Разработка и утверждение нового метода определения центрального систолического аортального давления по радиальной пульсовой волне с использованием метода скользящей средней N точек

Браян Уильямс, доктор медицинских наук, Питер С. Лэйси, ДОКТОР НАУК, Питер Ян, бакалавр медицины и хирургии, Шуа-Нгак Ви, Чен Лианг, Доктор наук, Чун-Менг Тинг, бакалавр медицины и хирургии
Лестер, Соединенное Королевство; Сингапур

Цели.  Разработать и утвердить инновационный метод неинвазивного определения центрального систолического аортального давления (CASP) по форме волны давления в лучевой артерии (RAPWF) co скользящей средней n-точек (NPMA) — математический фильтр нижних частот.

Предпосылки. Центральное систолическое аортальное давление (CASP) – это независимый фактор, который может иметь решающее значение для исхода болезни. Для упрощения процедуры клинического измерения CASP необходимо разработать простые и надежные методы неинвазивного определения CASP.

Методы. Для разработки и утверждения метода NPMA определения CASP проводилось три вида работ с участием различных групп людей: 1) научное исследование (n = 217), описывающее оптимальное применение NPMA для определения CASP; 2) проверки, в ходе которых сравнивались данные CASP, полученные при помощи NPMA (NPMA-CASP), с данными CASP, полученными с помощью обобщенной передаточной функции (GTF-CASP) [системы SphygmoCor компании AtCor, Австралия, г. Сидней], с использованием 5349 RAPWF из исследования CAFE (оценки функций проводимости артерий) ; а также 3) инвазивная проверка (n = 20), в ходе которой данные NPMA-CASP сравнивались с результатами инвазивных методов измерения аортального давления.

Результаты. При использовании метода NPMA в ходе исследования и разработки, коэффициент n/4 (где n = частота замеров тонометра) давал наиболее точное определение CASP по сравнению с GTF-CASP . Валидация NPMA-CASP с использованием данных RAPWF из исследования CAFE показала полное соответствие (r2 = 0,993, среднее расхождение 0,3 ± 1,0  мм рт. ст.). Данная согласованность сохранялась и после разделения по полу, возрасту, принципу лечения и наличию заболевания сахарным диабетом. Также было установлено достаточно точное соответствие и корреляция (r2 = 0,98, p < 0,001) между непосредственно измеренным аортальным систолическим давлением при катетеризации сердца (катетер Миллара)  и NPMA-CASP, установленного одновременно при помощи неинвазивной регистрации RAPWF.

Выводы. Мы показали, что NPMA с коэффициентом 1/4 частоты замеров тонометра позволяет точно определить CASP при его применении к полученным данным RAPWF для человека. Эти выводы очень важны для упрощения неинвазивного измерения CASP и расширения его применения в клинических обследованиях и практике. (Журнал Американского колледжа кардиологии, 2011;57:951-61) © 2011 Основан Американским колледжем кардиологии.

Учитывая, что знание центрального аортального давления может быть весьма полезным для прогнозирования сердечно-сосудистых заболеваний и смертности, важной задачей становится разработка простых и удобных способов точной оценки центрального аортального давления в повседневной клинической практике. Классическим стандартом является непосредственное измерение аортального давления с использованием датчика давления, вводимого в корень аорты в момент катетеризации сердца, но это инвазивный метод, который, бесспорно, не удобен в ежедневной клинической практике. Популярным альтернативным подходом был анализ формы пульсовой волны в лучевой артерии, получаемой при помощи неинвазивной тонометрии. В данном методе форма радиальной пульсовой волны обычно корректируется на давление в плечевой артерии, которое измеряется в ходе стандартной сфигмоманометрии, тем самым получается откалиброванная кривая давления лучевой артерии (RAPWF). Математические “обобщенные передаточные функции ” (GTF) в частотной или временной области использовались для установления центрального аортального давления и соответствующих аортальных гемодинамических индексов по RAPWF (11-13). Однако данный метод критиковали из-за опасений, связанных с тем, что он не может подойти для применения GTF, обобщенной по 1 группе пациентов с разными состояниями заболеваний, разными возрастами, различиями в проводимой терапии и т.д. (14,15). Тем не менее, сопоставление GTF с RAPWF остается наиболее часто используемым методом неинвазивной оценки индексов центрального аортального давления (16).

В последнее время появился ещё один альтернативный подход к расчёту CASP по RAPWF. Для этого требуется точно определить точку перегиба на RAPWF, которая, как считается, соответствует наложению пика отраженной волны на исходящую волну давления (17-19). В различных исследованиях, которые проводились в последнее время, предполагалось, что данная точка перегиба, так называемая SBP2, соответствует пику CASP и является оптимально точным способом неинвазивного определения CASP без необходимости использования GTF (20,21).

В этой статье мы впервые сообщаем о простом подходе, обеспечивающим точное определение CASP людей с использованием метода скользящей средней n точек (NPMA). Скользящая средняя – это математическая модель, широко используемая во многих дисциплинах помимо медицины,  которая работает подобно фильтру нижних частот, сглаживая параметры сигнала, чтобы лучше  определять динамику, лежащую в его основе. Мы выдвинули гипотезу о том, что данная методика может быть применена к RAPWF для формирования репрезентативной сглаженной формы сигнала, пик которой соответствовал бы CASP. Эти доводы основаны на факте, что усиление систолического давления в лучевой артерии от корня аорты обусловлено изменениями в относительном согласовании падающей и отраженной волн давления по мере удаления от сердца и неоднородной эластичностью и вязкостным затуханием в артериальной системе (22,23). Данные эффекты приводят к пространственному усилению волны артериального давления без дополнительных затрат энергии. Это явление было описано скорее как “искажение”, а не фактическое усиление сигнала давления, который приобретает чередующуюся структуру формы волны в лучевой артерии (24). Соответственно, мы предположили, что использование NPMA могло бы снизить данный эффект, выявляя амплитуду исходного сигнала и, тем самым, CASP. Таким образом, такой подход, если он уместен, будет давать преимущество от использования данных о каждом отдельном пациенте, которые содержатся во всем RAPWF, без необходимости использования более сложной GTF или необходимости определять какие-либо точки кривой сигнала, в частности – точки перегиба. Он позволил бы получить новую и простую систему, которую можно было бы применять в ежедневной практике для оценки CASP, когда форму волны давления в лучевой артерии получают при помощи тонометрии.

Методы

Научное исследование. Данная работа включала в себя три соответствующих исследования, в каждом из которых были задействованы различные группы населения: 1) начальное изучение для определения оптимального коэффициента для NPMA (т.е. степень фильтрации), который необходим для оценки CASP относительно эталонного неинвазивного метода GTF (см. текст ниже); 2) неинвазивное исследование в сравнении с  GTF-CASP; и 3) инвазивное исследование с катетеризацией сердца.

Эталонный метод GTF для неинвазивного измерения CASP. Для того чтобы разработать и проверить метод NPMA для определения CASP по RAPWF потребовался некий эталонный метод. Мы использовали GTF, встроенную в систему SphygmoCor (AtCor, Австралия, Сидней), который в настоящий момент является наиболее распространенным методом неинвазивного определения параметров центральной гемодинамики. Как сообщается, SphygmoCor GTF основана на преобразовании Фурнье, а именно – методе представления в частотной области (11,25).

Оценка CASP на основании отдельных RAPWF с использованием метода скользящей средней. Скользящее среднее образует массив из точек данных, усредненных с некоторым приращением, основанных на заданном и постоянном коэффициенте. Мы выдвинули гипотезу о том, что коэффициент будет связан с частотой замеров тонометра, который используется для получения RAPWF. Оптимальный коэффициент NPMA для получения CASP по RAPWF может находиться в пределах долей частоты замеров тонометра (n), а именно - n/2, n/3, n/4 и т.д. Таким образом, если в какой-то момент будет обнаружено, что оптимальная доля NPMA равна n/4, то при использовании частоты замеров 128 Гц будут образованы шаги приращения, равные 128/4, или, другими словами, 32 измерительные точки. Полученный массив средних значений дает максимальное значение, которое по нашим оценкам, будет равно CASP (Рис. 1).

Рисунок 1.  Методы оценки CASP по RAPWF.
(А)Иллюстрация применения скользящей средней n точек (NPMA) с коэффициентом n/4 (n = частота замеров) к форме волны давления в лучевой артерии (RAPWF), полученной с использованием тонометра с частотой замеров 128 Гц. Последовательные средние значения рассчитываются для каждого блока приращения, состоящего из 32 точек опроса RAPWF (т.е. 128/4 = 32) и отображаются на графике в виде кривой скользящих средних. Блоки скользят в пределах приращений точек опроса, а именно, 1-32, 2-33, 3-34 и так далее. Центральное аортальное систолическое давление (CASP) равняется максимальному значению массива скользящих средних. (B) Получение CASP по форм волн артериального давления как 1) точки перегиба на ниспадающей части систолы для формы волны давления в лучевой артерии (SBP2-CASP) (черная линия); 2) определенной по форме волны давления в центральной аорте (красная линия) после преобразования с помощью обобщенной функции передачи (GTF) формы волны давления в лучевой артерии (GTF-CASP); 3) определенной с использованием модели скользящих средних (синяя линия) формы волны давления в лучевой артерии (CASP скользящего среднего).

Работы по разработке и оптимизации метода NPMA для неинвазивного определения CASP у людей. При помощи целевой группы, состоящей из 217 добровольцев, были отобраны данные RAPWF с использованием тонометра SphygmoCor (частота замеров f = 128 Гц), откалиброванного по соответствующему артериальному давлению в плечевой артерии, измеренному с использованием осциллометрического устройства MC3100 (AAMI standard-SP10, 1992, утверждено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами, Healthstats, Сингапур). Чтобы определить оптимальный коэффициент для метода NPMA по прогнозированию CASP, были протестированы различные коэффициенты, а именно – доли частоты замеров тонометра от n/3 до n/6. Полученное пиковое значение из массивов скользящих средних было сравнено с GTF-CASP, которое было получено устройством SphygmoCor, чтобы определить, с помощью какого коэффициента можно получить кривую, пиковое значение которой ближе всего к  GTF-CASP (более полную информацию см. выше и на Рис. 1).

Неинвазивное проверочное исследование NPMA. Оптимальный метод NPMA по определению CASP, установленный в ходе разработки, затем был протестирован относительно 2-х альтернативных использующихся в настоящее время подходов к неинвазивному определению CASP по RAPWF, а именно - GTF-CASP и SBP2- CASP.

Использованные в этих анализах данные RAPWF собирались для исследования CAFE (оценки функции проводимости артерий), которое было подробно описано ранее (1). Мы использовали данные RAPWF, собранные у пациентов, которые посещали главный исследовательский центр CAFE (Соединенное королевство, Лейстер [n = 383]) и участвовали в периодических замерах RAPWF в ходе последующих контрольных визитов для планового исследования в течение 5 лет, что позволило получить 5349 отдельных RAPWF для этих анализов. Данные RAPWF отбирались при помощи аппланационной тонометрии лучевой артерии (системы Sphygmo-Cor), которая калибровалась до плечевого артериального давления (Omron 705CP), как это описывается выше (1). Осреднённые по множеству формы волны были вручную извлечены как текстовые файлы для упрощения сравнений моделей обработки сигналов, позволяющих оценить CASP. Для данных работ по утверждению ненинвазивного метода в качестве эталонного использовался метод GTF, которая встроена в систему Sphygmo-Cor (GTF-CASP) (24) и которую затем сравнивали с CASP, полученным с помощью нашего метода NPMA и метода SBP2. Метод SBP2 по определению CASP (SBP2- CASP) опирается на определение точки перегиба на нисходящей части систолической кривой непреобразованных RAPWF, осреднённых по множеству. SBP2 определялась с помощью программного обеспечения Sphygmo-Cor и с использованием производного графика; данная SBP2 использовалась для представления SBP2-CASP, как описывается выше (20,21).

Инвазивное проверочное исследование. Данные исследования проводились в Медицинском центре Глиниглз в Сингапуре. В исследовании приняли участие 20 взрослых пациентов, проходящих регулярную диагностическую катетеризацию сердца. Перед катетеризацией сердца высокоточный катетер с микроманометрическим наконечником (Millar SPC-454D, Millar Instruments, Техас, Хьюстон) настраивался на нуль и вводился через бедренную артерию, а наконечник катетера с флюороскопическим контролем направления позиционировался в корне аорты, приблизительно на 1 см выше клапана аорты до получения стабильных форм волны аортального давления. Одновременно с вводом катетера Миллара использовался тонометр, закрепленный на контактной манжете пациента (A-pulse, Healthstats, Сингапур), выполняющий непрерывные измерения RAPWF. Тонометр A-pulse имел частоту измерений 60 Гц; и поэтому коэффициент для скользящих средних равнялся 15 (т.е., 60/4). Когда оба устройства находились в работе, давление в плечевой артерии измерялось на той же руке, на которой использовался тонометр, при помощи осциллографического устройства (MC3100, Healthstats). Эти измерения применялись для того, чтобы откалибровать неинвазивные данные RAPWF. Для калибровки использовались средние величины для трех показаний давления в плечевой артерии (с интервалами не <30 с). Данные от катетера Миллара синхронизировались по времени с данными от тонометра A-pulse  при помощи многоканального контрольно-измерительного устройства, что позволило параллельно проводить в реальномрежиме времени  сравнение CASP, определяемой при помощи скользящей средней (NPMA-CASP), и CASP, получаемой при непосредственном измерении в корне артерии. Инвазивное и неинвазивное устройства осредняли формы колебаний до получения синхронных 10-секундных блоков с маркировкой времени; и первые 10 стабильных блоков, которые были получены после завершения калибровки, использовались для анализа данных в течение периода измерения, который составил до 3 мин. Это позволило сравнивать группы CASP, усредненные одновременно между сердечными сокращениями на базе RAPWF с помощью NPMA, и фактические давления, полученные в корне аорты инвазивным способом.

Все работы были утверждены ревизионными комиссиями по этике исследований в этом регионе, все участники предоставили письменные информированные согласия на участие в этих исследованиях.

Статистический анализ. Для сравнения эталонного метода GTF с NPMA или SBP2 для разработки и неинвазивной проверки, то есть когда данные об одних и тех же формах колебаний обрабатываются по различным алгоритмам, использовались парные критерии Стьюдента. Влияние терапии по снижению артериального давления в рамках исследования CAFE, сравнение эталонного GTF- CASP с методами скользящих средних и SBP2 анализировалось с помощью непарного критерия Стьюдента, поскольку сравнивалось две категории населения, получающие разное лечение. Для инвазивного проверочного исследования, при котором формы колебаний собирались с помощью различных измерительных устройств для прямых сравнений между неинвазивным NPMA-CASP и давлением в корне аорты, измеренным инвазивно, использовался парный критерий Стьюдента. В ходе дополнительных сравнений использовались графики линейной регрессии и графики Бланда-Алтмана.

Результаты

Работы по разработке и оптимизации метода NPMA для определения CASP людей. Демографические характеристики людей, принявших участие в разработке (n = 217) по определению оптимального коэффициента NPMA для получения CASP по RAPWF приведены в Таблице 1. NPMA с коэффициентом n/4 последовательно давало кривую скользящих средних с пиковым значением (т.е., NPMA-CASP), которое ближе всего было к  эталонному GTF-CASP (Рис. 2). Остальные коэффициенты приводили к занижению (n/3) или завышению (n/5, n/6) по отношению к GTF-CASP (Рис. 2). Таким образом, NPMA-CASP наилучшим образом была определена относительно GTF- CASP с помощью коэффициента ¼ от частоты измерений тонометра.

Таблица 1.

Среднее значение ± SD или n (%). *Высокое артериальное давление определяется как >140/90 мм рт. ст..
DBP = диастолическое артериальное давление; SBP = систолическое артериальное давление.

Рисунок 2. Определение оптимального коэффициента NPMA для оценки CASP.

Сравнения Бланда-Алтмана центрального аортального систолического давления (CASP), полученного при помощи обобщенной функции передачи (GTF), и CASP, полученного методом скользящих средних n точек (NPMA) с помощью различных коэффициентов (от n/3 до n/6) в группе, где n = частота измерений тонометра. Пунктирными линиями показана средняя разность между измеренными значениями; точечными линиями показано расстояние 2 SD  от средней линии.

Неинвазивное проверочное исследование и сравнение NPMA- CASP с CASP, полученным при помощи методов GTF и SBP2. Характеристики пациентов, участвовавших в неинвазивной оценке, приведены в Таблице 2. Средний возраст составил 63 года; 80% пациентов – мужчины;  ~90% европейцы. Все проходили лечение артериальной гипертензии, и ~ 15% в начале стадали сахарным диабетом. CASP можно было определить по всем 5349 RAPWF, которые анализировались в ходе данной оценки с использованием метода GTF или NPMA. Напротив, точка перегиба систолики, от которой зависит SBP2-CASP, не могла быть определена в 164 (3.1%) RAPWF. На Рисунке 1B показан пример методов определения CASP по типичной RAPWF и видимое соответствие CASP согласно каждому из этих методов.
Парные сравнения метода NPMA или SBP2 по определению CASP с GTF-CASP показаны в Таблице 3. При использовании GTF-CASP в качестве эталона полученное NPMA-CASP отличалось в среднем только на 0.3 мм рт. ст.. Напротив, SBP2-CASP отличался от GTF-CASP в среднем на 1.6 мм рт. ст..

Таблица 2.

Анализы регрессии. Анализы регрессии, сравнивающие эталонное GTF-CASP с NPMA-CASP или SBP2- CASP, показаны на Рисунке 3. Для обоих методов наблюдалась хорошая корреляция; тем не менее, корреляция для NPMA-CASP была лучше, чем для SBP2-CASP (NPMA-CASP относительно GTF-CASP: r2 = 0.99, p < 0.0001; SBP2-CASP относительно GTF-CASP: r2 = 0.95, p < 0.001).

Анализы Бланда-Алтмана. Сравнение GTF-CASP с NPMA-CASP или SBP2-CASP продемонстрировало хорошую согласованность на графиках Бланда-Алтмана. Тем не менее, согласованность была сильнее, а разброс данных был меньше в случае сопоставления GTF с NPMA-CASP (среднее отличие составило 0.3 мм рт. ст., 2 X странд. отклонение (SD) 2.1 мм рт. ст.) (Рис. 4), по сравнению с GTF относительно SBP2-CASP (среднее отличие составило 1.6 мм рт. ст., 2 X SD 6.1 мм рт. ст.). Данные также указывали на наличие смещения при методе SBP2, а именно – возрастания отличия от GTF-CASP с ростом давления (Рис. 4). Такого смещения не наблюдалось при сопоставлении GTF с NPMA-CASP.

Влияние пола, возраста и диабета. Влияния пола, возраста (≤55 и >55 лет) или наличия или отсутствия диабета на способность определения CASP с помощью NPMA относительно GTF-CASP в ходе неинвазивного исследования обнаружено не было (см. дополнительные результаты в Приложении).

Влияние терапии по снижению артериального давления на CASP, получаемое различными методами обработки. Пациенты, участвующие в исследовании CAFÉ, по результатам которого были получены данные RAPWF, в случайном порядке проходили терапию с двумя различными методиками по снижению артериального давления (amlodipine ± perindopril, по мере необходимости atenolol ± bendroflumethiazide, по мере необходимости) (1). Значения давления в плечевой артерии в течение исследования оставались одинаковыми для обоих режимов. Подразделение по направлениям терапии позволило изучить, вызывают ли различные эффекты от лечения (например, на сердечный ритм и/или вазолидация) ту или иную вариацию в соотношении между CASP, определяемым эталонным методом GTF, и методами NPMA или SBP2. В таблице 4 показаны средние значения для давления в плечевой артерии и соответствующие значения CASP, полученные с использованием 3 различных методов обработки сигнала. При каждом методе терапия, основанная на приеме амлодипина, также соответствовала с более низкими значениями CASP по сравнению с терапией на основе атенолола. Была достигнута хорошая корреляция между GTF- CASP и NPMA-CASP вне зависимости от терапии. Также имела место хорошая корреляция между GTF-CASP и SBP2-CASP , но с более широким разбросом.

Инвазивная проверка, сравнивающая систолическое давление, полученное непосредственным измерением в корне аорты с NPMA-CASP. Демографические характеристики 20 пациентов, задействованных в инвазивной оценке, приведены в Таблице 5. Данные, показывающие сравнение инвазивного аортального давления и соответствующего неинвазивного давления в плечевой артерии в момент калибровки и полученного NPMA- CASP, приведены в Таблице 6. Важно отметить, что параметры неинвазивного систолического и диастолического давления в плечевой артерии, получаемые с помощью обычных осциллометрических измерений, завышены по сравнению с давлениями, измеренными непосредственно в корне аорты (аортальное систолическое АД 139.6 ± 4.3 мм рт. ст. и систолическое АД  в плечевой артерии 147.1 ± 4.8 мм рт. ст., p < 0.01) (Таблица 6); это было особенно заметно для диастолического артериального давления (аортальное диастолическое BP 74.2 ± 2.1 мм рт. ст. , и диастолическое BP в плечевой артерии 87.7 ± 2.5 мм рт. ст., p < 0.001). В отличие от этого, отмечалось заметное согласование между инвазивным CASP, измеренным в корне аорты, и CASP, полученным неинвазивным путем из RAPWF при помощи NPMA (инвазивное CASP 139.6 ± 4.3 мм рт. ст., а NPMA-CASP 139.2 ± 4.1 мм рт. ст.) (Таблица 6).
Данные на Рис. 5 показывают среднее CASP для каждого блока 10 с (т.е., 10 точек на каждого пациента) как для инвазивного, так и для неинвазивного измерения. Неинвазивное NPMA-CASP, определенное по RAPWF, не отличалось от аортального давления, измеренного инвазивно (инвазивное CASP 139.6 ± 1.4 мм рт. ст. , а NPMA-CASP  139,2 ± 4.3 мм рт. ст., p - несущественный), и между этими двумя параметрами наблюдалась высокая степень корреляции (r2 = 0.98, p < 0.001) (Рис. 5). Анализ Бланда-Алтмана также показал хорошую корреляцию между значениями с небольшим разбросом (средняя разница: NPMA-CASP минус инвазивное CASP = —0.41 ± 2.5 мм рт. ст.) (Рис. 5).

Таблица 3.

Данные представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение (SD) всех анализируемых форм волны, полученных во время проведения мероприятий CAFE. Сравнения проводились с использованием парного критерия Стьюдента. *Центральное аортальное систолическое давление, определенное путем применения обобщенной функции передачи (GTF) к форме волны давления в лучевой артерии. Центральное аортальное систолическое давление , определенное путем применения скользящих средних n-точек (NPMA) к форме волны давления в лучевой артерии. ‡ Центральное аортальное систолическое давление, определенное путем применения точки перегиба формы волны давления в лучевой артерии на нисходящей части систолы (2SBP).CASP = Центральное аортальное систолическое давление; CI = Доверительный интервал.

Рисунок 3. Линейная регрессия GTF-CASP по отношению к NPMA- или SBP2-CASP в группе участников исследования CAFÉ

Рисунок 4.  Сравнение Бланда-Алтмана GTF-CASP с NPMA- и SBP2-CASP в группе участников исследования CAFE

A) Анализ Бланда-Алтмана, сравнивающий центральное аортальное систолическое давление (CASP), полученное по индивидуальным формам волны давления в лучевой артерии (RAPWF) с помощью обобщенной функции передачи (GTF-CASP), и CASP, полученным с помощью скользящих средних (NPMA-CASP). (B) Анализ Бланда-Алтмана, сравнивающий CASP, полученное по индивидуальным формам волны давления в лучевой артерии (RAPWF) с помощью обобщенной функции передачи (GTF-CASP), и SBP2-CASP, определенного как точка перегиба на нисходящей части систолы для форм волны давления в лучевой артерии. Приведены индивидуализированные значения, рассчитанные по всем формам колебаний, собранных в группе CAFE (оценки функции проводимости артерий). Пунктирными линиями показана средняя разница между измерениями; точечными линиями показано расстояние между 2 стандартными отклонениями от средней линии.

Наиболее часто используемым методом определения CASP по RAPWF, и с давлениями, полученными непосредственными измерениями в корне аорты.

Методы определения центрального систолического давления по формам волн давления в лучевой артерии. Существовало много споров по поводу использования GTF для определения центральных аортальных давлений и гемодинамики по RAPWF (15), а в частности, в отношении того, подходит ли обобщенная функция для людей различного возраста и с различными заболеваниями (14,28,29).
Большинство, однако, соглашаются, что низкочастотные гармоники волны давления позволяют точно определять CASP с использованием GTF (30–33). Боле того, CASP, определенное с помощью GTF, которое использовалось в настоящем исследовании, было проверено в сравнении с непосредственными инвазивными измерениями центрального аортального давления (25,30). Главный вопрос относительно GTF связан с ее применением к гармоникам более высоких частот, по которым зависят другие параметры определяемой центральной гемодинамики, например, индекс центральной аугментации (12,33)— которые были подтверждены в гораздо меньшей сепени.

Таблица 4.

 Данные представляют собой средние значения для всех измерений, полученных во время  мероприятий CAFÉ, когда каждое измерение включает в себя среднее из, по меньшей мере, повторной выборки. Сравнения проводились с использованием непарных критериев Стьюдента. *Центральное аортальное систолическое давление, определенное путем применения обобщенной функции передачи (GTF) к форме волны давления в лучевой артерии.. † Центральное аортальное систолическое давление , определенное путем применения скользящих средних n-точек (NPMA) к форме волны давления в лучевой артерии . ‡ Центральное аортальное систолическое давление, определенное путем применения точки перегиба формы волны давления в лучевой артерии на нисходящей части систолы (SBP2).NS – не значительный SBP – систолическое артериальное давление

Альтернативой GTF для определения CASP по RAPWF было использование SBP2, которое впервые описал Таказава (17). Данный метод сильно зависит от точности определения точки перегиба на нисходящей части волны систолического давления в лучевой артерии. Определение данной точки зависит от морфологии формы волны лучевой артерии и не всегда возможно. В нашем исследовании, в котом использовалось >5,000 форм волн установить SBP2 не удалось для 3.1% форм волн. Кроме того, соответствие между SBP2 и CASP, определенного по GTF, было менее устойчивым, чем то, которое наблюдалось с нашим NPMA-CASP по сравнению с GTF-CASP. Мы также определили смещение в методе SBP2, которое усиливается при более высоких давлениях. То же смещение было установлено другими исследователями (20,21). Тем не менее, несмотря на эти ограничения, метод SBP2 действительно позволяет определить CASP по RAPWF с разумной точностью (19).

Главным открытием настоящего исследования является  то, что было продемонстрировано, что нет необходимости использовать сложную GTF или сталкиваться с ограничениями, связанными с SBP2, чтобы определить CASP по RAPWF. Мы показали, что информация, требуемая для точного определения CASP, содержится в RAPWF и может быть получена с помощью простого фильтра нижних частот, другими словами, скользящих средних. Мы протестировали диапазон коэффициентов как целых чисел для скользящей средней и установили, что ¼ частоты измерений тонометра является наиболее точным коэффициентом для определения CASP по RAPWF человека. Важно заметить, что это применимо независимо от частоты измерений тонометра, что может быть проиллюстрировано тем, что мы использовали два различных тонометра для неинвазивного и инвазивного проверочного исследования, с частотой измерений 128 Гц и 60 Гц соответственно.

 Таблица 5.

Использование фильтра нижних частот при оценке CASP. Мы показали, что простой фильтр низких частот, выполняющий сглаживающую функцию, может использоваться для точного определения амплитуды исходного сигнала давления, и , соответственно, CASP, по RAPWF. Можно возразить, что преобразование во временной или частотной области, которое используется в GTF, тоже работает как фильтр нижних частот. Тем не менее, отмеченные разногласия в отношении применения GTF для определения параметров центральной гемодинамики затрудняют использование фильтра нижних частот для точного определения CASP, как описывается в этом документе. Насколько нам известно, это первый отчет, описывающий применение простых скользящих средних для неинвазивного определения CASP по RAPWF. Данное применение скользящих средних для определения CASP не зависит от каких-либо обобщенных настроек или гипотез; он просто отфильтровывает данные, которые действительно присутствуют на форме волны конкретного пациента. Соответственно, мы не обнаружили очевидного влияния пола или возраста на взаимосвязь между GTF-CASP и NPMA-CASP, и свидетельства какого-либо смещения, зависящего от давления.

То, почему именно величина ¼ от частоты измерения тонометра должна соответствовать коэффициенту, который необходим для определения CASP по RAPWF человека, требует дальнейших исследований.
Простота метода скользящих средних. Недостатком существующих неинвазивных методик определения центрального давления и гемодинамики является то, что они дорогостоящи и часто имеют вид «черного ящика», из которого сложно выделить конкретные алгоритмы, которые используются для определения итоговых данных. Метод NPMA, как показывает данный отчет,  прост и позволит определять  CASP по RAPWF, импортированной в  электронную таблицу, Ускоряя дальнейшую оценку метода.

Таблица 6.

Данные представляют собой +/-  SEM или среднее значение +/- стандартная ошибка или разница на одного пациента (n = 20). *p < 0.01, парный критерий Стьюдента.
Сокращения те же, что и в Таблицах  1 и 3.

в различных группах пациентов из предыдущих и последующих исследований. Основная потенциальная ошибка для данного метода, как и для всех неинвазивных методов, происходит от привнесенной ошибки общепринятых измерений давления в плечевой артерии, которые необходимы для калибровки формы волны в лучевой артерии. Данная ошибка обычно меньше для систолического давления в плечевой артерии, чем для диастолического давления (Таблица 6) (34). Поэтому любая погрешность при определении CASP по RAPWF не должна превышать ошибку общепринятого измерения артериального давления в плечевой артерии.
Метод скользящих средних разработан для точного определения CASP не он не позволяет формировать форму волны давления в аорте. Поэтому его нельзя использоваться для определения других индексов, таких как индекс аугментации аорты, подтверждение и практичность которых остаются под вопросом (12,33,35).
Альтернативным методом определения CASP является использование форм волн сонной артерии, откалиброванных по среднему и диастолическому давлению плечевой артерии. Данный метод не требует применения  GTF или скользящих средних, так как форма волны давления сонной артерии считается формой волны центральной аорты. Тем не менее, тонометрия сонной артерии гораздо сложнее осуществима, нежели традиционная тонометрия, и меньше подходит для регулярных измерений CASP по сравнению с упомянутым выше подходом определения формы волны лучевой артерии.

Ограничения для исследования. Мы признаем, что существует ряд ограничений для нашего исследования. В ходе разработки и неинвазивной проверки эталонным методом для оценки CASP была GTF, встроенная в прибор SphygmoCor. Как описано ранее, данный неинвазивный метод сам по себе подвергался критике в связи с его подтверждением. Это, тем не менее, самый распространенный метод, и наше исследование подтверждается также представленным инвазивным проверочным исследованием метода NPMA, которое продемонстрировало хорошую корреляцию с давлением, непосредственно измеряемым в корне аорты.
Что касается сравнения с GTF-CASP, наше неинвазивное проверочное исследование основано в основном на мужчинах, однако оно также включало >800 RAPWF женщин-пациентов, и отличий, связанных с полом, при формальном тестировании отмечено не было (см. Рис. 1A). Другое ограничение заключается в том, что участие в нашем неинвазивном проверочном исследовании в основном приняли европеоиды, что соответствует общей нехватке данных в анализе волн пульса других этнических групп, что требует отдельного изучения. Тем не менее, участниками нашего исследования по разработке NPMA и инвазивной проверке были китайские азиаты, что подтверждает применимость данного метода также к этим народностям. Как и для большинства такого рода исследований, представители народностей в обоих наших проверочных исследованиях были старше 50 лет с признаками  сердечно-сосудистых заболеваний или высоким сердечно-сосудистым риском. Мы не наблюдали признаков смещения на граничных возрастах в эффективности метода NPMA (см. Рис. 2A). Важно отметить, что демографическое и этническое происхождение трех групп, участвующих в этих исследованиях NPMA-CASP было различным, однако в результате были получены в значительной степени согласующиеся между собой данные, что подтверждает корректность указанного метода.

Рисунок 6. Сравнение инвазивного систолического давления в корне аорты и CASP, определенного неинвазивно

(A) Линейная регрессия центрального аортального систолического давления (CASP), измеренного инвазивно (инвазивного центрального систолического давления) и CASP, полученного с помощью неинвазивной оценки.

(A). График Бланда-Алтмана зависимости GTF-CASP от NPMA, сравнивающий центральное систолическое артериальное давление (SBP), измеренное инвазивно (инвазивное центральное систолическое давление) и неинвазивно определенное CASP. Инвазивное CASP было измерено с использованием катетера с наконечником Миллара. Неинвазивное CASP оценивалось с помощью анализа скользящих средних, примененного к формам давлений в лучевой артерии, полученных тонометром, встроенным в контактную манжету (A-pulse, Healthstats, Сингапур), который был откалиброван до осциллометрического артериального давления в плечевой артерии. Точки на графиках представляют каждую 10-с выборку для каждого пациента (10 блоков на пациента, 20 пациентов, n = 200).

Тем не менее, желательно было бы провести последующие исследования с участием молодых людей и детей.

И наконец, в отношении потенциального влияния медикаментозного лечения на эффективность NPMA, наши группы по неинвазивной проверке из исследования CAFE получали различные режимы терапии по снижению артериального давления (atenolol ± bendroflume- thiazide или amlodipine ± perindopril) [1]. Ранее мы сообщали о том, что эти терапии оказывают в значительной степени разное воздействие на сердечный ритм и CASP, как было определено с помощью SphygmoCor GTF (1,36). Следует отметить, что дифференциальное воздействие этих терапий на CASP было хорошо воспроизведено при применении метода NPMA к тем же RAPWF (Table 3), что указала на отсутствие собственного смещения или ухудшения эффективности NPMA-CASP вследствие лечения и/или эффектов сердечного ритма.

Следующая страница