Обоснование использования ультразвуковой допплерографии для измерения каротидно-феморальной скорости пульсовой волны. Мнение по проблеме

В клинических рекомендациях по артериальной гипертензии (АГ) за последние годы [1][2] можно отметить возрастающее признание измерения скорости пульсовой волны (СПВ) для оценки доклинического поражения органов-мишеней при АГ. Разнообразные методы измерения или оценки СПВ отличаются по точности, обоснованности и доступности [3]. Наиболее точным признан катетерный метод, широкое применение которого ограничено инвазивностью. В практике и клинических исследованиях применяют неинвазивный каротидно-феморальный метод с использованием аппланационных датчиков [4]. Однако в отечественном приборостроении подобные устройства практически не представлены. Другие способы оценки СПВ (плече- и сердечно-лодыжечные, или с более проксимальным расположением датчиков) характеризуются неоднозначностью определения пути прохождения волны по артериям эластического или мышечного типа, и поэтому существенно менее точны в оценке доклинического поражения именно аорты. Ряд методов (одноманжеточные или на основе одноточечной фотоплетизмографии) неприемлемы, т.к. основаны не на измерениях, а на вычислениях с использованием необоснованных модельных предположений [5].

При измерении каротидно-феморальной СПВ (КФСПВ) привлекает возможность замены аппланационных датчиков другими, более доступными ультразвуковыми линейными датчиками для допплерографии сосудов. Такая возможность указывается в крупных обзорах [3][5]. Однако наиболее изученным, освещённым в литературе и применяемым способом измерения КФСПВ до сих пор остаётся аппланационная тонометрия, в основе которой лежит регистрация волн артериального давления (АД). Регистрация же скоростей потоков для применения в клинике обсуждалась в несравнимо меньшей степени и может быть недостаточно использована практикующими специалистами, в случае их слабой осведомлённости о взаимоотношениях "поток-давление". Целью обзора является восполнение данного пробела в знаниях врачей, имеющих дело с АГ.

"Золотые стандарты"

Изучая многочисленные литературные источники, в т.ч. о новых технических решениях в регистрации пульсовых волн, в первую очередь нужно иметь в виду клиническое значение определения жесткости артерий. Строго говоря, в гипертензиологии наибольшее значение имеет жёсткость аорты: именно эта характеристика самой крупной и самой эластичной артерии человеческого организма и определяет возможные сердечно-сосудистые риски у пациента с АГ. Хотя и предполагается, что артериосклероз охватывает многие сегменты сосудистого русла [6], всё же информация о распространении пульсовых волн по другим артериям, например, по артериям мышечного типа, имеет второстепенное и несравнимо меньшее значение по сравнению с показателями аорты [5].

Соответственно, к "золотому стандарту" оценки характеристик аорты следует относить те методы, в которых точки регистрации физических явлений, происходящих в данном органе, расположены непосредственно в ней или её стенках.

Исторически, первым "золотым стандартом" стал метод, при котором в аорту вводили катетеры и регистрировали кривые АД в двух точках на известном удалении друг от друга (рис. 1 А). Метод относится к "золотому стандарту", т.к. его точность не подвержена никаким искажающим факторам и определена, во-первых, расстоянием L между точками регистрации волн давления (измеряемым в метрах) и задержкой ∆t между волнами давления при их синхронной записи (в секундах), что выражается в формуле:

СПВ = L/∆t (м/сек).

Клиническое применение катетерного метода ограничено из-за его инвазивности [3]. Однако имеются также методы, позволяющие одновременно регистрировать и расстояние между точками интереса и задержки времени прихода волн в эти точки. Они возникли благодаря развитию магнитно-резонансной томографии (МРТ) и признаются в настоящее время вторым "золотым стандартом" измерения СПВ [3][5][7]. В отличие от катетерного инвазивного метода, точек интереса может быть много, и количество их ограничивается только разрешающей способностью томографа (рис. 1 Б). Это даёт возможность оценивать как общую (тотальную) жёсткость аорты, так и жёсткость в каком-либо определённом сегменте, что может быть полезно при оценке аневризм или другой патологии корня и восходящей аорты при заболеваниях аортального клапана, врождённых аномалиях.

"Прокси"-методы

Получили также распространение методы, где точки регистрации расположены не в аорте или её стенке, а на удалении от неё, проксимально. К "прокси"-методам относят и каротидно-феморальный способ, и способы с ещё более удалёнными местами регистрации сигналов. Наименьшими искажениями среди всех "прокси"-методов характеризуется измерение КФСПВ (рис. 1 В), поскольку регистрирующие сигнал датчики расположены в наиболее близких к органу-мишени областях поверхности тела, к которым подходят крупные артерии — каротидная и бедренная, что позволяет с удовлетворительной точностью судить о физических свойствах аорты, и, соответственно, относительно достоверно устанавливать её возможное доклиническое поражение при АГ.

Благодаря отсутствию инвазивного вмешательства, как при катетерном способе, и необходимости сложной логистики, как при МРТ, каротидно-феморальный метод завоевал признание и широко используется в как научно-исследовательской, так и в клинической практике. Хорошо известен и обоснован порог в 10 м/с, при котором признаётся доклиническое поражение аорты [8], получены также справочные значения КФСПВ для людей различного возраста с разным уровнем АД [9]. Все эти результаты основаны на исследованиях с применением аппарата для аппланационной тонометрии артерий, производящегося в Австралии [10], что для отечественной практики является минусом.

Метод не лишён и других недостатков, потенциально приводящих к искажению получаемой информации [3]. Дело в том, что, в отличие от "золотых стандартов", дистанция L определяется не в соответствии с ходом изучаемого сегмента артериального русла, а подменена поверхностной дистанцией. Эта дистанция складывается из расстояния от точки на поверхности шеи над местом регистрации пульсовых волн в сонной артерии до ярёмной вырезки грудины, и расстояния от данной вырезки до места на поверхности бедра, где регистрируется пульс бедренной артерии, а также, кроме этого, коэффициента 0,8. Данный коэффициент определён на основании томографических исследований и принят в настоящий момент всей мировой медицинской общественностью. Следует признать, что поверхностная дистанция в ряде случаев не соответствует индивидуальным особенностям анатомии аорты, особенно в пожилом возрасте, когда она извита, а также может, например, округляться, либо иным образом неверно субъективно интерпретироваться в зависимости от предпочтений оператора, измеряющего КФСПВ. Тем не менее, несмотря на недостатки, а скорее благодаря простоте и доступности, КФСПВ получила большое распространение в мире, и в конце концов это привело к включению её в клинические рекомендации, советующие при наличии оборудования применять её измерение для оценки доклинического поражения аорты.

Меньшее признание получили (в основном только за счёт количества спонсируемых публикаций) другие "прокси"-методы, при которых точки регистрации сигналов расположены на большем, чем при измерении КФСПВ, удалении от аорты. Примером такого метода может быть плече-лодыжечная или, как разновидность, сердечно-лодыжечная СПВ (рис. 1 Г) и дополнительные расчёты, якобы дающие независимость получаемых индексов от АД [11][12]. Среди всех остальных имеющихся способов измерений СПВ, у таких "выраженных" "прокси" самые критичные недостатки. Во-первых, максимально проявляется неясность с дистанцией, отмеченная выше. Во-вторых, в задействованных сегментах представлены артерии как эластического, так и мышечного типа, выраженность поражений которых может быть неравномерна: например, можно предположить, что при артериосклерозе Монкеберга и подобных заболеваниях вклад будут больше вносить лодыжечные сегменты, при хронической ишемии конечностей атеросклеротического генеза — бедренные и т.д. В обзоре, выражающем позицию Американской Коллегии Кардиологов (ACC), методы измерения СПВ, при которых регистрация сигнала производится из точек более проксимальных, чем при измерении КФСПВ, оценены крайне низко: на 2 балла из 5 возможных [5]. Место в клинической практике таких методов всё ещё предстоит уточнить, по возможности избегая энтузиазма, провоцируемого производителями оборудования.

Таким образом, наиболее оптимальным доступным методом, пригодным для применения в диагностике АГ, является измерение КФСПВ.

Взаимоотношение "поток-давление"

Регистрацию скоростей потоков для измерения СПВ достаточно широко применяют при использовании различных модальностей томографии, чаще МРТ. Впрочем, исторически, вначале использования МРТ для изучения жёсткости, отправной точкой для расчётов были всё-таки изменения диаметра артерии. Изменения диаметра аорты, исходя из представлений о податливости, связаны с изменением давления: податливость является отношением изменений диаметра к изменениям АД. Соответственно, при измерениях исходили из того, что скорость распространения начальной стадии расширения просвета вдоль аорты эквивалентна скорости распространения начала волны повышения давления. Синхронность в регистрации диаметра аорты в ранних МРТ достигалась выполнением томографического среза по плоскости, пересекающей как восходящую, так и нисходящую часть аорты (значения диаметра регистрировали в так называемом режиме 2D), а для измерения дистанции использовали перпендикулярную плоскость, в которой видна вся дуга аорты и возможны измерения дистанции между точками в восходящей и нисходящей части [3].

Взаимоотношения "поток-давление" описаны в фун-даментальных трудах о кровотоке в артериях. Ещё в середине прошлого века исследователи заинтересовались тем, что в прилежащих к аорте артериях (например, в бедренной) при одновременной записи потока и давления начало их нарастания происходит синхронно. Затем пик скорости потока несколько опережает пик давления. Опережение было объяснено пульсирующим характером кровотока, с помощью сложных формул [13]. Однако, если речь идёт о двух точках регистрации сигналов и дистанции между ними, это опережение не имеет никакого значения, если ориентироваться на самое начало ещё пока синхронного нарастания как потока, так и давления.

Данные закономерности широко используют в исследованиях СПВ с помощью программного обеспечения для МРТ, обеспечивающего визуализацию скоростей потока в режиме 4D [7]. В этом режиме рассматривается как восходящая и нисходящая, так и грудная аорта. Более высокую эффективность 4D режима измерения СПВ по сравнению с 2D объясняют большей длиной рассматриваемого сегмента, что может делать общую оценку более устойчивой к низкому временно́му разрешению при использовании 4D режима. Действительно, даже если 2D-данные имеют вдвое большее временно́е разрешение, чем 4D-данные, СПВ при этом оценивается на основе времени прохождения, рассчитанного для вдвое более короткого сегмента аорты. КФСПВ ещё менее подвержена подобным проблемам измерения благодаря ещё более высокому временно́му разрешению; однако при этом данный "прокси"-метод отражает общее (диффузное) поражение артерий, в то время как СПВ, измеренная МРТ в 4D режиме, фокусируется на центральной части аорты; именно поэтому МРТ приближается ко второму "золотому стандарту" оценки доклинического поражения органов-мишеней.

Так или иначе, теоретически, допплерография, регистрирующая начало ускорения потока в сонной и бедренной артериях, вполне может удовлетворять требованиям, которые предъявляют к методу измерения КФСПВ, рекомендуемому в руководящих документах научных обществ по АГ.

Методологические аспекты

Подготовка пациента для допплерографии сонных и бедренных артерий аналогична стандартной подготовке при измерениях КФСПВ обычным аппланационным методом, включая 5-10-минутный отдых в покое, исключение курения, алкоголя, переполненного мочевого пузыря и всего, что может повлиять на АД. Для измерения поверхностной дистанции требуется ассистент, поскольку оператор должен удерживать датчик после его установки в место оптимальной визуализации сосуда и вывода контрольного объёма, позволяющего получать качественные пики потоков. Поверхностную дистанцию измеряют после такой установки от метки на линейном датчике, указывающей на его середину, до ярёмной вырезки. Процедура измерения дистанции проводится при допплерографии как сонной артерии, так и бедренной. Для удобства измерения поверхностной дистанции, согласно нашему опыту, вполне уместно нанесение контрольной точки в области ярёмной вырезки маркером с бриллиантовым зелёным. Представляется интересной возможность измерения поверхностной дистанции с помощью электронной рулетки, встроенной в смартфон. Вероятно, это позволит не прибегать к помощи ассистента.

Как и в методе с аппланационной тонометрией, дистанция корректируется коэффициентом 0,8 [5]. Возможно также использование вычисления суррогата поверхностной дистанции на основе других антропометрических показателей (таких как рост, вес) вместо прямых измерений [14], однако такой подход нуждается в дополнительной проверке, прежде чем может быть рекомендован в практику. Точки для установки контрольного объёма при допплерографии должны быть стандартизированы, привязаны к известным анатомическим ориентирам, например, находящимся на определённом расстоянии от бифуркаций.

На рисунке 2 представлен пример регистрации и измерения времени транзита потока от сердца до артерий у одного из пациентов, включённого в группу идущего в настоящий момент исследования. Для измерения этого времени спектрограмма кровотока синхронизирована с электрокардиограммой (мы использовали электрокардиографический модуль для ультразвукового аппарата, позволяющий делать трёхканальную запись, и выбирали канал с наиболее качественным сигналом). Пример расчёта КФСПВ приведён в подписи к рисунку.

Хорошо известно, что АД человека обладает вариабельностью, в т.ч. краткосрочной, "от удара к удару" [15]. Так как СПВ сильно зависит от АД, что определяется известными физическими законами [13], требуется измерение времени транзита потока при нескольких ударах пульса, а затем вычисление среднеарифметического из полученных значений. В крайне малочисленной литературе, касающейся оценок времени транзита потока в сонной и бедренной артериях, нет единого мнения, сколько значений следует усреднять [3][16]. При более высокой вариабельности времени транзита потока или АД требуется больше измерений, а при нормальной — меньше. Данный вопрос также нуждается в дополнительном уточнении.

В отсутствии явного начала ускорения потока, что на допплерограмме проявляется недостаточно ясной точкой пересечения кривой спектра с изолинией, возможно использование так называемого "тангенсного" метода (по аналогии с тангенсным методом в аппланационной тонометрии артерий), когда начальный наклон кривой продолжается графически, вперёд, до пересечения с изолинией [17].

Наши данные показывают отличную воспроизводимость измерений КФСПВ при использовании для вычислений различных методов определения каротидно-феморальной дистанции [18].

Заключение

В решении актуальной проблемы медицины в области диагностики доклинического поражения аорты при АГ всё ещё есть области, открытые для исследования. Немаловажным условием в достижении такого решения является использование информативных и точных диагностических техник. Применение допплерографии сонной и бедренной артерий, согласно описанной выше методике, может быть одним из таких инструментов. Хотя методика и относится к "прокси", из всех возможных неинвазивных методов, использующих регистрацию сигналов на удалении от объекта интереса гипертензиолога — органа-мишени, аорты, она наименьшим образом подвержена возможности искажения диагностических данных. Дополнительным плюсом в характеристике данной техники диагностики является широкая доступность её выполнения вследствие повсеместного распространения в клинических учреждениях ультразвуковых аппаратов. Ряд методологических аспектов нуждается в выработке стандартов (например, чёткое описание анатомических ориентиров для сканирования, количество усредняемых значений и т.п.), по которым методика с применением допплерографии может применяться. В связи с этим авторы настоящего обзора надеются, что в случае широкого внедрения описанной техники стандарты возникнут в результате общения членов научного и медицинского сообщества, обмена опытом.

Отношения и деятельность: все авторы заявляют об отсутствии потенциального конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.