-2016

Обзор современных методик ранней диагностики атеросклероза

По данным Всемирной организации здравоохранения смертность от сердечно-сосудистых заболеваний является самой распространённой в мире. Атеросклероз на сегодня является очень распространённым и неприятным заболеванием. Зачастую он развивается параллельно с ишемической болезнью сердца. Последствиями атеросклероза могут быть как инфаркты, так и инсульты, вследствие закупорки сосудов.

В последнее время появился ряд методик, позволяющий предсказать развитие атеросклероза у конкретного человека до появления основных клинических признаков - атеросклеротических бляшек. Для этого рассчитываются специальные параметры-предикторы, которые служат метками при диагностике атеросклероза. Затем по таблицам, полученным в результате статистических исследований, определяется, насколько эти параметры близки к норме. В этой статье мы рассмотрим некоторые из этих параметров и медицинское оборудование, которое позволяет их получать.

1. Толщина комплекса интима-медиа (КИМ)

Сосуд состоит из трёх оболочек и просвета:

- Интима (intima) - внутренняя
- Медиа (media) - средняя
- Адвентициа (adventitia) - наружная.
- Просвет сосуда (lumen)

Основные поражения, возникающие при атеросклерозе сосредоточены в интиме, именно в ней формируются атеросклеротические бляшки. Толщина комплекса интима-медиа (КИМ, или IMT - intima-media thickness) является предиктором (раннем маркером) атеросклероза и ишемической болезни сердца (ИБС). КИМ можно измерить с помощью ультразвукового исследования. Измерение проводится в В-режиме ультразвуковым линейным датчиком с апертурой 30-45 мм на высоких частотах (10-15 МГц). В качестве сосудов исследования выбирают обычно общую сонную (CCA) и общую бедренную (CFA) артерии, т.к. эти сосуды проще всего вывести в нужную проекцию для измерения комплекса интима-медиа.

В большинстве старых ультразвуковых сканерах измерение КИМ проводится вручную. Врач выводит проекцию сосуда на монитор и на глаз устанавливает маркеры - края измерения. Методика предполагает измерение на участке артерии протяжённостью 1 см, поэтому врач проводит измерение в нескольких участках.

Рис. Измерение комплекса интима-медиа вручную.

В современных ультразвуковых сканерах появилась функция автоматического измерения комплекса интима-медиа. Врачу необходимо только вывести проекцию сосуда и установить рамку на стенку сосуда. Прибор автоматически произведёт оконтуривание интимы, медии и вычислит максимальное, минимальное и среднее значения толщины КИМ.


Рис. Автоматическое измерение комплекса интима-медиа (УЗ-сканер ALOKA Alpha 7)

Как выглядит автоматическое измерение толщины комплекса интима-медиа Вы можете посмотреть на видеоролике ниже (снято на ультразвуковом сканере ALOKA ALPHA 7 с функцией Auto-IMT):

Технически автоматическое оконтуривание может проводиться разными способами. В большинстве случаев применяется анализ амплитуд в В-режиме разными математическими моделями (градиентный анализ, поиск граней, метод деформируемых моделей, метод Discrete Dynamic Contour). Расчёт идет сразу по сотням точек, что невозможно сделать вручную. В данном случае важен не столько метод, сколько то, что анализ проводится по тому же самому изображению, по которому проводится и ручной анализ.

Насколько точнее автоматическое измерение по сравнению с ручным? Медики провели стастистические исследования и обнаружился интересный факт: вариабильность (разброс) значений измеренных вручную больше, чем при автоматическом измерении, однако расчет среднего значения КИМ (Mean IMT) в обоих случаях даёт практически одинаковый результат.

Поэтому мы не говорим здесь о разрешающей способности и точности измерения, т.к. как мы отметили выше данные в обоих случаях используются из одного и того же изображения. Точность такого исследования не больше 0,01 мм (10 мкм). Исключением являются специальные технологии радиочастотного измерения, когда при автоматическом поиске контуров стенок сосуда используется не данные ультразвука, а данные, полученные на радиочастоте. Такие методики разработаны у компании ALOKA (Япония) и Esaote (Италия). Их точность достигает 1 мкм. Однако для статичного измерения КИМ преимущество данных методик не высокое. Оно оправдано при исследовании эластичности стенок сосуда, речь о котором пойдёт ниже.


Рис. Автоматическое измерение КИМ радиочастотным методом
на УЗ-сканере фирмы Esaote, точность 1 мкм (0,001 мм).

Тут стоит перейти к клиническому значению этих параметров. Среднее значение толщины интима-медиа может быть проанализировано с помощью таблиц, сформированных в ходе Мангеймского соглашения (Mannheim Carotid IMT Consensus 2004-2006). Данное соглашение между врачами показывает, как правильно измерять комплекс интима-медиа и интерпретировать полученные данные. Текст соглашения можно прочитать внизу статьи по ссылкам в списке литературы.

Среди прочего, в соглашении имеется таблица риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Данные получены в ходе массового сбора статистики при обследовании пациентов. Во многие ультразвуковые сканеры эта таблица встроенна в программу исследования сосудов. На изображении ниже приведена эта таблица из УЗ-сканера фирмы MEDISON.

Рис. Риск развития сердечно-сосудистых заболеваний согласно Мангеймскому консенсусу.

По левой оси расположено среднее значение КИМ, по нижней оси расположены возрастные группы пациентов. Цветными прямоугольниками показан разброс значений средней толщины КИМ при заданном количестве факторов риска (от 0 до 3 и более). Количество факторов риска подсчитывается исходя из осмотра и общения с пациентом - к ним относятся такие факторы, как курение, ожирение, гипертония и т.д. Если КИМ пациента попадает в пределы прямоугольника для заданного количеста факторов риска, то вероятность развития сердечно-сосудистых заболеваний оценивается как средняя, если выше прямоугольника - то высокая.

Максимальное значение КИМ (Max IMT) позволяет говорить о том, есть ли у пациента атеросклеротические бляшки или нет. Согласно тому же Мангеймскому соглашению бляшка есть, если Max IMT = 1.5 мм и более. Наличие атеросклеротических бляшек говорит о переходе атеросклероза на другую стадию.

Итоговая таблица по методам измерения толщины комплекса интима-медиа (IMT) приведена ниже:

  Оборудование Точность измерения Точность при расчёте среднего значения Mean IMT и максимального Max IMT Вариабильность (разброс значений при измерении КИМ) Скорость измрения
Ручное измерение Практически любой УЗИ сканер с высокочастотным линейным датчиком 0,1 мм статистически допустимая высокая низкая
Автоматическое измерение
(B-режим)
Современный УЗИ сканер с опцией AutoIMT и высокочастотным линейным датчиком 0,01 мм статистически допустимая низкая высокая
Автоматическое измерение
(радиочастотный метод)
УЗИ сканер Esaote с функцией RF-QIMT и специальным высокочастотным линейным датчиком 0,001 мм статистически допустимая очень низкая высокая

 

Итак, при измерении толщины КИМ мы рекомендуем использовать метод автоматического измерения без использования радиочастоты. Этот метод наиболее доступен, экономит время врача при проведении исследования и автоматически подсчитывает все необходимые параметры для занесения в протокол.

2. Эластичность стенок сосуда и скорость распространения пульсовой волны (PWV)

Ещё одним предиктором атеросклероза является эластичность стенок сосуда и скорость распространения пульсовой волны (Pulse Wave Velocity - PWV). Пульсовая волна - это колебание стенок сосуда в результате сердечного выброса. Отметим, что это не колебания крови. Контур волны формируется от левого желудочка сердца и передаётся по большому кругу кровообращения. Эластичность (жёсткость, ригидность) стенок сосуда пропорциональна скорости распространения пульсовой волны. Чем больше жёсткость, тем выше скорость пульсовой волны. Также имеется прямопропорциональная связь между артериальным давлением и жёсткостью.

Ниже показана форма артериальной пульсовой волны.

Исследуя её форму и количественные характеристики можно рассчитать ряд коэффициентов. Заметим, что получить форму пульсовой волны можно самыми разными способами, начиная от пальцевой плетизмографии, редкой реоэнцефалографии и заканчивая такими специфическими методами, как ультразвуковое допплеровское или радиочастотное отслеживание колебания стенок сосудов.

Из-за специфики каждого конкретного оборудования производители пытаются измерять различные индексы. Некоторые из них хорошо кореллируют друг с другом, другие плохо. Это приводит к большой путанице и невозможности собрать единую статистическую базу данных

Рассмотрим наиболее часто используемые индексы:

Индекс Формула Пояснение Где используется

PWVcf - скорость распространения пульсовой волны между сонной и бедренной артериями.

(carotid-femoral pulse wave velocity)

Отношение расстояния между точками измерения на сонной и бедренной артериях к времени задержки

PWVcf = ΔL / Δt

Общепринятый стандарт

Приборы:

- MicroMedical Pulse Trace PWV
- ArtechComplior
- AtCor SphygmoCor

(допплеровские методы или аппланационная тонометрия)

PWVba - плече-лодыжечная скорость распространения пульсовой волны

(brachial-ankle pulse wave velocity)

Отношение расстояния между точками измерения на плечевой и задней лодыжечной артериях к времени задержки

PWVba = ΔL / Δt

Применение данного индекса является сомнительным, т.к. он напрямую не отражает эластические свойства аорты и плохо коррелирует с PWVcf

Приборы:

- Fukuda Denshi VASERA
- Omron Colin

(плетизмография)

ß (beta) - параметр эластичности (жёсткости, ригидности) стенки сосуда

(stiffness parameter)

ß = Ln(Ps/Pd) · D/ΔD

ΔD = Ds-Dd

Общепринятый стандарт, чем больше ß, тем больше жёсткость стенки

Приборы

- ALOKA ProSound Alpha 6 / 7 / 10 / F75
- Esaote MyLab

(ультразвуковое сканирование, радиочастотный метод eTracking)

PWVß - скорость распространения пульсовой волны в одной точке

«Non-invasive one-point measurement of local pulse wave velocity»
Sugawara, et al., Tokyo Women's Medical University , Saishin Igaku, 2003, 6, 279-288

Попытка измерить локальную скорость пульсовой волны, в отличие от предыдущих индексов, где расчёт вёлся между двумя точками, что значительно усложняло процедуру измерения.

Приборы

- ALOKA ProSound Alpha 6 / 7 / 10 / F75

(ультразвуковое сканирование, радиочастотный метод eTracking)

AI, AIx - индекс аугментации

(augmentation index)

AIx = AI = ΔP / PP

Общепринятый стандарт


(кривая давления - не кривая пульсовой волны!)

Приборы

- ALOKA ProSound Alpha 6 / 7 / 10 / F75
- AtCor SphygmoCor
- Omron Colin

CAVI - сердечно-лодыжечный сосудистый индекс

(Cardio-Ankle Vascular Index)

PWV - скорость пульсовой волны между сердцем и задней лодыжечной артерией

Индекс отражает жёсткость аорты, бедренной и больше-берцовой артерии в целом.

Приборы:

- Fukuda Denshi VASERA

(сфигмометр)

SI - индекс ригидности

(stiffness index)

RI - индекс отражения

(refractive index)

SI - отношение роста человека ко времени между пиками прямой (систолической) и отражённой (диастолической) пульсовой волны

SI = h / PPT

RI - отношение амплитуд отражённой и систолической пульсовой волны

Приборы:

- MicroMedical Pulse Trace PCA 2

(плетизмограмма)

 

eTracking от ALOKA

Измерение индексов ригидности (ß) и скоростей пульсовой волны (PWV) являются достаточно сложными методиками, требующими времени и навыков у врача. Рассмотрим измерение этих параметров на ультразвуковых сканерах японской фирмы ALOKA методом eTracking.

Для исследования понадобятся:

- ультразвуковой сканер ALOKA Prosound Alpha 6 / 7 / 10 или новая модель ProSound F75
- установленная в сканере функция eTracking
- установленный в сканере блок регистрации ЭКГ
- высокочастотный линейный датчик с апертурой 36 мм, поддерживающий режим eTracking.
- тонометр (любой ручной, либо автоматический с передачей данных о давлении на УЗ-сканер через USB-порт)

Технология eTracking предполагает высокоточное отслеживание движение стенок магистральных артерий (в ультразвуковом сканере есть предустановки для разных сосудов) радиочастотным методом. Разрешающая способность радиочастотного метода достигает 1-10 мкм. В сравнение: у обычного ультразвукового/допплеровского отслеживания точность меньше и ограничена частотой ультразвука.

Врач проводит несколько последовательных измерений артериального давления (САД и ДАД), все значения которого вводятся в ультразвуковой сканер (вручную или автоматически при возможности тонометром передачи данных по USB). На конечности пациента подключаются три клипсовых электрода ЭКГ, которые передают информацию напрямую в ультразвуковой сканер. Затем врач с помощью высокочастотного (10-14 МГц) линейного датчика выводит нужный сосуд. Обычно смотрят крупные магистральные артерии (общую сонную, плечевую, общую бедренную). Проекция может быть как продольная, так и поперечная. Врач устанавливает вручную на глаз контуры сосуда и нажимает кнопку запуска программы eTracking. Исследование занимает 10 секунд. В это время врач должен стараться держать датчик неподвижно.

Выводятся результаты исследования: врач видит сохранённую пульсовую волну на протяжении всего 10-секундного исследования. Для анализа достаточно лишь несколько пульсовых волн, данные которых усредняются. Т.к. точно держать датчик не всегда удаётся (это требует сноровки, а в методе FMD, речь о котором пойдёт ниже даже используются специальные держатели), не все из полученных пульсовых волн будут хорошего качества, поэтому врач может отселектировать брак..

После выбора пульсовых волн, по которым будет проведён анализ, прибор автоматически выводит полученные результаты на экран. Среди полученных параметров имеются индекс ригидности (ß), локальная скорость пульсовой волны в точке (PWVß), индекс аугментации (AI), а также два дополнительных параметра: Ep - модуль упругой деформации стенки сосуда под давлением и AC - податливость артерии.

ß = Ln(Ps/Pd) · D/ΔD
Ep = Ps/Pd · D/ΔD
AC = ΔD / 4(Ps-Pd) ,
где ΔD = Ds-Dd
P - давление в сосуде, D - диаметр просвета соответственно в систоле (s) и диастоле (d)

Клиническое значение данных показателей может быть получено из соответсвтующих статистических таблиц распределения нормальных значений по возрастным группам (в исследовании принимало участие 4800 человек):

Подробные данные по статистическому распределению параметров для метода eTracking можно получить Здесь (4800 человек) и Здесь (60 человек).

Подобные статистические критерии существуют для всех вышеприведённых индексов. На сегодня существуют хорошие статистические базы данных также для критериев PVWcf и CAVI.

3. Функция эндотелия сосуда

Эндотелиальная дисфункция также важный предиктор атеросклероза и его ранний маркер. Это обусловлено повышенной проницаемостью эндотелия, агрегацией тромбоцитов и адгезией лейкоцитов к сосудистой стенке, а также выработкой цитокинов. Снижение активности или выработки оксида азота (NO) как основного вазодилататора сосудистой стенки является одним из самых ранних маркеров атеросклероза.

Для исследования функции эндотелия на сегодня существует методика от японской компании ALOKA. Неинвазивный метод FMD - Flow Mediated Vasodilatation (потоко-опосредованная вазодилатация, или дилатация, вызванная потоком) предполагает нагрузочный тест сосуда (аналог стресс-теста). С помощью манжеты сосуд пережимают, вызывая окклюзию (сжатие). Во время сжатия объём крови в сосуде увеличивается. В это время в эндотелии начинается активная выработка оксида азота (NO). Воздух из манжеты стравливается, в результате чего ток крови восстанавливается. В это время нарастает вазодилатация (расширение сосуда), вызванная накоплением оксида азота (NO). Через несколько минут вазодилатация достигает своего пика и сосуд максимально расширяется. Все данные о диаметре просвета сосуда с помощью ультразвукового радиочастотного метода eTracking (см.выше) непрерывно сохраняются в ультразвуковом сканере.

Основным параметром, рассчитываемым по этой методике является %FMD - отношение разницы между пиковым и исходным диаметром просвета сосуда к базовому диаметру. Таким образом, данный параметр показывает, насколько расширяется сосуд в процессе вазодилатации, а следовательно насколько активна выработка оксида азота (NO) в эндотелии.

Рассмотрим пример проведения исследования по методике FMD.

Для исследования понадобятся:

- ультразвуковой сканер ALOKA Prosound Alpha 6 / 7 / 10 или новая модель ProSound F75
- установленная в сканере функция FMD или FMD+eTracking
- установленный в сканере блок регистрации ЭКГ
- высокочастотный линейный датчик с апертурой 36 мм, поддерживающий режим eTracking.
- тонометр (любой ручной, либо автоматический с передачей данных о давлении на УЗ-сканер через USB-порт)
- стол для фиксации руки пациента
- подушки для рук
- высоточный презиционный держатель датчика на магнитной основе.

В отличие от 10-секундного исследования eTracking для получения данных об эластичности сосуда, метод FMD предполагает значительно более длительную процедуру (до 15 минут), что требует особо точного механического закрепления датчика.


Рис. Стол и кронштейн датчика для проведения процедуры FMD от ALOKA

Пациент размещается на кушетке лёжа. Датчик фиксируется над плечевой или локтевой артериях. Манжету надевают на запястье или предплечье. После размещения пациента и фиксации датчика с выводом нужного сосуда на экране начинается сбор данных. Измеряется диаметр просвета сосуда в покое до начала исследования. Затем в манжету нагнетается воздух по давлением 200-300 мм.рт.ст. В течение 4-5 минут проиходит сжатие сосудов (окклюзия). Далее воздух из манжеты стравливается и начинается вазодилатация (расширение) сосуда. Через минуту после начала стравливания воздуха из манжеты происходит пик вазодилатации (макисмальный просвет).

Результаты исследования: базовый и пиковый диаметр просвета сосуда, %FMD.


Рис. Результаты проведения FMD исследования на УЗ сканере ALOKA.

Клинические статистические данные показывают, что у людей с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний степень вазодилатации (%FMD) ниже, чем у здоровых засчёт нарушения функции эндотелия и выработки оксида азота (NO).


Рис. CVR=0 (здоровые пациенты), CVR>0 (пациенты с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний). Средний диаметр артерии у второй группы значительно больше, чем у первой (здоровых): 4,4±0,1 мм по сравнению с 3.8±0,1 мм у здоровых, а значение FMD меньше:
(6.36±0.47% по сравнению с 9.26±0.96% у здоровых).

Дисфункция эндотелия - первый шаг к атеросклерозу. Обнаружение на этом этапе может помочь предотвращению развития атеросклероза. Метод FMD может использоваться в качестве показателя улучшения функции эндотелия после избавления от факторов риска с помощью физических упражнений, диеты и лечения. Некоторые исследователи полагают, что показатель %FMD можно улучшить, используя лекарства от гипертензии и гиперлипидемии, эстрогены, витамин Е и витамин С.

Выводы

Все вышеобозначенные методики позволяют диагностировать атеросклероз и ишемическую болезнь сердца на ранних этапах. Однако достоверная диагностика невозможна без получения больших баз данных по пациентам и статистики для выработки оптимальных критериев. Мы призываем врачей активнее пользоваться новыми технологиями в диагностике и помогать проводить сбор статистических данных в России.

История знает замечательный пример, когда тщательный сбор статистики привёл к поразительным результатам. В 1948 году в США стартовал Фрамингемский эксперимент, в рамках которого всех жителей небольшого городка Фремингем каждый год обследовали на предмет сердечно-сосудистых заболеваний. Эксперимент продлился несколько десятков лет. Были получены ценнейшие статистические данные. В результате с 50-х годов смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в США снизилась почти в 3 раза. Имеющаяся статистика показывает, что такой результат стал возможен в основном благодаря своевременной диагностики и правильному лечению заболеваний, нежели устранению факторов риска. В остальном же мире показатель смертности от сердечно-сосудистых заболеваний только растёт.

Список литературы и полезные материалы:

1. Мангеймское соглашение об измерении комплекса интима-медиа. Mannheim Carotid IMT Consensus 2004-2006. Статистические данные. Скачать PDF.

2. Статистические данные: что точнее - ручное или автоматическое измерение комплекса-интима медиа. Статья.

3. Техническая информация. Методы автоматического оконтуривания комплекса интима-медиа по амплитудному В-изображению. Презентация.

4. Критерии оценки метода eTracking и его индексов от ALOKA, применение в клинической практике и статистические данные. Исследовано 4800 человек (Китай). Скачать PDF.

5. Критерии оценки метода eTracking и его индексов от ALOKA, применение в клинической практике и статистические данные. Исследовано 60 человек (Италия). Скачать PDF.

6. Критерии оценки индекса CAVI от Fukuda Denshi. Исследовано 6800 человек. Сайт.

7. Сборник статей по артериальной ригидности. Индексы SI, RI, PWVcf. Скачать PDF.

8. Метод потоко-опосредованной дилатации FMD (Flow-Mediated Dilatation) от ALOKA. Критерии оценки метода, применение в клинической практике и статистические данные. Исследовано 36 человек. Скачать PDF.

9. Метод оценки интенсивности волн крови в сосудистом русле WI (Wave Intensity) от ALOKA. Критерии оценки метода, применение в клинической практике и статистические данные. Скачать PDF.

Спасибо за внимание. Оборудование, перечисленное в данной статье: ультразвуковые сканеры ALOKA Alpha 6, Alpha 7, Alpha 10, ProSound F75 и сфигмоманометры Fukuda Denshi Vasera VS-1000 и VS-1500 Вы можете приобрести в нашей компании. Наши специалисты проведут монтаж и полноценное обучение врачей и медицинского персонала. Возможно привлечение высококлассных врачей из крупных федеральных медицинских центров для проведения лекций или расширенного обучения по тематикам атеросклероза, артериальной гипертонии, ишемической болезни сердца. Данное оборудование уже используется в крупным медицинских центрах для сбора статистики и высокоточной диагностике. Мы будет рады, если Вы поможете продвижению данных методик в России и сбору клинической статистики.

 

 

Вернуться в список статей
СПЕЦПРЕДЛОЖЕНИЕ PROSOUND F75


Специальное предложение на УЗИ аппарат премиум класса
Hitachi Aloka Prosound F75

Японская сборка.