Метод Парфенова

Метод оценки артериальной функции (состояние эндотелия и жесткости артериальной стенки) разработан доктором медицинских наук, профессором Парфеновым Александром Сергеевичем. В основе данного метода кардиологического обследования находится фотоплетизмографический принцип регистрации пульсовой волны объема как в покое, так и при проведении функциональных тестов (проба с реактивной гиперемией, дыхательная проба, фармакологические пробы). Данный подход позволяет получать чрезвычайно важные клинические данные о состоянии артериального русла испытуемого, но при этом не требует специальной подготовки оператора, проводящего эти измерения. Для правильной работы программно-аппаратного комплекса «Ангиоскан-01» достаточно только установить оптический датчик на концевую фалангу указательного пальца. Ангиосканирование с использованием этого прибора позволяет осуществлять оценку следующих параметров:

• Состояние функции эндотелия в системе микроциркуляции;
• Состояние эндотелия в крупных мышечных артериях;
• Состояние артериальной стенки (жесткость, индекс аугментации);
• Величину центрального артериального давления.

Ангиосканирование: физические основы метода и измеряемые параметры

В основе разработанных методов и устройств заложен контроль состояния артериальной функции (жесткости стенки артерий и дисфункции эндотелия). Для проведения ангиосканирования используются оптические сенсоры, работающие в ближней инфракрасной области, позволяющие надежно регистрировать пульсовую волну объема.

Схематическое изображение оптического сенсора, установленного на концевой фаланге пальца. Инфракрасное излучение проходит через всю толщину пальца и регистрируется с помощью фотодетектора, который преобразует свет либо в напряжение (преобразователь свет/напряжение) или частоту (преобразователь свет/частота).

Первичный сигнал, который используется для дальнейшего анализа и обработки представляет собой фотоплетизмограмму. Фотоплетизмограмма (ФПГ) – неинвазивный сигнал, определяемый пульсовыми изменениями объема крови в тканях. Данные фотоплетизмографии наиболее тесно коррелируют с результатами, полученными при проведении венозной окклюзионной плетизмографии. Однако, между этими методами существуют и различия, определяемые тем, что датчик венозного окклюзионного плетизмографа, регистрирует пульсовое увеличение объема всей ткани на участке конечности, где установлен датчик растяжения.

Одновременная запись кривой артериального давления и ФПГ сигнала. В нижней части рисунка представлен пример кривых, где отчетливо видно влияние акта дыхания, как на кривую давления, так и ФПГ.

ФПГ внешне очень сходна с пульсовой волной давления. В отличие от пульсовой волны давления, которую возможно зарегистрировать только инвазивно, при кардиологическом обследовании с размещением датчика давления непосредственно в просвете артерии, ФПГ позволяет получать информацию с помощью датчика размещенного на поверхности кожи испытуемого. Сигнал регистрируется либо в режиме прохождения фотонов через ткань от источника света к фотоприемнику, либо в режиме отражения – свет отражается от ткани назад в направление фотоприемника. В первом случае сенсор устанавливается на область концевой фаланги пальца или мочки уха, во втором – на любой участок поверхности кожи с помощью адгезионного слоя. Сенсор, работающий в режиме прохождения света, имеет лучшее соотношение сигнал/шум и наиболее часто используется в пульсоксиметрах. Отражательный сенсор имеет два основных достоинства: нет ограничений по месту установки, практически отсутствует сдавливание участка ткани. В тех случаях, когда необходимо мониторировать сигнал в течении длительного времени (наблюдение за пациентом в палате интенсивного наблюдения) отражательный сенсор имеет существенные преимущества, так как датчики выполненные в виде «прищепки» необходимо через несколько часов работы их расположение. В случаях кратковременных (несколько минут) измерений сенсоры, работающие в режиме прохождения света наиболее оптимальны.

Пример записи сигнала, зарегистрированного с концевой фаланги указательного пальца руки. На врезке показан оптический сенсор и микрофотография сосудов области регистрации сигнала.

Для оценки состояния эндотелиальной функции применяются как функциональные (окклюзионная), так и фармакологические пробы. В разработанных нами приборах, большое внимание было уделено простоте их применения и исключение влияние оператора на результаты теста, что позволяет их успешно применять в условиях лечебно-диагностических учреждениях, но и для домашней диагностики. Разработанная технология регистрации и контурный анализ пульсовой волны объема дает возможность получать клинически значимую информацию о состоянии жесткости артерий эластического типа (аорта и ее главные магистрали). Используемые нами алгоритмы обработки исходного ФПГ сигнала позволяют оценить:

• Длительность изгнания крови левым желудочком
• Амплитудные и временные соотношения ранней и поздней систолических волн
• Индекс аугментации (вклад поздней или отраженной волны в величину пульсового давления)
• Эффективность работы барорецепторного центра
• Величину центрального давления

Проведение окклюзионной пробы, с помощью манжеты установленной на плече, дает возможность получить информацию о состоянии эндотелиальной функции:

• В области мелких резистивных артерий (системе микроциркуляции)
• Крупных артерий мышечного типа.

При использовании фармакологической пробы с нитроглицерином имеется возможность оценить вазомоторный отклик на экзогенный оксид азота. Дыхательная проба позволяет выявить лиц с выраженным атеросклерозом коронарных артерий.

Почему необходимо оценивать артериальную функцию?

1. Оценка жесткости артериальной стенки

Артериальная система человека в молодости представляет собой идеально устроенный аппарат, который выполняет функцию приема крови из левого желудочка (функция второго сердца) и дальнейшего распределения по областям и доставки крови к капиллярам. Огромное значение имеет способность артерий демпфировать пульсации артериального давления, создаваемые деятельностью сердца. В левом желудочке размах осцилляций давления составляет 120 мм.рт.ст. в систолу и падает практически до нуля в диастолу, тогда как размах колебаний давления в крупных мышечных артериях существенно меньше.

Пульсовые волны в различных отделах артериального русла (слева – эластичные артерии, справа – жесткие артерии).

В среднем за год аорта принимает и демпфирует 30 миллионов систолических выбросов, что вызывает определенную нагрузку на структуры стенки центральных артерий. При этом наибольшая нагрузка ложится на эластиновые волокна, что приводит к их частичному замещению более жесткими коллагеновыми волокнами. Одновременно происходит расширение просвета проксимальных отделов аорты. Повышение структурной жесткости крупных проводящих артерий и в первую очередь аорты, сопровождается увеличением скорости прохождения пульсовой волны.

Схема формирования пульсовой волны при нормальной эластичности аорты.

Схема формирования пульсовой волны при увеличении жесткости аорты.

Жесткая аорта приводит к увеличению скорости прохождения и отраженной волны от дистальных мышечных артерий и артериол. Ранний приход отраженной волны к сердцу, не в диастолу как у молодых, а середину систолы или даже в ее начало, с одной стороны увеличивает нагрузку на сердце. В этом случае, левый желудочек еще находится в фазе сокращения, а отраженная волна уже успевает вернуться к сердцу. Приход отраженной волны во время диастолы способствует перфузии миокарда, так как само сердце на две трети кровоснабжается в диастолу. Жесткая артериальная стенка приводит к неоптимальной работе сердца, при этом увеличивается пульсовое давление (систолическое давление увеличивается, а диастолическое может снижаться). Большое пульсовое давление неблагоприятно действует на капилляры (особенно мозга и почек), что приводит к ухудшению функционирования этих органов.

Схема формирования пульсовой волны.

Схема формирования пульсовой волны. Зеленым цветом представлена пульсовая волна

2. Оценка эндотелиальной функции

Оценка состояние эндотелия рассматривается в качестве «барометра», указывающего, как на возможность развития сердечно - сосудистых заболеваний, так и оценивающего тяжесть состояния больных с различными клиническими проявлениями стенозирующего атеросклероза. При этом наибольшее внимание привлечено к оценке способности эндотелиальных клеток, синтезировать оксид азота. Накопленные клинические данные позволяют рассматривать молекулу оксида азота, как самое мощное антиатерогенное средство.

Поперечный разрез артерии мышечного типа

Эндотелиальные клетки располагаются в виде монослоя на границе с текущей по артерии крови. Средний слой – медия, представлен гладкими мышцами, которые в зависимости от их напряжения определяют тонус артериальной стенки. Наружный слой – адвентиция, преимущественно состоит из соединительнотканных волокон.

Схема кровотока в артерии с нормально функционирующим эндотелием.

Схема кровотока в артерии с нарушенной функцией эндотелия. В области ветвления сосуда имеется атеросклеротическая бляшка, вызывающая сужение просвета артерии.

Схема развития атеросклеротического поражения артерий. Дисфункция эндотелия определяется, когда еще отсутствуют структурные изменения артериальной стенки.