Rychlost pulzní vlny - Pulse wave velocity

Rychlost pulzní vlny (PWV) je rychlost na kterém krevní tlak puls šíří se skrz oběhový systém, obvykle tepna nebo kombinovaná délka tepen.^[1] PWV se klinicky používá jako měřítko arteriální tuhost a lze jej snadno měřit neinvazivně u lidí, přičemž doporučenou metodou je měření PWV od karotidy do femuru.^[2][3][4] cfPWV je vysoce reprodukovatelný,^[5] a předpovídá budoucnost kardiovaskulární příhody a ze všech příčin úmrtnost nezávislý na konvenčních kardiovaskulárních rizikových faktorech.^[6][7] Bylo uznáno Evropská společnost pro hypertenzi jako indikátor poškození cílového orgánu a užitečný dodatečný test při vyšetřování hypertenze.^[8]

Vztah mezi arteriální tuhostí a rychlostí pulzní vlny

Teorie rychlosti přenosu pulzu cirkulací sahá až do roku 1808 s prací Thomas Young.^[9] Vztah mezi rychlostí pulzní vlny (PWV) a tuhostí stěny tepny lze odvodit z Newtonův druhý zákon pohybu (${ displaystyle F = ma}$) aplikovaný na malý tekutý prvek, kde síla na prvek se rovná součinu hustota (hmotnost na jednotku objemu; ${ displaystyle rho}$) a akcelerace.^[10] Přístup pro výpočet PWV je podobný výpočtu pro rychlost zvuku, ${ displaystyle {c_ {0}}}$, v stlačitelný tekutina (např. vzduch ):

${ displaystyle c_ {0} = { sqrt { frac {B} { rho}}}}$,

kde ${ displaystyle {B}}$ je objemový modul a ${ displaystyle { rho}}$ je hustota kapaliny.

Frank / Bramwell-Hill rovnice

Pro nestlačitelnou tekutinu (krev ) ve stlačitelné (elastické) trubici (např. tepně):^[11]

${ displaystyle PWV = { sqrt { frac {V cdot dP} { rho cdot dV}}}}$,

kde ${ displaystyle V}$ je objem za jednotku délka a ${ displaystyle P}$je tlak. To je rovnice odvozeno od Otto Frank,^[12] a John Crighton Bramwell a Archibald Hill.^[13]

Alternativní formy této rovnice jsou:

${ displaystyle PWV = { sqrt { frac {r cdot dP} { rho cdot 2 cdot dr}}}}$nebo ${ displaystyle PWV = { frac {1} { sqrt { rho cdot D}}}}$,

kde ${ displaystyle r}$ je poloměr trubice a ${ displaystyle D}$ je distensibilita.

The Moens – Kortewegova rovnice

Tato rovnice:

${ displaystyle mathrm {PWV} = { sqrt { dfrac {E _ { mathrm {inc}} cdot h} {2 cdot r cdot rho}}}}$,

charakterizuje PWV z hlediska přírůstkového modulu pružnosti ${ displaystyle {E _ { mathrm {inc}}}}$stěny cévy, tloušťky stěny, ${ displaystyle h}$a poloměr. To bylo odvozeno nezávisle na Adriaan Isebree Moens a Diederik Korteweg a je ekvivalentní s Frank / Bramwell Hill rovnicí:^[11]:64

Tyto rovnice předpokládají, že:

1. v oblasti plavidla nedochází k žádné malé nebo žádné změně.
2. tam je malá nebo žádná změna v tloušťce stěny.
3. existuje malá nebo žádná změna hustoty (tj. krev se považuje za nestlačitelnou)
4. ${ displaystyle operatorname {d} ! v ( operatorname {d} ! r ^ {- 1}) operatorname {d} ! x cdot operatorname {d} ! t}$ je zanedbatelný.

Kolísání rychlosti pulzních vln v oběhovém systému

Vzhledem k tomu, že tloušťka stěny, poloměr a přírůstkový modul pružnosti se liší od cévy k cévě, bude se PWV také mezi cévami lišit.^[11] Většina měření PWV představuje průměrnou rychlost na několika cévách (např. Od karotidy po femorální tepnu).

Závislost rychlosti pulzních vln na krevním tlaku

PWV se přirozeně mění s krevním tlakem.^[14] PWV se zvyšuje s tlakem ze dvou důvodů:

1. Arteriální dodržování (${ displaystyle operatorname {d} ! V / operatorname {d} ! P}$) klesá se zvyšujícím se tlakem v důsledku křivočarého vztahu mezi arteriálním tlakem a objemem.
2. Objem (${ displaystyle V}$) se zvyšuje se zvyšujícím se tlakem (tepna se rozšiřuje) a přímo zvyšuje PWV.

Experimentální přístupy používané k měření rychlosti pulsních vln

K měření PWV lze použít celou řadu invazivních nebo neinvazivních metod. Některé obecné přístupy jsou:

Použití dvou současně měřených tlakových vln

PWV je podle definice ujetá vzdálenost (${ displaystyle Delta x}$) pulzní vlnou dělenou časem (${ displaystyle Delta t}$) aby vlna urazila tuto vzdálenost:

${ displaystyle mathrm {PWV} = { dfrac { Delta x} { Delta t}}}$,

v praxi je tento přístup komplikován existencí odražených vln.^[11] Všeobecně se předpokládá, že odrazy jsou v pozdních hodinách minimální diastola a brzy systola.^[11] S tímto předpokladem lze PWV měřit pomocí „nohy“ tlakové křivky jako a referenční značka z invazivních nebo neinvazivních měření; tranzitní čas odpovídá zpoždění při příjezdu nohy mezi dvěma místy ve známé vzdálenosti od sebe. Umístění paty tlakové vlny může být problematické.^[15] Výhodou měření PWV mezi chodidly je jednoduchost měření, vyžadující pouze dvě formy tlakových vln zaznamenané invazivními katétry, nebo neinvazivní použití pulzních detekčních zařízení aplikovaných na kůži na dvou měřicích místech a měřicí páska.^[16]

Pomocí tlaku a objemu nebo tlaku a průměru

Toto je založeno na metodě popsané Bramwell & Hill^[17] který navrhl úpravy Moens-Kortwegovy rovnice. Přímé citace, tyto úpravy byly:

„Malý vzestup ${ displaystyle delta P}$ může být prokázáno, že tlak způsobí malé zvýšení, ${ displaystyle delta y = y ^ {2} delta P / (Ec)}$, v okruhu ${ displaystyle y}$ tepny nebo malé zvětšení, ${ displaystyle delta V = 2 pi y ^ {3} delta P / (Ec)}$, ve svém vlastním svazku ${ displaystyle V}$ na jednotku délky. Proto ${ displaystyle 2y / Ec = operatorname {d} ! V / (V operatorname {d} ! P)}$"

kde ${ displaystyle c}$ představuje tloušťku stěny (definována jako ${ displaystyle h}$výše), ${ displaystyle E}$ - modul pružnosti a ${ displaystyle y}$ poloměr plavidla (definovaný jako ${ displaystyle r}$výše). To umožňuje výpočet lokálního PWV z hlediska ${ displaystyle { sqrt {V cdot dP / ( rho cdot dV)}}}$nebo ${ displaystyle { sqrt {r cdot dP / rho cdot 2 cdot dr}}}$, jak je podrobně uvedeno výše, a poskytuje alternativní metodu měření PWV, pokud se měří tlak a arteriální rozměry, například ultrazvuk ^[18][19] nebo magnetická rezonance (MRI).^[20]

Pomocí rychlosti tlaku, průtoku, tlakově objemového toku nebo charakteristické impedance

The Vodní kladivo rovnice vyjádřená buď pomocí tlaku a rychlosti proudění,^[21] tlak a objemový tok nebo charakteristická impedance^[22] lze použít k výpočtu lokálního PWV:

${ displaystyle mathrm {PWV} = P / doleva (v cdot rho doprava) = P / Q cdot A / rho = Z _ { mathrm {c}} cdot A / rho}$,

kde ${ displaystyle v}$ je rychlost, ${ displaystyle Q}$je objemový průtok, ${ displaystyle Z _ { mathrm {c}}}$ je charakteristická impedance a ${ displaystyle A}$je průřezová plocha plavidla. Tento přístup je platný pouze v případě, že vlnové odrazy chybí nebo jsou minimální, předpokládá se to v případě rané systoly.^[23]

Použití vztahů rychlosti a průměru

Související metoda s metodou rychlosti proudění tlakem používá průměr nádoby a rychlost proudění k určení lokálního PWV.^[24] Je také založen na rovnici Water Hammer:

${ displaystyle dP _ { pm} = pm rho cdot PWV cdot dv _ { pm}}$,

a od té doby

${ displaystyle dP _ {+} + dP _ {-} = { frac {2 cdot rho cdot PWV ^ {2}} {S}} cdot (dS _ {+} + dS _ {-})}$,

kde ${ displaystyle S}$je průměr; pak:

${ displaystyle PWV = { frac {S} {2}} cdot { frac {(dv _ {+} + dv _ {-})} {(dS _ {+} + dS _ {-})}}}$,

nebo pomocí inkrementálního obruče ${ displaystyle dS / S = d ln S}$,

PWV lze vyjádřit pomocí ${ displaystyle v}$a ${ displaystyle S}$

${ displaystyle PWV = pm { frac {1} {2}} cdot { frac {dv _ { pm}} {d ln S _ { pm}}}}$,

proto spiknutí ${ displaystyle ln S}$proti ${ displaystyle v}$dává „lnDU-loop“ a lineární část během časné systoly, kdy se předpokládá, že odražené vlny jsou minimální, lze použít k výpočtu PWV.

Klinické měření rychlosti pulsních vln

Klinické metody

Klinicky lze PWV měřit několika způsoby a na různých místech. „Zlatým standardem“ pro hodnocení arteriální tuhosti v klinické praxi je cfPWV,^[3][4] a byly navrženy validační pokyny.^[25] Další opatření jako např brachiální kotník PWV a kardio-kotníkový vaskulární index (CAVI ) jsou také populární.^[26] U cfPWV se doporučuje, aby se čas příchodu pulzní vlny měřil současně na obou místech a vzdálenost uražená pulzní vlnou se počítala jako 80% přímé vzdálenosti mezi běžnou krční tepnou v krku a femorální tepnou v slabina.^[3] Existuje řada zařízení pro měření cfPWV;^[27][28] některé techniky zahrnují:

• použití a převodník zaznamenat čas příchodu pulzní vlny do krční a stehenní tepny.
• použití manžet umístěných kolem končetin a krku k oscilometrickému záznamu času příchodu pulzní vlny.
• Použití Dopplerův ultrazvuk nebo magnetická rezonance zaznamenat čas příchodu pulzní vlny na základě křivky rychlosti proudění.

Novější zařízení, která používají manžetu na paži,^[29] snímače prstů^[30] nebo speciální váhy^[31] byly popsány, ale jejich klinická užitečnost musí být plně prokázána.

Výklad

Současné pokyny Evropské společnosti pro hypertenzi uvádějí, že měřený PWV vyšší než 10 m / s lze považovat za nezávislý marker poškození koncových orgánů.^[8] Diskutuje se však o použití pevné prahové hodnoty PWV, protože PWV závisí na krevním tlaku.^[14] Vysoká rychlost pulzních vln (PWV) byla také spojena se špatnou funkcí plic.^[32]

Viz také

• Arteriální tuhost
• Krevní tlak
• Shoda (fyziologie)

Reference