Пульсовые волны. Роль в осуществлении и регуляции гемодинамики Часть 2. Роль пульсовых волн в передаче информационных сигналов, осуществлении и регуляции гемодинамики

Анализ и обсуждение результатов исследования у 121 испытуемого пульсовых волн (ПВ) давления и ПВ потока, реакции артериальных сосудов на изменения гемодинамики при прохождении по ним ПВ, а также данных литературы, дают основание для формулирования следующих предположений:

 – ПВ давления, запасают энергию сокращающегося миокарда в виде градиента давления. Часть энергии фронта ПВ давления затрачивается на её распространение по стенке артерии, а другая часть, вероятно, трансформируется в волну потока, способствуя продвижению некоторого объёма крови в артерии;

 – в параметрах ПВ закодирована разнообразная информация о работе сердца (частота сокращений сердца, ритм, ударный объём крови), о состоянии гемодинамики (величины и динамика изменения артериального давления крови, объём, скорость кровотока, свойства крови), реакции сосудов на их изменения (сужение, расширение);

 – продолжительность времени запаздывания пульсовых волн относительно фаз возбуждения миокарда и сердечного цикла, отражает направленность реакции артериальных сосудов на быстрое увеличение артериального давления и притока в них крови. В этих условиях удлинение времени запаздывания и уменьшение скорости пульсовых волн, свидетельствуют о расслаблении гладких миоцитов стенки артерий и их расширении. Укорочение времени запаздывания и увеличение скорости; – о реакции сужения артериальных сосудов;

 – ПВ, распространяясь с большой скоростью по артериям и в крови, инициируют базисную ответную реакцию артериальных сосудов на изменения их параметров. При быстром увеличении давления на фронте ПВ давления, скорости и при быстром увеличении объёма крови при прохождении ПВ давления и потока, артериальные сосуды могут первоначально реагировать быстрым миогенным сужением, сменяющимся расширением. Эта реакция сосудов осуществляется в течение каждого сердечного цикла, и является неотъемлемой частью системных механизмов поддержания гемодинамического соответствия объёмов крови, притекающей из проксимальных артерий и оттекающей далее в дистальные сосуды, и предупреждения нарушения соответствия макро и микроциркуляции;

 – есть основание предполагать, что ПВ участвуют в реализации механизма поддерживающего соответствие макро и микроциркуляции посредством их влияния на баланс факторов и веществ сосудосуживающего (миогенное сужение, эндотелин, норадреналин, пептид Y) и сосудорасширяющего действия (CGRP пептид, моно оксид азота), сдвиг которого необходим для смены миогенного сужения сосудов расширением, снижения периферического сопротивления, уменьшения вероятности формирования выраженных отражённых волн, и возврата сосудов к промежуточному просвету для восстановления их готовности реагировать на новые сдвиги гемодинамики;

 – нарушение функционирования базисных центральных рефлекторных и/или нарушение функционирования периферических механизмов динамической оценки параметров ПВ, и реагирования сердца, больших и малых артериальных сосудов, инициируемых ПВ, могут быть причиной патологических изменений гемодинамики. Так, нарушение функционирования центральных рефлекторных механизмов динамической оценки параметров ПВ рецепторами дуги аорты и сонной артерии при изменении АД крови, может сопровождаться развитием ортостатической гипотензии, вплоть до временной потери сознания. Можно предполагать, что нарушения функционирования периферических механизмов динамической оценки параметров ПВ и механизмов реагирования на эти изменения малых артерий и артериол, инициируемых ПВ, могут быть компонентом патогенетических механизмов артериальной гипертензии, а также нарушения гемодинамического соответствия макро- и микроциркуляции при сердечной недостаточности, в/венной инфузии жидкостей при кровопотере, сепсисе и других состояниях в условиях реанимации.

Для верификации выдвинутых предположений о роли пульсовых волн в осуществлении и регуляции гемодинамики в здоровом организме и возможном значении её нарушения в механизмах развития сердечно-сосудистых и других заболеваний требуется провести дополнительные исследования.

1. Obata, Y., Mizogami M., Nyhan D., et al. Pilot Study: Estimation of Stroke Volume and Cardiac Output from Pulse Wave Velocity // PLoS One. – 2017. – № 12(1). – Р. e0169853. doi: 10.1371/journal.pone.0169853.

2. Emrany, S., Saponas T. S., Morris D. et al. A Novel Framework for Pulse Pressure Wave Analysis Using Persistent Homology // IEEE. – 2015. – № 22(11). – Р. 1879–1883. doi: 10.1109/ЛСП.2015.2441068.

3. Stoner, L. Guidelines for the use of pulse wave analysis in adults and children // J atherosclerosis and thrombosis. – 2013. – № 20(4). – Р. 304–406.

4. Ben-Shlomo, Y., Spears M. O, Boustred C. et al. Aortic pulse wave velocity improves cardiovascular event prediction: an individual participant meta-analysis of prospective observational data from 17,635 subjects // J Am Coll Cardiol. – 2014. – Vol. 63. – Р. 636–646.

5. Emrani, S., Saponas T. S., Morris D. and H. Krim. A Novel Framework for Pulse Pressure Wave Analysis Using Persistent Homology // IEEE Signal Processing Letters. – 2015. – № 22(11). – P. 1879–1883. doi: 10.1109/LSP. 2015.244106.

6. Парфёнов, А. С. Экспресс-диагностика сердечнососудистых заболеваний // Мир измерений. – 2008. – № 6. – P. 74–82.

7. Антипов, Н. О. Программный комплекс для совместного анализа сигналов ЭКГ и фотоплетизмограммы. – СПб.: ГЭТУ «ЛЭТИ», 2019.

8. Fan, Z., Zhang G., Liao S. Pulse Wave Analysis 2011. doi: 10.5772/22600.

9. Stettler, C., Niederer P., Anliker M. Theoretical analysis of arterial hemodynamics including the influence of bifurcations. Part I: Mathematical model and prediction of normal pulse patterns // Ann Biomed Eng. – 1981. – № 9. – P. 145–164.

10. Фролов, А. В., Сидоренко Г. И., Воробьёв А. П. и др. Прямая и отражённая пульсовые волны: методы исследования. – Минск: РНПЦ «Кардиология», 2008.

11. Stojadinović, B., Tenne T., Zikich D. et al. Effect of viscosity on the wave propagation: Experimental determination of compression and expansion puls ewave velocity in fluid-fill elastic tube // J Biomech. – 2015. – № 48(15). – P. 3969–3974.

12. Mynard, M. P., Kondiboyina A., Kowalski R. et al. Measurement, Analysis and Interpretation of Pressure/ Flow Waves in Blood Vessels // Front. Physiol, Sec. Vasc. Physiol. – 2020. – № 11. doi: org/10.3389/fphys.2020.0105.

13. Guyton, A. C., Hall J. E. Textbook of medical physiology // Elsevier Inc. – 2006.

14. Khoshdel, A., Thakkinstian A., Carney S. et al. Estimation of an age-specific reference interval for pulsewave velocity: meta-analysis // J. of Hypertension. – 2007. – № 24. – P. 1231–1237.

15. Díaz, A., Galli C., Tringler M. et al. Reference Values of Pulse Wave Velocity in Healthy People from an Urban and Rural Argentinean Population. Article ID 653239. – 2014. doi: org/10.1155/2014/653239.

16. Кубарко, А. И., Мансуров В. А., Светличный А. Д., Рагунович Л. Д. Распространение пульсовой волны по малым сосудам: результаты измерений и подходы к моделированию // Неотложная кардиология и кардиоваскулярные риски. – 2020. – № 4(2). – С. 1037–1044.

17. Luc, M., Van Bortel, Laurent S., Boutouyrie P. et al. Expert consensus document on the measurement of aortic stiffness in daily practice using carotid-femoral pulse wave velocity // J Hypertens. – 2012. – № 30(3). – P. 445–448. doi: 10.1097/HJH.0b013e32834fa8b0.

18. Spronck, B., Terentes-Printzios D., Avolio A. P. et al. Recomendations for validation of noninvasive arterial pulse wave velocity measurement devices // Hypertension. – 2024. – Vol. 81. – P. 183–192. doi: org/10.1161/HYPERTENSIONAHA.123.21618.

19. Andreozzi, E., Sabbadini R., Centracchio J. et al. Multimodal Finger Pulse Wave Sensing: Comparison of Force cardiography and Photoplethysmography Sensors // Sensors. – 2022. – № 22. – P. 7566. doi: org/10.3390/s22197566.

20. Wang, H., Wang L., Sun N. et al. Quantitative Comparison of the Performance of Piezoresistive, Piezoelectric, Acceleration and Optical Pulse Wave Sensors // Front. Physiol. – 2020. – № 14. – P. 1563.

21. Westerhof, N. An artificial arterial system for pumping hearts // J. Applied Physiology. – 1971. – № 31. – Р. 776–781.

22. Xao, H., Liu D., Avolio A. P. et al. Estimation of Stroke Volume from radial pulse waveform by artificial neural network // Computer method sand programs in biomedicine. – 2022. – Vol. 218. – P. 106738. doi. org/10.1016/ jcmpd.2022.106738.

23. Nicholson, D. W. Shock Wave Propagation. In Shock Waves in Condensed Matter. Handbook of Shock Waves. 2oo1. ttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780444869043500336.

24. Смирнов, В. М. и др. Физиология человека; под ред. В. М. Смирнова. – М., 2012.

25. Matsukawa, K., Ishii K., Kadowaki K. et al. Discharges of aortic and carotid sinus baroreceptors // J Physiol Sci. – 2014. – Vol. 64. – P. 291–303.

26. Шмидт, Р., Тевс Г. Физиология человека: в 3 т. – М.: Мир, 2010.

27. Aaljaer, Ch., Nisson H., De Mey J. G. R. Sympathetic and sensory-motor nerves in peripheral small arteries // Physiol Rev. – 2021. – № 101(2). – P. 485–544.

28. Safar, M. E., Lacolley P. Disturbance of macroand microcirculation: relations with pulse pressure and cardiac organ damage // Am J Physiol Heart Circ Physiol. – 2007. – Vol. 293. – P. H1–H7. doi: 10.1152/ajpheart.00063.2007.

29. Haines, L., Villalba N., Sackheim A. M. et al. Myogenic tone contributes to the regulation of permeability in mesenteric microvessels // Microvasc Res. – 2019. – Vol. 125. – P. 103873. doi: 10.1016/j.mvr.2019.04.003.

30. Jacob, M., Chappell D., Becker B. Regulation of blood flow and volume exchange across the Microcirculation // Crit Care. – 2016. – № 20. – P. 319. doi: 10.1186/s13054-016-1485-0.

31. Meininger, G. A., Davis M. J. Cellular mechanisms involved in the vascular myogenic response // Am J Physiol. – 1992. – Vol. 263(3Pt2). – P. H647–59. doi: 101152/ajpheart.1992.263.3.H647-59.

32. Schubert, R., Mulvany M. J., Schubert R. et al. The myogenic response: established facts and attractive hypotheses // Clin Sci (Lond). – 1999. – № 96(4). – P. 313–26.

33. Duncker, D. J., Bache R. J. Regulation of Coronary Blood Flow During Exercise // Physiol Rev. – 2008. – Vol. 88. – Р. 1009–1086. doi: 10.1152/physrev.00045.200.

34. Rizzoni, D., De Ciuceis C., Massimo Salvetti M. et al. Interactions between macro- and micro-circulation: are they relevant? // High Blood Press Cardiovasc Prev. – 2015. – № 22(2). – Р. 119–28.

35. D'Angelo, G., Meininger G. A., D'Angelo G. et al. Transduction mechanisms involved in the regulation of myogenic activity. Hypertension. – 1994. – № 6(2). – Р. 1096–105. doi: 10.1161/01.hyp.23.6.109.

36. Nagaoka, T., Mori F. Yoshida A. Retinal Artery Response to Acute Systemic Blood Pressure Increase during Cold Pressor Test in Humans Investigative Ophthalmology & Visual Science. – 2002. – Vol. 43. – Р. 1941–1945.

37. Davies, P. F. Flow-Mediated Endothelial Mechanotransduction // Physiol. Rev. – 1995. – Vol. 75. – Р. 519–560.

38. Lamontagne, D., Pohl U., Busse R. Mechanical deformation of vessel wall and shear stress determine the basal EDRF release in the intact coronary vascular bed // Circ. Res. – 1992. – № 70. – Р. 123–130.

39. Ganong, W. F. Review of medical physiology, ed N. Y., McGraw Hill. – 2003.

40. Ulrich, S., Hilpert P., Bartel S. H. Ueber die atmungs function des blutes von spitz mausen, weissen mausen und syrischen gold hamstern // Arch Ges Physiol. – 1963. – Vol. 277. – Р. 150–165.

41. Intaglietta, M., Johnson P. C., Winslow R. M. Microvascular and tissue oxygen distribution // Cardiovascular Research. – 1996. – № 32. – Р. 632–64.

42. Nathan, C., Xie Q. W. Regulation of biosynthesis of nitric oxide // J Biol Chem. – 1994. – Vol. 269. – Р. 13725–13728

43. Nathan, C., Xie Q. W. Nitric oxide synthases: roles, tolls, controls // Cell. – 1994. – Vol. 78. – Р. 915–918.

44. Кубарко, А. И., Фираго В. А. Физиологическая оценка результатов спектрометрии cодержания оксигемоглобина и реакции микрососудов на изменение гемодинамики // Неотложная кардиология и кардиоваскулярные риски. – 2018. – № 2(2). – Р. 358–363.

45. Бур, Е. А. Изменение относительного объёма тканевых сосудов при инарушениях локального кровотока // Мед. журнал. – 2021. – № 1. – Р. 126–131.

46. Pohl, U., Cor de Wit. A Unique Role of NO in the Control of Blood Flow // News Physiol. Sci. – 1999. – № 14. – Р. 74–80.

47. Moncada, S., Palmer R. M., Higgs E. A. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, and pharmacology // Pharmacol Rev. – 1991. – № 43(2). – P. 109–142.

48. Kelm, M. Nitric oxide metabolism and breakdown. Biochemica et Biophysica Acta (BBA) // Bioenergetics. – 1999. – Vol. 1411(2–3). – P. 273–289.

49. Шабаров, А. В., Галенко А. С., Успенский Ю. П. и др. Методы диагностики эндотелиальной дисфункции // Бюллетень сибирской медицины. – 2021. – № 2092. – Р. 202–209. URL: https//doi.org/10.20538/1682-0363-2021-2-202-209.

50. Кубарко, А. И., Бур Е. А. Изменение скорости распространения пульсовой волны по артериальным сосудам при нарушении гемодинамики // Здравоохранение. – 2021. – № 5. –Р. 29–36.

51. Obata, Y., Mizogami M., Singh S. et al. The Effects of Hemodynamic Changes on Pulse Wave Velocity in Cardiothoracic Surgical Patients // BioMed Res Internat. – 2016. Article ID 9640457.

52. Гайшун, Е. И., Гайшун И. В. Зависимость скорости распространения пульсовой волны в общей сонной артерии от частоты сердечных сокращений и пульсового давления у мужчин с артериальной гипертензией // Известия НАН Беларуси. Серия Мед. наук. – 2015. – № 1. – Р. 32–3.

53. Armild, A. C., Raj S. R. Orthostatic hypotension. A practical approach to investigation and management // Canad J Cardiol. – 2017. – № 33(12). – Р. 1725–1728.

54. Santis, Paolo De, Chiara De Fazio, Franchi F. et al. Incogerence beteen systemic hemodynamic and microcirculatory response to fluid challenge in clinically ill patients // J Clin. Med. – 2021. – № 10(3). – Р. 507. doi: 10.3390/jcm10030507.

55. Ince, C. Hemodynamic coherence and the rationale formonitoring the microcirculation // Critical Care. – 2015. – № 19(S8). – Р. 1–13.

56. Кубарко, А. И. Микроциркуляция: регуляция кровотока в сосудах микроциркуляторного русла // Здравоохранение. – 2019. – № 9. – Р. 11–23.

57. Попыхова, Э. Б., Степанова Т. В., Лагутина Д. Д. и др. Роль сахарного диабета в возникновении и развитии эндотелиальной дисфункции // Проблемы эндокринологии. – 2020. – № 66(1). – Р. 47–55. URL: https://doi.org/10.14341/probl12212.