Pulsvågshastighet

Pulsvågshastighet
Syfte	För att mäta artärstelhet

Pulsvåghastighet ( PWV ) är den hastighet med vilken blodtryckspulsen fortplantar sig genom cirkulationssystemet , vanligtvis en artär eller en kombinerad längd av artärer . PWV används kliniskt som ett mått på arteriell stelhet och kan lätt mätas icke-invasivt hos människor, med mätning av carotis till femoral PWV (cfPWV) som den rekommenderade metoden. cfPWV är mycket reproducerbart och förutsäger framtida kardiovaskulära händelser och dödlighet av alla orsaker oberoende av konventionella kardiovaskulära riskfaktorer. Det har erkänts av European Society of Hypertension som en indikator på målorganskada och ett användbart ytterligare test vid undersökning av hypertoni .

Samband med arteriell stelhet

Thomas Youngs arbete . Förhållandet mellan pulsvågshastighet (PWV) och artärväggsstyvhet kan härledas från Newtons andra rörelselag ( $F=ma$ ) applicerad på ett litet flytande element, där kraften på elementet är lika med produkt av densitet (massan per volymenhet; $\rho$ ) och accelerationen . Metoden för att beräkna PWV liknar beräkningen av ljudets hastighet , ${\displaystyle {c_{0}}},$ i en komprimerbar vätska (t.ex. luft ):

$c_{0}={\sqrt {\frac {B}{\rho }}}$ ,

där ${B}$ är bulkmodulen och ${\rho }$ är vätskans densitet.

Frank / Bramwell-Hill ekvationen

För en inkompressibel vätska ( blod ) i ett kompressibelt (elastiskt) rör (t.ex. en artär):

$PWV={\sqrt {\frac {V\cdot dP}{\rho \cdot dV}}}$ ,

där $V$ är volym per längdenhet och P $\displaystyle P}$ är tryck . Detta är ekvationen som härleds av Otto Frank , och John Crighton Bramwell och Archibald Hill .

Alternativa former av denna ekvation är:

${\displaystyle PWV={\sqrt {\frac {r\cdot dP}{\rho \cdot 2\cdot dr}}}} ,$ eller $PWV={\frac {1}{\sqrt {\rho \cdot D}}}$ ,

där $r$ är radien på röret och $D$ är uttänjbarhet .

Moens–Korteweg-ekvationen

Moens –Korteweg ekvation:

$\mathrm {PWV} ={\sqrt {\dfrac {E_{\mathrm {inc} }\cdot h}{2\cdot r\cdot \rho }}}$ ,

karakteriserar PWV i termer av den inkrementella elasticitetsmodulen ${E_{\mathrm {inc} }}$ för kärlväggen, väggtjockleken $h$ och radien. Det härleddes oberoende av Adriaan Isebree Moens och Diederik Korteweg och motsvarar Frank / Bramwell Hills ekvation:

Dessa ekvationer antar att:

1. det är liten eller ingen förändring i fartygets area.
2. det är liten eller ingen förändring i väggtjocklek.
3. det är liten eller ingen förändring i densitet (dvs blod antas vara inkompressibelt).
4. $\operatörsnamn {d} \!v(\operatörsnamn {d} \!r^{-1})\operatörsnamn {d} \!x\cdot \ operatornamn {d} \!t$ är försumbar.

Variation i cirkulationssystemet

Eftersom väggtjocklek, radie och inkrementell elasticitetsmodul varierar från blodkärl till blodkärl, kommer PWV också att variera mellan kärlen. De flesta mätningar av PWV representerar en medelhastighet över flera kärl (t.ex. från halspulsådern till lårbensartären ) .

Beroende av blodtryck

PWV varierar i sig med blodtrycket. PWV ökar med trycket av två anledningar:

1. Arteriell följsamhet ( ${\displaystyle \operatorname {d} \!V/\operatörsnamn {d} \!P} )$ minskar med ökande tryck på grund av det kurvlinjära förhållandet mellan artärtryck och volym.
2. Volymen ( $V$ ) ökar med ökande tryck (artären vidgas), vilket direkt ökar PWV.

Experimentella metoder som används för att mäta pulsvågshastighet

En rad invasiva eller icke-invasiva metoder kan användas för att mäta PWV. Några allmänna tillvägagångssätt är:

Använder två samtidigt uppmätta tryckvågformer

PWV, per definition, är det tillryggalagda avståndet ( $\Delta x$ ) av pulsvågen dividerat med tiden ( ${\displaystyle \Delta t} )$ för vågen att färdas det avståndet:

$\mathrm {PWV} ={\dfrac {\Delta x}{\Delta t}}$ ,

i praktiken kompliceras detta tillvägagångssätt av förekomsten av reflekterade vågor. Det antas allmänt att reflektioner är minimala under sen diastole och tidig systole . Med detta antagande kan PWV mätas med "foten" av tryckvågformen som en referensmarkör från invasiva eller icke-invasiva mätningar; transittiden motsvarar fördröjningen av fotens ankomst mellan två platser på ett känt avstånd från varandra. Att lokalisera tryckvågformens fot kan vara problematiskt. Fördelen med fot-till-fots PWV-mätning är enkelheten i mätningen, som endast kräver två tryckvågsformer registrerade med invasiva katetrar, eller icke-invasivt med hjälp av pulsdetekteringsanordningar applicerade på huden på två mätställen, och ett måttband.

Använda tryck och volym, eller tryck och diameter

Detta är baserat på metoden som beskrivs av Bramwell & Hill som föreslog modifieringar av Moens-Kortweg-ekvationen. Citat direkt, dessa ändringar var:

"En liten ökning $\delta P$ i trycket kan visa sig orsaka en liten ökning, $\delta y=y^{2}\delta P/(Ec)$ , i radien $y$ av artären, eller en liten ökning, $\delta V=2\pi y ^{3}\delta P/(Ec)$ , i sin egen volym $V$ per längdenhet. Därav $2y/Ec=\ operatörsnamn {d} \!V/(V\operatörsnamn {d} \!P)$ "

där $c$ representerar väggtjockleken (definierad som $h$ ovan), $E$ elasticitetsmodulen och $y$ kärlradien (definierad som $r$ ovan). Detta tillåter beräkning av lokal PWV i termer av ${\displaystyle {\sqrt {V\cdot dP/(\rho \cdot dV)}}} ,$ eller ${\displaystyle {\sqrt {r\cdot dP/\rho \cdot 2\cdot dr}}} ,$ enligt beskrivningen ovan, och tillhandahåller en alternativ metod för att mäta PWV, om tryck och artärdimensioner mäts, till exempel genom ultraljud eller magnetisk resonanstomografi (MRT) .

Använder tryck-flödeshastighet, tryck-volymflödesförhållanden eller karakteristisk impedans

Vattenhammarekvationen uttryckt antingen i termer av tryck och flödeshastighet, tryck och volymetriskt flöde eller karakteristisk impedans kan användas för att beräkna lokal PWV :

$\mathrm {PWV} =P/\left(v\cdot \rho \right)=P /Q\cdot A/\rho =Z_{\mathrm {c} }\cdot A/\rho$ ,

där $v$ är hastighet, $Q$ är volymetriskt flöde , $Z_{\mathrm {c} }$ är karakteristisk impedans och $A$ är tvärsnittsarean av fartyget. Detta tillvägagångssätt är endast giltigt när vågreflektioner saknas eller är minimala, detta antas vara fallet i tidig systole.

Använda diameter-flödeshastighetsförhållanden

En relaterad metod till tryck-flödeshastighetsmetoden använder kärldiameter och flödeshastighet för att bestämma lokal PWV. Den är också baserad på vattenhammarekvationen:

$dP_{\pm }=\pm \rho \cdot PWV\cdot dv_{\pm }$ ,

och sedan

$dP_{+}+dP_{-}={\frac {2\cdot \rho \ cdot PWV^{2}}{S}}\cdot (dS_{+}+dS_{-})$ ,

där $S$ är diameter; sedan:

$PWV={\frac {S}{2}}\cdot {\frac {(dv_{+ }+dv_{-})}{(dS_{+}+dS_{-})}}$ ,

eller genom att använda den inkrementella bågens töjning, $dS/S=d\ln S$ ,

PWV kan uttryckas i termer av $v$ och $S$

$PWV=\pm {\frac {1}{2}}\cdot {\frac {dv_{\pm }}{d\ln S_ {\pm }}}$ ,

därför ger plottning av $\ln S$ mot $v$ en 'lnDU-loop', och den linjära delen under tidig systole, när reflekterade vågor antas vara minimala, kan användas för att beräkna PWV .

Klinisk mätning

Kliniska metoder

Kliniskt kan PWV mätas på flera sätt och på olika platser. "Guldstandarden" för bedömning av arteriell stelhet i klinisk praxis är cfPWV, och valideringsriktlinjer har föreslagits. Andra mätningar som brachial-ankel PWV och cardio-ankel vascular index (CAVI) är också populära. För cfPWV rekommenderas att ankomsttiden för pulsvågen mäts samtidigt på båda ställena och avståndet som pulsvågen tillryggalagt beräknas som 80 % av det direkta avståndet mellan halspulsådern i halsen och lårbensartären i halsen. ljumske. Det finns många enheter för att mäta cfPWV; några tekniker inkluderar:

• användning av en givare för att registrera tiden för ankomsten av pulsvågen vid halspulsådern och lårbensartärerna.
• användning av manschetter placerade runt armar och ben och hals för att registrera tiden för ankomsten av pulsvågen oscillometriskt.
• användning av Doppler-ultraljud eller magnetisk resonansavbildning för att registrera ankomsttiden för pulsvågen baserat på flödeshastighetsvågformen.

Nyare enheter som använder en armmanschett, fingertoppssensorer eller speciella vågar har beskrivits, men deras kliniska användbarhet återstår att vara helt fastställd.

Tolkning

Aktuella riktlinjer från European Society of Hypertension säger att en uppmätt PWV större än 10 m/s kan betraktas som en oberoende markör för skador på endorganen. Användningen av ett fast PWV-tröskelvärde diskuteras dock, eftersom PWV är beroende av blodtrycket. En hög pulsvågshastighet (PWV) har också associerats med dålig lungfunktion.

Se även

• Arteriell stelhet
• Blodtryck
• Överensstämmelse (fysiologi)