Скорость кровотока

Чурсин В.В. Клиническая физиология кровообращения (методические материалы к лекциям и практическим занятиям)

Чурсин В.В. Клиническая физиология кровобращения. Методические материалы к практическим и семинарским занятиям, – 2011. — 44 с.

Содержит информацию о физиологии кровообращения, нарушениях кровообращения и их вариантах. Также представлена информация о методах клинической и инструментальной диагностики нарушений кровообращения.

Данные материалы являются переработанным вариантом предыдущих изданий (1999г., 2003г.), первым автором которых являлся В.Ф.Туркин – доцент кафедры анестезиологии и реаниматологии АГИУВ.

Предназначается для врачей всех специальностей, курсантов ФПК и студентов медвузов.

Типы скорости кровотока

Линейная скорость- расстояние, проходимое частицей крови по сосуду за определенный период времени. Оно напрямую зависит от суммы площадей поперечного сечения сосудов, составляющих данный участок сосудистого русла.

Следовательно, аорта- самый узкий участок кровеносной системы и в ней самая высокая скорость кровотока, достигающая 0,6 м/с. Самым «широким» местом являются капилляры, т. к. их общая площадь в 500 раз больше площади аорты, скорость кровотока в них 0,5 мм/с. , что обеспечивает прекрасный обмен веществ между капиллярной стенкой и тканями.

Объемная скорость кровотока — общее количество крови поступающей через поперечное сечение сосуда за определенный промежуток времени.

Данный вид скорости определяется:

• разностью давления на противоположных концах сосуда ,которая формируется артериальным и венозным давлением;
• сопротивлением сосудов току крови, зависящим от диаметра сосуда, его длины, вязкости крови.

Общие сведения о допплеровском УЗИ ЩЖ

• Все современные ультразвуковые аппараты оснащены технической возможностью допплеровского УЗИ.
• Любое УЗИ щитовидной железы обязательно должно проводиться с допплеровской диагностикой кровотока железы. Отсутствие этой части исследования при УЗИ указывает на неполноценность диагностики.
• При УЗИ щитовидной железы врач должен выявить интенсивность кровотока и наибольшую пиковую скорость в щитовидных артериях.

Если Вам сообщают, что допплеровское исследование щитовидной железы проводится отдельно от исследования «УЗИ щитовидной железы» и его цена дополнительная, то это ― признак административной хитрости.

Не существует каких-то особых показаний к допплерографии щитовидной железы. Все состояния щитовидной железы подлежат ультразвуковой допплеровской диагностике.

При каждом УЗИ щитовидной железы показана и обязательна Допплерография. ПРЕИМУЩЕСТВА же допплерографии заключаются в:
• Оценке функционального напряжения всей железы и ее частей (в т.ч. узлов),
• Выявлении признака рака узлов щитовидной железы.

Результаты исследования сосудов при патологии

Острая артериальная непроходимость

Эмболии. На сканограмме эмбол выглядит как плотная округлая структура. Просвет артерии выше и ниже эмбола однородный, эхонегативный, не содержит дополнительных включений. При оценке пульсации выявляется увеличение ее амплитуды проксимальнее эмболии и ее отсутствие дистальнее эмболии. При допплерографии ниже эмбола определяется измененный магистральный кровоток либо кровоток не выявляется.

Тромбозы. В просвете артерии визуализируется неоднородная эхоструктура, ориентированная вдоль сосуда. Стенки пораженной артерии как правило уплотнены, имеют повышенную эхогенность. При допплерографии выявляется магистральный измененный или коллатеральный кровоток ниже места окклюзии.

Хронические артериальные стенозы и окклюзии

Атеросклеротическое поражение артерии. Стенки сосуда, пораженного атеросклеротическим процессом, уплотнены, имеют повышенную эхогенность, неровный внутренний контур. При значительном стенозе (60%) ниже места поражения на допплерограмме регистрируется магистральный измененный тип кровотока. При стенозе появляется турбулентный поток. Выделяют следующие степени стеноза в зависимости от формы спектра при регистрации допплерограммы над ним:

• 55-60% — на спектрограмме — заполнение спектрального окна, максимальная скорость не изменена или повышена;
• 60-75% — заполнение спектрального окна, повышение максимальной скорости, расширение контура огибающей;
• 75-90% — заполнение спектрального окна, уплощение профиля скоростей, нарастание ЛСК. Возможен реверсивный поток;
• 80-90% — спектр приближается к прямоугольной форме. «Стенотическая стена»;
• > 90% — спектр приближается к прямоугольной форме. Возможно снижение ЛСК.

При окклюзии атероматозными массами в просвете пораженного сосуда выявляются яркие, однородные массы, контур сливается с окружающими тканями. На допплерограмме ниже уровня поражения выявляется коллатеральный тип кровотока.

Аневризмы выявляются при сканировании вдоль сосуда. Различие в диаметре расширенного участка более чем в 2 раза (хотя бы на 5 мм) по сравнению с проксимальным и дистальным отделами артерии дает основание для установления аневризматического расширения.

Допплерографические критерии окклюзии артерий брахицефальной системы

Стеноз внутренней сонной артерии. При каротидной допплерографии при одностороннем поражении выявляется значительная асимметрия кровотока за счет снижения его со стороны поражения. При стенозах выявляется повышение скорости Vmax за счет турбулентности потока.

Окклюзия общей сонной артерии. При каротидной допплерографии выявляется отсутствие кровотока в ОСА и ВСА на стороне поражения.

Стеноз позвоночной артерии. При одностороннем поражении выявляется асимметрия скорости кровотока более 30%, при двустороннем поражении — снижение скорости кровотока ниже 2-10 см/сек.

Окклюзия позвоночной артерии. Отсутствие кровотока в месте локации.

Допплерографические критерии окклюзий артерий нижних конечностей

При допплерографической оценке состояния артерий нижних конечностей анализируют допплерограммы, полученные в четырех стандартных точках (проекция скарповского треугольника, на 1 поперечный палец медиальнее середины пупартовой связки подколенная ямка между медиальной лодыжкой и ахилловым сухожилием на тыле стопы по линии между 1 и 2 пальцами) и индексы регионального давления (верхняя треть бедра, нижняя треть бедра, верхняя треть голени, нижняя треть голени).

Окклюзия терминального отдела аорты. Во всех стандартных точках на обеих конечностях регистрируется кровоток коллатерального типа.

Окклюзия наружной подвздошной артерии. В стандартных точках на стороне поражения регистрируется коллатеральный кровоток.

Окклюзия бедренной артерии в сочетании с поражением глубокой артерии бедра. В первой стандартной точке на стороне поражения регистрируется магистральный кровоток, в остальных — коллатеральный.

Окклюзия подколенной артерии — в первой точке кровоток магистральный, в остальных — коллатеральный, при этом РИД на первой и второй манжетах не изменен, на остальных — резко снижен (см. рис. 4).

При поражении артерий голени кровоток не изменен в первой и второй стандартных точках, в третьей и четвертой точках -коллатеральный. РИД не изменен на первой-третьей манжетах и резко снижается на четвертой.

Заболевания периферических вен

Острый окклюзивный тромбоз. В просвете вены определяются мелкие плотные, однородные образования, заполняющие весь ее просвет. Интенсивность отражения различных участков вены однородная. При флотирующем тромбе вен нижних конечностей в просвете вены — яркое, плотное образование, вокруг которого остается свободный участок просвета вены. Верхушка тромба имеет большую отражательную способность, совершает колебательные движения. На уровне верхушки тромба вена расширяется в диаметре.

Клапаны в пораженной вене не определяются. Над верхушкой тромба регистрируется ускоренный турбулентный кровоток.

Клапанная недостаточность вен нижних конечностей. При проведении проб (проба Вальсальвы при исследовании бедренных вен и большой подкожной вены, компрессионная проба при исследовании подколенных вен) выявляется баллонообразное расширение вены ниже клапана, при допплерографии регистрируется ретроградная волна кровотока. Гемодинамически значимой считается ретроградная волна длительностью более 1,5 сек (см. рис. 5-8).

Рис. 5. Варианты гемодинамически малозначимого ретроградного кровотока в глубоких венах нижних конечностей при проведении функциональных проб. Продолжительность ретроградного тока менее 1 сек во всех наблюдениях (нормальный кровоток в вене — ниже 0-линии, ретроградный кровоток — выше 0-линии).

Рис. 6. Вариант гемодинамически малозначимого ретроградного кровотока в бедренной вене при проведении пробы с натуживанием [ретроградная волна продолжительностью 1,19 сек выше изолинии (Н-1)].

Рис. 7. Вариант гемодинамически значимого ретроградного кровотока в глубоких венах нижних конечностей (продолжительность ретроградной волны более 1,5 сек).

Рис. 8. Вариант гемодинамически значимого ретроградного кровотока в вене нижних конечностей (продолжительность ретроградной волны более 2,30 сек).

С практической точки зрения была разработана классификация гемодинамической значимости ретроградного кровотока и соответствующей ему клапанной недостаточности глубоких вен нижних конечностей (табл. 7).

Посттромботическая болезнь

При сканировании сосуда, находящегося в стадии реканализации, выявляется утолщение стенки вены до 3 мм, контур ее неровный, просвет неоднородный. При проведении проб наблюдается расширение сосуда в 2 — 3 раза. При допплерографии отмечается монофазный кровоток (рис. 9).

Рис. 9. Кровоток в вене у больной после перенесенного тромбофлебита.

При проведении проб выявляется ретроградная волна крови.

Методом допплеросонографии нами было обследовано 734 пациента в возрасте от 15 до 65 лет (ср. возраст 27,5 лет). При клиническом исследовании по специальной схеме выявлены признаки сосудистой патологии у 118 (16%) человек. При проведении скринингового УЗ-исследования у 490 (67%) впервые была обнаружена патология периферических сосудов, из них у 146 (19%) — подлежащая динамическому наблюдению, а у 16 (2%) человек — требующая дополнительного обследования в ангиологической клинике.

Допплерография сонных и позвоночных артерий

Сонные и позвоночные артерии отвечают за снабжение кровью головного мозга. Центральная нервная система крайне чувствительна к гипоксии, из-за чего даже кратковременные эпизоды ишемии головного мозга связаны со значительным риском необратимой потери нервных клеток. Сужение артерий, снабжающих кровью головной мозг, связано с повышенным риском ишемического инсульта.

Исследование кровотока внутри сонных и позвоночных артерий позволяет обнаружить сужение по ходу этих сосудов, и заранее начать соответствующую профилактику. Среди показаний к обследованию сонных и позвоночных артерий:

• гипертония,
• атеросклероз,
• сахарный диабет II типа,
• транзиторная ишемия,
• травмы шеи,
• инсульты у близких родственников.

ОСНОВНЫЕ КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ VFI

Изменения кровотока и процессы воспаления, помимо генетических и биологических системных факторов риска, считаются основными возможными причинами развития атеросклеротических поражений. Имеются данные о том, что гемодинамические характеристики определяют развитие атеросклероза: зоны поражения в основном расположены в артериальных ветвях и изгибах, где в основном и определяются локальные нарушения потока. Локальные механические и гемодинамические особенности, такие как: сдвиговое напряжение стенки, разделение потока, зоны рециркуляции и застоя, турбулентность, представляют собой дополнительные факторы, которые способствуют атерогенезу.

Таким образом, возможность правильно анализировать картину кровотока была бы важной предпосылкой для диагностики, особенно для раннего выявления патологии. Всесторонняя оценка кровотока должна отображать основные гемодинамические характеристики, а также ряд количественных параметров, таких как мгновенная скорость, направление скорости, сдвиговое напряжение стенки и объемный кровоток для каждой точки сосуда.

Техника VFI, благодаря своей независимости от угла направления луча и способности количественно оценивать векторы скорости, способна отображать реальные характеристики потока, превосходя обычные методы сонографии.

Клинические исследования, которые основаны на VFI, по-прежнему ограничены, поскольку подобные коммерческие системы только недавно были введены в эксплуатацию. Поскольку развитие атеросклеротических бляшек в зоне бифуркации сонной артерии чаще встречается при наличии вихревого потока, этот сосуд может представлять собой основную клиническую мишень. Предварительное исследование оценки скорости вектора крови in vivo на основе TO идентифицировало вихревой поток в сонной артерии у трех здоровых субъектов в фазе замедления после систолического пика, что подтвердило предыдущие экспериментальные исследования. Первое исследование in vivo было выполнено на 32 общих сонных артериях с помощью коммерческого сонографического аппарата, который был оснащенным прототипом программного обеспечения на основе TO. В этом исследовании были оценены множественные переменные, такие как пиковая систолическая скорость и конечная диастолическая скорость. При этом было показано, что параметры VFI сравнимы с обычной спектральной доплерографией при оценке угла кровотока. Первое исследование in vivo шести бифуркаций артерий в зоне каротидного синуса проводилось на экспериментальной системе, с помощью метода оценки быстрых векторов скорости, основанного на возбуждении плоской волны. Это исследование позволило визуализировать, в мельчайших подробностях, устойчивый вихревой поток во всех каротидных синусах. В другом исследовании, в котором исследовались 12 пациентов с заболеваниями сонной артерии, использовался исследовательский сканер, в котором была реализована методика двухугольной передачи плоских волн. Во время этого исследования были успешно получены как векторные изображения скорости, так и ретроспективно спектры скоростей. Недавнее клиническое исследование бифуркации сонной артерии, которое было основано на высокочастотной VFI, показало способность этой методики четко визуализировать поведение потока крови в различных зонах и состояниях анатомических структур, таких как: зона бифуркации сосудов, увеличение каротидного синуса, сужение сосудов и, главным образом, в случае вариабельных форм бифуркации сонной артерии. Это исследование также проанализировало взаимосвязь характера нарушения VFI потока с атеросклерозом. При этом было высказано предположение, что VFI имеет большой потенциал для лучшего понимания диагностической ценности сложных видов потока.

Некоторые исследователи предположили, что VFI может позволить проводить оценку сдвигового напряжения стенки сонной артерии. Однако, несмотря на то, что сдвиговое напряжение стенки, как известно, играет значительную роль при атеросклерозе, клиническое значение этой переменной еще не продемонстрировано. Тем не менее, мы считаем, что по сравнению с традиционными доплерографическими методами, дальнейшее усовершенствование коммерческих систем для измерения сдвигового напряжения, позволило бы более детально осмыслить эффекты сложных видов кровотока при формировании атеросклеротических бляшек.

Оценка артериовенозной фистулы (АВФ) для гемодиализа представляет собой новое клиническое применение VFI. Первое исследование, посвященное измерению объемного расхода в АВФ, показало, что VFI подходит для изучения этого показателя. В следующем исследовании было установлено, что измерения объемного расхода по методики TO во время диализа имеют точность 20%, по сравнению с 32%-ной точностью метода сонографического разведения, который является золотым стандартом. Затем авторы пришли к выводу, что VFI является допустимой техникой оценки объемного расхода и изменения объемного расхода в течении времени в АВФ. В ходе предварительного исследования с использованием высокочастотной VFI у 14 пациентов с аутогенными АВФ верхних конечностей было обнаружено нарушение потока с наличием векторов, направленных против стенок сосудов в 64,2% случаев. Они предположили, что сложная картина кровотока, обнаруженная при VFI, может быть причиной дисфункции эндотелиальных клеток и образования неоинтимальной гиперплазии. Они подчеркнули важность будущих исследований для подтверждения связи между нарушенным кровотоком и образованием стеноза во время формирования АВФ.

Хотя в нашей технической статье основное внимание уделяется исследованию сосудов, необходимо все же кратко описать возможности применения техники для оценки сердечной деятельности. Новое клиническое применение VFI – это точная оценка внутрижелудочкового вихревого потока, который лежит в основе тесной взаимосвязи между внутрижелудочковой картиной кровотока и функцией самих желудочков. Механизмы потока в левом желудочке уже последние несколько лет привлекают повышенное внимание кардиологов и стимулируют разработку новых методов, которые бы позволяли визуализировать движение потока крови внутри наполненных камер. Одним из ключевых аспектов кровотока внутри левого желудочка является развитие вихревого потока. Поэтому клиническая оценка картины вихревого потока является важным компонентом для понимания функции левого желудочка. VFI может также использоваться для изучения внутрисердечного кровотока через клапаны при их патологических изменениях, или при гипертрофической кардиомиопатии, для оценки взаимодействия между потоком внутри желудочка и движением створок. Разница между исследованиями сосудов и кардиодиагностикой заключается в специфике доступа при изучения сердца. Однако подробное описание этой методики выходит за рамки технической стороны этой статьи.