Индекс сдвига сосудистой стенки при прогрессирующем атеросклерозе сонных артерий

Атеросклеротическое поражение сосудистого русла, в частности сонных артерий, подтверждается клиническими и лабораторными данными. Основным инструментальным методом, используемым для определения патологии, является ультразвуковое дуплексное сканирование брахиоцефальных артерий. Мы считаем, что наряду с такими стандартными параметрами, как степень стеноза, увеличение скорости кровотока, характер и протяженность бляшки, необходимо изучить и сопоставить с ними напряжение сдвига стенки сосуда, а также индекс колебания. Оценка напряжения сдвига стенки теперь возможна с помощью неинвазивных методов визуализации, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ) и допплерография [1].

Скорость кровотока и напряжение стенки связаны с вязкоупругими свойствами сосуда [2]. По этой причине оценка состояния как гемодинамических параметров, так и биомеханических показателей может быть использована для количественного расчета напряжения и деформации стенки сосуда как у здоровых людей, так и у пациентов с патологией.

В связи с этим оценка напряжения и деформации сосудистой стенки (WSS) и индекс колебания (OSI) тесно связаны с инициацией и прогрессированием развития атеросклеротических бляшек. Однако пространственное прогнозирование их развития остается затруднительным [3, 4]. В частности, по данным литературы, в области бифуркации сонной артерии могут формироваться потоки с отделением слоев и колебательными компонентами, которые ассоциированы с атеросклерозом [5—7].

Цель исследования: оценка индекса сдвига колебания сосудистой стенки при атеросклерозе сонной артерии в качестве параметра, характеризующего развитие атеросклеротического поражения сонных артерий.

Обследованы 32 здоровых добровольца мужского и женского полов (средний возраст 35±1,2 года) и 47 пациентов (средний возраст 66±2,7 года) с патологией сонной артерии до операции. Исследование проводили на ультразвуковом аппарате Mindray Resona 7 (Китай), оснащенном линейным датчиком (3—11 МГц) с обновленным программным обеспечением V flow. Регистрировали систолическую (Vs) и диастолическую (Vd) скорости кровотока до и после стеноза. По встроенной в аппарат программе с помощью векторного анализа оценивали напряжение сдвига стенки (WSS) и OSI. Эти показатели оценивали во внутренней сонной артерии (ВСА) до и после бляшки. Был рассчитан коэффициент корреляции между напряжением сдвига стенки и скоростью кровотока.

Данные магнитно-резонансной ангиографии и ультразвукового дуплексного сканирования (УЗДС) получены из медицинских карт пациентов, проходивших наблюдение по поводу предполагаемого стеноза сонной артерии. Пациентов включали в исследование в случае, если на момент первичной консультации имелись результаты как МРТ, так и УЗДС сонных артерий. Поскольку в данных МРТ отсутствовали сведения о скоростях кровотока, для этих целей использовали значения, полученные в ходе ультразвукового сканирования. Все изображения были анонимизированы с присвоением случайного идентификационного номера.

Дополнительные точки волновой формы генерировались на основе относительной амплитуды характерных участков волны, наблюдаемых у пожилых пациентов [7]. Стенки артерий считали жесткими на границе стенка—кровь. Во ВСА оценивали пульсирующий поток с параболическим профилем скорости.

Статистический анализ. Переменные выражены как среднее значение со стандартным отклонением. Сравнения проведены с использованием непарного критерия t и коэффициентом корреляции. Статистический анализ выполняли в программах Statistics 12.0 и JMP-5 (США). Нормальное распределение данных проверено с помощью теста Шапиро—Уилка, когда дисперсия была однородной и соответствовала нормальному распределению. Для сравнений между группами и попарных сравнений между группами использовали однофакторный дисперсионный анализ. Различия показателей считали статистически значимыми при p<0,05.

Проанализированы результаты исследования по оценке WSS и OSI у пациентов с атеросклеротическим поражением сонных артерий. Сложный кровоток при стенозе в сонных артериях отражается на величине WSS в различных участках сосудистой стенки. По нашим данным, в области увеличения толщины стенки сосуда напряжение существенно снижено (см. таблицу).

Клинические и ультразвуковые характеристики у здоровых и пациентов со стенозом внутренней сонной артерии (от 30 до 85%)

Примечание. САД — систолическое артериальное давление; ЧСС — частота сердечных сокращений; ВСА — внутренняя сонная артерия; Vs₁ — систолическая скорость кровотока до стеноза; Vs₂ — систолическая скорость кровотока после стеноза; ∆Vs — градиент систолической скорости кровотока до и после стеноза; Vd₁ — диастолическая скорость кровотока до стеноза; Vd₂ — диастолическая скорость кровотока после стеноза; ∆Vd — градиент диастолической скорости кровотока; WSS max — максимальное напряжение сдвига стенки; WSS mean — среднее напряжение сдвига стенки; OSI₁ — индекс колебания до стеноза; OSI₂ —индекс колебания после стеноза. Диаметр ВСА на уровне бляшки.

Различные типы напряжения сдвига могут приводить к локальным различиям в составе бляшек и пространственным вариациям в восприимчивости к разрыву бляшек, прогрессированию атеросклероза и образованию тромбов. С помощью WSS потенциально можно получить объективное представление о начальных повреждениях сосуда при атеросклерозе в начальной стадии. Сложные структурные изменения ВСА приводят к гемодинамическим изменениям пристеночных процессов, проявляясь в деформации стенки и изменении индекса колебания (см. рисунок, а).

Взаимосвязь деформации сдвига стенки (WSS) и индекса колебания OSI) с систолической (Vs) и диастолической (Vd) скоростью кровотока до (а) и после (б) стеноза внутренней сонной артерии.

Такое взаимодействие этих параметров указывает на тесную связь этих процессов (r=–0,62). Как правило, стеноз в виде бляшки во ВСА создает неравномерность кровотока и после бляшки (см. рисунок, б). Градиент скорости до и после стеноза остается достаточно гемодинамически значимым в период как систолы, так и диастолы (см. таблицу).

Исследование подтвердило прямую взаимосвязь таких гемодинамических параметров, как скорость кровотока с новыми биомаркерами при патологии сосудистого русла. При этом чувствительность и специфичность к нарушению кровообращения в бассейне сонной артерии, по данным WSS и OSI, до и после стеноза составляют 89,8 и 81,3% соответственно.

Полученные результаты доказывают гипотезу о том, что зоны с высоким OSI и низким WSS характеризуют нарушение кровообращения в бассейне сонных артерий.

Низкое WSS и высокий OSI рассматриваются как факторы, способствующие прогрессированию атеросклероза [4]. OSI >0,2 рассматривался как высокий, исходя из данных предыдущих исследований [8]. При этом, по как нашим данным, так и данным литературы, WSS max и WSS mean у пациентов с поражением сонных артерий значительно меньше, чем у здоровых людей.

Для количественной оценки скорости кровотока в сосудах использовали такой параметр, как индекс колебательного напряжения, который в клинических исследованиях показал связь с прогрессированием атеросклероза. Аналогичные результаты получены и другими авторами [9, 10]. Наши результаты подтверждают, что атеросклероз следует рассматривать как динамический процесс, который зависит от многих причин, в том числе от геометрии сосуда и гемодинамики, что создает условия для изменения напряжения сосудистой стенки. Практически у всех пациентов мы наблюдали динамику скорости кровотока с выявлением достаточно большой турбулентности после стеноза, в большей степени в период диастолического кровотока. Кровоток непосредственно через зону стеноза, как правило, характеризуется более равномерным потоком, который сразу на выходе из стеноза превращается в турбулентные завихрения.

Современные клинические и визуализирующие методы необходимы для выявления патологических изменений сосудистого русла и направлены на раннюю диагностику патологии. Исследование с новыми маркерами позволит изучить развитие атеросклероза и области поражения сосудов. Сочетание методов клинической визуализации с WSS и OSI позволяет детально изучить локальные морфологические характеристики атеросклеротических поражений. В настоящее время использование WSS и OSI в качестве биомаркера для диагностических и прогностических целей ограничено. Однако разработка и внедрение этих биомаркеров в алгоритм оценки состояния сосудов и тяжести атеросклеротического поражения будут востребованы для раннего выявления бляшек, а также мониторинга их стабильности для обоснования методов лечения.

Внедрение в клиническую практику новых диагностических технологий с применением таких гемодинамических параметров, как напряжение сдвига стенки (WSS) и индекс колебания (OSI), позволят приблизиться к индивидуальному прогнозированию развития атеросклероза и его осложнений у пациентов с поражением брахиоцефальных артерий.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Сандриков В.А., Гавриленко А.В.

Сбор и обработка материала — Дутикова Е.Ф., Кулагина Т.Ю., Жигулина Ю.А., Камалов Ю.Р.

Написание текста — Сандриков В.А., Аль-Юсеф Н.Н., Жигулина Ю.А., Зобов К.И., Куклин А.В.

Редактирование — Сандриков В.А., Куклин А.В.

Статья написана в рамках выполнения НИР «Прогностическое значение градиента сужения и турбулентного потока при патологии внутренней сонной артерии как фактор риска ишемического инсульта» FURG-2023-0014, имеющего номер гос. регистрации 121111600117-2

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.