолического давления в двух измерениях отличались более чем на 5 мм рт. Было записано среднее значение 3 результатов измерений.
Измерение интима-медиа (IMT) бедренной артерии
В положении лежа на животе с полностью обнаженными конечностями, врач использовал линейный датчик для наблюдения за морфологическими особенностями сосудистой стенки бедренной артерии, такими как толщина стенки. Толщина IMT на участке длинной оси бедренной артерии (расстояние между первой зоной сильного эхо-сигнала и второй эхо-зоной, образованной средней оболочкой и внешней оболочкой) (рис. 1А) непрерывно измерялась 3 раза, с использованием среднего показателя.
Рисунок 1: Обследование IMT и кривой движения задней стенки бедренной артерии в импульсном режиме тканевого допплера. На левой стороне (A) показана цветная 2D-диаграмма бедренной артерии вдоль ее оси, тогда как на правой стороне рисунка бедренная артерия, расположена в задней части зоны наблюдения ветвей бедренной вены, показано место измерения интима-медиа бедренной артерии. После того, как дистальная часть бедренной артерии (B) была заблокирована, кривая движения 1 задней стенки, измеренная с помощью импульсно-волнового допплера была отрицательной для первого пика, тогда как кривая движения 2 была положительной для второго пика. IMT – толщина интима-медиа.
Измерение кривой движения задней стенки бедренной артерии
Манжета сфигмоманометра была помещена на дистальном конце бедренной артерии для измерения артериального давления, где столбик ртути показывал давление на 10 мм рт. ст. выше систолического давления бедренной артерии, чтобы заблокировать кровеносный поток.
Место наблюдения располагалось на задней стенке бедренной артерии, которая находилась перед ветвью бедренной вены. Датчик S5-1 помещался в вертикальный участок для сканирования. Линия отбора проб должна быть перпендикулярна направлению сосуда, а ширина окна для отбора результатов чтобы составляла 4 мм.
Врачом была получена кривая движения задней стенки бедренной артерии, а 3 кривые полного сердечного цикла были записаны и сохранены на жестком диске. Также, были измерены длительности первого и второго пиков кривой движения задней стенки бедренной артерии в пределах одного сердечного цикла (рис. 1B).
Статистический анализ
Для статистического анализа использовали программное обеспечение SPSS 17 (SPSS, Inc., Чикаго, Иллинойс, США). Данные измерения нормального распределения выражали средним значением и стандартным отклонением, и 2 группы A и B сравнивали с контрольной группой с помощью t-критерия независимой выборки, а T1 и T2 трех групп сравнивали с помощью дисперсионного анализа. Данные подсчета выражены в частоте. Различие P <0,05 было статистически значимым.
Полученные результаты
Сравнение IMT
Четко отображаются IMT 300 ультразвуковых обнаружений бедренной артерии у 150 участников исследования. В 100 высокочастотных ультразвуковых сосудах из 50 пациентов контрольной группы был обнаружен гладкий эндотелий без прикрепленных бляшек. Толщина IMT бедренной артерии составила 0,71 ± 0,09 мм.
В 50 случаях в группе А (группа гипертонии, с IMT ≥1,0 мм), 100 сосудов имели утолщенный эндотелий, грубый и негладкий, в просвете 46 сосудов были прикреплены бляшки. Цветная доплеровская визуализация потока (CDFI) отображала эту часть наполнения сосуда без сужения. Толщина IMT составила (1,17 ± 0,12) мм.
Высокоэффективное ультразвуковое исследование 100 сосудов в 50 случаях группы B показало, что эндотелий бедренной артерии был гладким и без прикрепленных бляшек. CDFI показал хорошее кровенаполнение без нарушения. Толщина IMT составила 0,74 ± 0,11 мм. IMT группы A был значительно выше, чем у контрольной группы (P <0,05). Не было обнаружено существенной разницы в IMT между группой B и здоровой контрольной группой (P> 0,05).
Пиковая продолжительность
Продолжительность первого и второго пиков задней стенки бедренной артерии сравнивали для 3 групп после того, как бедренная артерия была заблокирована дистальным кровотоком.
Длительность первого пика (T1) в 3 группах составляла 135,6 ± 16,6 мс, 134,5 ± 18,5 и 129,8 ± 12,4 мс соответственно. Статистически значимой разницы между тремя группами не было (F = 1,868, P = 0,158).
Длительность второго пика (T2) составила 234,7 ± 39,8 мс, 209,3 ± 34,9 мс и 169,8 ± 19,5 мс соответственно со статистически значимыми отклонениями (F = 50,411 P = 0,000).
Корреляция между IMT и T1, T2
Значимая положительная корреляция между T2 и IMT была обнаружена у пациентов с артериальной гипертензией (r = 0,25, P = 0,01), (рис. 2B). Однако T1 и IMT не коррелировали (P> 0,05), (рис. 2A).
Рисунок 2: График разброса корреляции Пирсона между IMT и T1: T2 (A): T1 и IMT; (B) T2 и IMT.
Т1 и Т2 как эталоны для оценки атеросклероза бедренной артерии
Диагностическая чувствительность, площадь специфичности под кривой (AUC) и значение отсечения для раннего атеросклероза бедренной артерии по T1 составили 56,0% (95% ДИ: 41,3–70,0%), 66,0% (95% ДИ: 51,2–78,8%). AUC = 0,54 (95% ДИ: 0,42–0,66) и 130,5 мс соответственно (рис. 3А).
Это было 64,0% (95% ДИ: 49,2–77,1%), 62,0% (95% ДИ: 47,2–75,4%), AUC = 0,69 (95% ДИ: 0,59–0,80) и 214,5 мс соответственно для T2 (рис. 3B).
Рисунок 3: Кривая ROC использовалась для оценки T1 и T2 в качестве эталона оценки величины раннего артериосклероза бедренной артерии: (A) T1 в качестве эталона; (B) T2 как эталон.
Обсуждение
Традиционное ультразвуковое исследование, магнитно-резонансная томография и компьютерная томография определяют только структуру стенки сосуда, морфологию и природу бляшки, которые могут предоставить только анатомическую и биологическую информацию, но не механические характеристики.
Другой классический метод определения эластичности стенки артерии – определение скорости пульсовой волны (PWV). Несмотря на простоту и удобство использования, PWV имеет много недостатков.
Во-первых, невозможно получить истинную длину артерии, по которой проходит пульсовая волна, и поэтому она является приблизительной оценкой с использованием расстояния до тела.
Во-вторых, внутри области деформация кровеносного сосуда и замена внутреннего давления в аорте плечевой артерией влияют на значение PWV и приводят к отклонению.
Как новая технология, визуализация эластичности кровеносных сосудов в основном используется для оценки морфологии атеробляшек артерий и определения уязвимых бляшек.
Благодаря блокированию кровотока на дистальном конце бедренной артерии у пациентов с гипертонией, это исследование установило модель трансформации гемодинамики; Тестирование кривой движения задней стенки бедренной артерии оказалось простым и неинвазивным. CDFI демонстрировал хорошее кровенаполнение без повреждений и отражал эластичность стенки бедренной артерии до изменения морфологии стенки и, таким образом, предоставлял надежные доказательства для ранней диагностики атеросклероза. Ранее опубликованные исследования показали, что атеросклероз бедренной артерии может косвенно прогнозировать коронарный атеросклероз и может быть более чувствительным и точным, чем другие периферические сосуды.
Тканевая допплеровская визуализация (TDI) продемонстрировала высокую чувствительность для функциональной оценки миокарда и хорошее разрешение во времени и пространстве. Тканевой допплер может обнаруживать существенное движение с низкой скоростью и может быть пригоден для обнаружения движения стенки бедренной артерии в любое время сердечного цикла, реалистично отражая состояние движения стенки сосуда in vivo.
Кроме того, он может интуитивно оценить эластичность артерии, а также практичен и осуществим для измерения движения бедренной артерии. После того как в этом исследовании кровоток на дистальном конце бедренной артерии был заблокирован, сопротивление кровотоку и его боковое давление на стенку сосуда увеличились. Степень движения стенки сосуда увеличилась, и кривая движения стенки бедренной артерии стала более четкой и легкой для измерения, что уменьшило отклонение.
Первый пик кривой движения задней части бедренной артерии, измеренный с помощью PW-TDI, был отрицательным, тогда как второй пик и механизм его образования были положительными. Первый пик был сформирован быстрым кровотоком сердца к латеральному давлению стенки бедренной артерии, податливостью вазодилатации и упругой отдачей бедренной артерии. Активная сила создавалась сердечным кровотоком и не отражала самоэластичность сосуда.
Не было обнаружено существенной разницы в продолжительности первого пика между 3 группами в этом исследовании. После того, как давление в сердечной диастолической артериальной полости резко снизилось, эластичность артериальной стенки в заблокированном положении уменьшилась, и кровоток стал высокоскоростным.
Боковое давление на стенку сосуда со стороны кровотока, податливость бедренной артерии и упругая отдача давали второй пик. Действующей силой была упругая отдача бедренной артерии. Чем хуже были податливость сосудов и эластичность артерий, тем длиннее была волна; и наоборот, чем лучше были податливость и эластичность артерии, тем короче была продолжительность.
Сравнение трех групп IMT показало, что IMT в группе A была значительно больше, чем в контрольной группе, тогда как IMT в группе B существенно не отличалась от таковой в контрольной группе.
Однако были обнаружены существенные различия в продолжительности второго пика кривой движения задней стенки бедренной артерии участников. Этот результат свидетельствует о том, что функция эластичности сосудистой стенки уже снизилась до того, как IMT бедренной артерии утолщалась.
Между тем, ранний склероз бедренной артерии оценивался на основе кривой ROC с использованием T1 и T2 в качестве эталонов. Площадь ROC под кривой (AUC) с использованием T1 и T2 в качестве эталонов для оценки раннего склероза бедренной артерии составила AUC = 0,54 и AUC = 0,69, соответственно.
Значение AUC для T2 было сравнительно выше, чем для T1, что указывало на то, что доплеровская визуализация может быть эффективным показателем для оценки раннего склероза бедренной артерии до того, как изменится IMT бедренной артерии.
