Жесткость артерий является ключевым маркером сосудистого старения, отражающим совокупное воздействие механических и биологических повреждений, связанных со старением, и различных факторов сердечно-сосудистого риска на стенкуартерии 1,2. С патологической точки зрения эти изменения включают деградацию эластина, отложение и перекрёстное сшиение коллагена, ужесточение гладких мышц, а также изменения внеклеточного матрикса стенки артерии, делая её более жёсткой и менее гибкой, тем самым нарушая функции Виндкесселя крупных эластичныхартерий 1,2.
Физиологические последствия усиления крупной артерии (LAS) многогранны. Увеличение характерного импеданса аорты и систолической посленагрузки, действующей на левый желудочек, нарушает нормальные желудочко-артериальные взаимодействия и способствует дисфункции миокарда, фиброзу миокарда и гипертрофии левогожелудочка 1,2. Кроме того, потеря механической буферизации, приписываемой функции Винкесселя, усиливает давление и пульсативность потока в микрососудистых органах, включая мозг и почки, что приводит к дисфункции микрососудистых и паренхимальныхорганов 1,2. Эти патофизиологические конструкции ЛАС и её последствия эпидемиологически воспроизводятся в крупных популяционных исследованиях, которые безоговорочно выявили значимость жесткости артерий как независимого предиктора сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности за пределами традиционных факторов рискасердечно-сосудистых заболеваний 3,4,5,6 . Накопление доказательств в этом отношении открыло путь к включению оценки жесткости артерий в клинические рекомендации, если решение о снижении давления на основе риска остаётся неопределённым для пациентов с повышеннымАД 7. Эти достижения подчёркивают важность доступа к достоверным и надёжным инструментам для неинвазивного измерения жесткости артерий у человека, особенно для оценки здоровья сосудов и стратификации рисков.
Традиционные подходы к количественной оценке жесткости артерий имеют два направления 2,8: (1) фиксируют пульсативные изменения диаметра и давления артерии в определённом участке артериального дерева для расчёта расширяемости артерии или других индексов как «локальную» меру жесткости артерии, (2) измеряют скорость распространения артериального импульса между двумя точками артериального дерева для определения скорости импульсной волны (PWV) как регионального показателя артериальной артерии скованность. Теоретически PWV обратно пропорционально квадратному корню из расширяемости, как установлено уравнением Брамвелла-Хилла, которое демонстрирует физиологическое соответствие двух более широких показателей жесткостиартерий 8. Количественная оценка PWV крупных центральных артерий включает использование специализированных датчиков, включая тонометры, для неинвазивной регистрации артериальных импульсных волн из двух доступных точек артериального дерева. Каротидно-бедренная PWV, золотой стандарт измерения жесткости больших артерий, рассчитывается с использованием последовательных или одновременно захваченных артериальных импульсных волн из общей сонной и бедреннойартерий 2,8.
Количественная оценка локальных измерений жесткости артерий часто включает использование методов визуализации, включая ультразвук или МРТ, и требует тщательной послеобработки последовательностей изображений для извлечения данных диаметра и площади для расчёта индексовжесткости 8,9. Измерения локальной жесткости артерий, если их зафиксировать из барочувствительных участков артериального дерева, также могут дать важные физиологические представления о механическом усилении дуги барорецепторного рефлекса — пути, жизненно важной для краткосрочных сердечно-сосудистых гомеостазов, который часто нарушен при неврологических и метаболическихрасстройствах 10,11. В дополнение к индексам жесткости, ультразвуковые методы доплеровской и векторной визуализации позволяют количественно измерять скорость кровотока, скорость потока и сдвиговое напряжение стенок, что помогает охарактеризовать локальные гемодинамические среды, важные для атеросклероза и сосудистой ремоделизации12,13. Аналогично, фазово-контрастное и 4D-потоковое МРТ дают объёмный кровоток, градиенты давления, сдвиговое напряжение стенки, турбулентные паттерны потока, вихрь и скорость аортальных импульсных волн, обеспечивая всестороннюю, неинвазивную характеристику гемодинамики, дополняющую измерения жесткости стенокартерий 14,15. В последнее время были разработаны технологии измерения артериального давления без манжет (BP) на основе фотоплетизмографии (PPG) для оценки локального или регионального давления и скорости импульсных волн по периферическим импульснымформам 16,17. Эти системы обычно получают BP на основе анализа импульсного времени прохода или импульсных волн на основе PPG, иногда в сочетании с ЭКГ или многоместной PPG, и могут отслеживать изменения локальной жесткости и гемодинамики артерий в носимом или смартфонномформ-факторе 16,17,18.
Здесь мы представляем проверенную методику ультразвука без изображений для одновременной оценки как локальной, так и региональной жесткости артерийу человека 9,19,20. Метод использует одноэлементный пьезоэлектрический ультразвуковой зонд для инсонирования общей сонной артерии, захватывая в реальном времени эхосигналы от стенок артерии для формирования волны расширения сонной артерии. Локальная жесткость артерий количественно определяется с помощью данных о расширении в сочетании с артериальным давлением. Для оценки региональной жесткости артерий на бедро прикладываются осциллометрический манжет, который неинвазивно захватывает волну импульса бедренного сустава. Скорость импульсной волны сонной артерии (cf-PWV) затем рассчитывается путём измерения задержки прибытия импульса между бедренным и сонным участками, а также измеряемых поверхностными длинами артериальных путей.