Velocidad de onda del pulso

La velocidad de la onda de pulso ( VOP ) es la velocidad a la que el pulso de presión arterial se propaga a través del sistema circulatorio , generalmente una arteria o una longitud combinada de arterias. ^[1] La VOP se utiliza clínicamente como una medida de rigidez arterial y se puede medir fácilmente de forma no invasiva en humanos, siendo la medición de la VOP carótida a femoral (cfPWV) el método recomendado. ^[2]^[3]^[4] La cfPWV es altamente reproducible, ^[5] y predice eventos cardiovasculares futuros y mortalidad por todas las causas independientemente de los factores de riesgo cardiovascular convencionales . ^[6]^[7] La Sociedad Europea de Hipertensión la ha reconocido como un indicador de daño en órganos diana y una prueba adicional útil en la investigación de la hipertensión . ^[8]

Relación con la rigidez arterial

La teoría de la velocidad de transmisión del pulso a través de la circulación se remonta a 1808 con el trabajo de Thomas Young . ^[9] La relación entre la velocidad de la onda del pulso (PWV) y la rigidez de la pared arterial se puede derivar de la segunda ley de movimiento de Newton ( ) aplicada a un pequeño elemento de fluido, donde la fuerza sobre el elemento es igual al producto de la densidad (la masa por unidad de volumen; ) y la aceleración . ^[10] El enfoque para calcular PWV es similar al cálculo de la velocidad del sonido , , en un fluido compresible (por ejemplo, aire ): $F=ma$ ${\estilo de visualización \rho}$ $Estilo de visualización {c_{0}}}$

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

donde es el módulo volumétrico y es la densidad del fluido. ${\estilo de visualización {B}}$ ${\rho}$

La ecuación de Frank/Bramwell-Hill

Para un fluido incompresible ( sangre ) en un tubo compresible (elástico) (por ejemplo, una arteria): ^[11]

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

donde es el volumen por unidad de longitud y es la presión . Esta es la ecuación derivada por Otto Frank , ^[12] y John Crighton Bramwell y Archibald Hill . ^[13] ${\estilo de visualización V}$ ${\estilo de visualización P}$

Las formas alternativas de esta ecuación son:

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

donde es el radio del tubo y es la distensibilidad . ${\estilo de visualización r}$ ${\estilo de visualización D}$

La ecuación de Moens-Korteweg

La ecuación de Moens-Korteweg :

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

caracteriza la PWV en términos del módulo elástico incremental de la pared del vaso, el espesor de la pared y el radio. Fue derivada independientemente por Adriaan Isebree Moens y Diederik Korteweg y es equivalente a la ecuación de Frank / Bramwell Hill: ^[11]^{: 64} ${E_{\mathrm {inc} }}$ ${\estilo de visualización h}$

Estas ecuaciones suponen que:

Hay poco o ningún cambio en el área del vaso.
Hay poco o ningún cambio en el espesor de la pared.
Hay poco o ningún cambio en la densidad (es decir, se supone que la sangre es incompresible).
$\nombreoperador {d} \!v(\nombreoperador {d} \!r^{-1})\nombreoperador {d} \!x\cdot \nombreoperador {d} \!t$ es insignificante.

Variación en el sistema circulatorio

Dado que el espesor de la pared, el radio y el módulo elástico incremental varían de un vaso sanguíneo a otro, la PWV también variará entre vasos. ^[11] La mayoría de las mediciones de PWV representan una velocidad promedio en varios vasos (por ejemplo, desde la arteria carótida hasta la arteria femoral ). ^{[ cita requerida ]}

Dependencia de la presión arterial

La VOP varía intrínsecamente con la presión arterial. ^[14] La VOP aumenta con la presión por dos razones:

La distensibilidad arterial ( ) disminuye al aumentar la presión debido a la relación curvilínea entre la presión arterial y el volumen. $\nombredeloperador {d} \!V/\nombredeloperador {d} \!P$
El volumen ( ) aumenta al aumentar la presión (la arteria se dilata), aumentando directamente la VOP. ${\estilo de visualización V}$

Enfoques experimentales utilizados para medir la velocidad de la onda del pulso

Se puede utilizar una variedad de métodos invasivos o no invasivos para medir la VOP. Algunos enfoques generales son:

Utilizando dos formas de onda de presión medidas simultáneamente

PWV, por definición, es la distancia recorrida ( ) por la onda de pulso dividida por el tiempo ( ) que tarda la onda en recorrer esa distancia: $\Delta x$ $\Delta t$

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

En la práctica, este enfoque se complica por la existencia de ondas reflejadas. ^[11] Se asume ampliamente que las reflexiones son mínimas durante la diástole tardía y la sístole temprana . ^[11] Con esta suposición, la VOP se puede medir utilizando el "pie" de la forma de onda de presión como un marcador fiducial a partir de mediciones invasivas o no invasivas; el tiempo de tránsito corresponde al retraso en la llegada del pie entre dos ubicaciones a una distancia conocida. Localizar el pie de la forma de onda de presión puede ser problemático. ^[15] La ventaja de la medición de la VOP de pie a pie es la simplicidad de la medición, que requiere solo dos formas de onda de presión registradas con catéteres invasivos, o de forma no invasiva utilizando dispositivos de detección de pulso aplicados a la piel en dos sitios de medición y una cinta métrica. ^[16]

Usando presión y volumen, o presión y diámetro

Esto se basa en el método descrito por Bramwell y Hill ^[17], quienes propusieron modificaciones a la ecuación de Moens-Kortweg. Citando directamente, estas modificaciones fueron:

"Se puede demostrar que un pequeño aumento de la presión provoca un pequeño aumento, , en el radio de la arteria, o un pequeño aumento, , en su propio volumen por unidad de longitud. Por lo tanto, " $\delta P$ $\delta y=y^{2}\delta P/(Ec)$ ${\estilo de visualización y}$ $\delta V=2\pi y^{3}\delta P/(Ec)$ ${\estilo de visualización V}$ $2y/Ec=\nombredeloperador {d} \!V/(V\nombredeloperador {d} \!P)$

donde representa el espesor de la pared (definido como se ha indicado anteriormente), el módulo elástico y el radio del vaso (definido como se ha indicado anteriormente). Esto permite calcular la PWV local en términos de , o , como se ha detallado anteriormente, y proporciona un método alternativo para medir la PWV, si se miden la presión y las dimensiones arteriales, por ejemplo, mediante ultrasonido ^[18]^[19] o resonancia magnética (MRI) . ^[20] ${\estilo de visualización c}$ ${\estilo de visualización h}$ ${\estilo de visualización E}$ ${\estilo de visualización y}$ ${\estilo de visualización r}$ ${\sqrt {V\cdot dP/(\rho \cdot dV)}}$ ${\sqrt {r\cdot dP/\rho \cdot 2\cdot dr}}$

Utilizando relaciones presión-velocidad de flujo, presión-flujo volumétrico o impedancia característica

La ecuación del golpe de ariete expresada en términos de presión y velocidad de flujo, ^[21] presión y flujo volumétrico, o impedancia característica ^[22] se puede utilizar para calcular el PWV local:

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

donde es la velocidad, es el flujo volumétrico , es la impedancia característica y es el área de la sección transversal del vaso. Este enfoque solo es válido cuando no hay reflexiones de onda o estas son mínimas, lo que se supone que ocurre en la sístole temprana. ^[23] $v$ $Q$ $Z_{\mathrm {c} }$ $A$

Uso de relaciones diámetro-velocidad de flujo

Un método relacionado con el método de presión-velocidad de flujo utiliza el diámetro del recipiente y la velocidad de flujo para determinar la PWV local. ^[24] También se basa en la ecuación del golpe de ariete:

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

y desde entonces

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

donde es el diámetro; entonces: $S$

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

o utilizando la deformación del aro incremental , $dS/S=d\ln S$

PWV se puede expresar en términos de y $v$ $S$

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

Por lo tanto, al trazar un gráfico en contra se obtiene un "bucle lnDU", y la porción lineal durante la sístole temprana, cuando se supone que las ondas reflejadas son mínimas, se puede utilizar para calcular PWV. $\ln S$ $v$

Medición clínica

Métodos clínicos

Clínicamente, la PWV se puede medir de varias maneras y en diferentes lugares. El "estándar de oro" para la evaluación de la rigidez arterial en la práctica clínica es la PWV cf, ^[3]^[4] y se han propuesto pautas de validación. ^[25] Otras medidas como la PWV braquial-tobillo y el índice vascular cardio-tobillo (CAVI) también son populares. ^[26] Para la PWV cf, se recomienda que el tiempo de llegada de la onda de pulso se mida simultáneamente en ambos lugares y la distancia recorrida por la onda de pulso se calcule como el 80% de la distancia directa entre la arteria carótida común en el cuello y la arteria femoral en la ingle. ^[3] Existen numerosos dispositivos para medir la PWV cf; ^[27]^[28] algunas técnicas incluyen:

uso de un transductor para registrar el tiempo de llegada de la onda de pulso a las arterias carótida y femoral.
Uso de manguitos colocados alrededor de las extremidades y el cuello para registrar el tiempo de llegada de la onda del pulso de forma oscilométrica.
Uso de ecografía Doppler o resonancia magnética para registrar el tiempo de llegada de la onda de pulso en función de la forma de onda de la velocidad del flujo.

Se han descrito dispositivos más nuevos que emplean un brazalete, ^[29] sensores en la punta de los dedos ^[30] o básculas especiales ^[31] , pero su utilidad clínica aún debe establecerse por completo.

Interpretación

Las directrices actuales de la Sociedad Europea de Hipertensión establecen que una VOP medida superior a 10 m/s puede considerarse un marcador independiente de daño en los órganos diana. ^[8] Sin embargo, el uso de un valor umbral fijo de VOP es objeto de debate, ya que la VOP depende de la presión arterial. ^[14] Una velocidad de onda de pulso (VOP) alta también se ha asociado con una función pulmonar deficiente. ^[32]

Véase también

Referencias

^ Nabeel, primer ministro; Kiran, V. Raj; José, Jayaraj; Abhidev, VV; Sivaprakasam, Mohanasankar (2020). "Velocidad de la onda del pulso local: teoría, métodos, avances y aplicaciones clínicas". Revisiones IEEE en ingeniería biomédica . 13 : 74-112. doi :10.1109/RBME.2019.2931587. ISSN 1937-3333. PMID 31369386. S2CID 199381680.
^ Laurent S, Cockcroft J, Van Bortel L, Boutouyrie P, Giannattasio C, Hayoz D, et al. (noviembre de 2006). "Documento de consenso de expertos sobre rigidez arterial: cuestiones metodológicas y aplicaciones clínicas". European Heart Journal . 27 (21): 2588–605. doi : 10.1093/eurheartj/ehl254 . PMID 17000623.
^ abc Van Bortel LM, Laurent S, Boutouyrie P, Chowienczyk P, Cruickshank JK, De Backer T, et al. (marzo de 2012). "Documento de consenso de expertos sobre la medición de la rigidez aórtica en la práctica diaria utilizando la velocidad de la onda de pulso carótido-femoral". Journal of Hypertension . 30 (3): 445–8. doi :10.1097/HJH.0b013e32834fa8b0. hdl : 1765/73145 . PMID 22278144.
^ ab Townsend RR, Wilkinson IB, Schiffrin EL, Avolio AP, Chirinos JA, Cockcroft JR, et al. (septiembre de 2015). "Recomendaciones para mejorar y estandarizar la investigación vascular sobre la rigidez arterial: una declaración científica de la American Heart Association". Hipertensión . 66 (3): 698–722. doi :10.1161/HYP.0000000000000033. PMC 4587661 . PMID 26160955.
^ Wilkinson IB, Fuchs SA, Jansen IM, Spratt JC, Murray GD, Cockcroft JR, Webb DJ (diciembre de 1998). "Reproducibilidad de la velocidad de la onda de pulso y el índice de aumento medidos mediante análisis de la onda de pulso". Journal of Hypertension . 16 (12 Pt 2): 2079–84. doi :10.1097/00004872-199816121-00033. PMID 9886900. S2CID 19246322.
^ Vlachopoulos C, Aznaouridis K, Stefanadis C (marzo de 2010). "Predicción de eventos cardiovasculares y mortalidad por todas las causas con rigidez arterial: una revisión sistemática y metanálisis". Journal of the American College of Cardiology . 55 (13): 1318–27. doi : 10.1016/j.jacc.2009.10.061 . PMID 20338492.
^ Ben-Shlomo Y, Spears M, Boustred C, May M, Anderson SG, Benjamin EJ, et al. (febrero de 2014). "La velocidad de la onda de pulso aórtico mejora la predicción de eventos cardiovasculares: un metaanálisis de participantes individuales de datos observacionales prospectivos de 17.635 sujetos". Revista del Colegio Americano de Cardiología . 63 (7): 636–646. doi :10.1016/j.jacc.2013.09.063. PMC 4401072 . PMID 24239664.
^ ab Mancia G, Fagard R, Narkiewicz K, Redón J, Zanchetti A, Böhm M, et al. (julio de 2013). "Guías ESH/ESC 2013 para el tratamiento de la hipertensión arterial: el grupo de trabajo para el tratamiento de la hipertensión arterial de la Sociedad Europea de Hipertensión (ESH) y de la Sociedad Europea de Cardiología (ESC)". Journal of Hypertension . 31 (7): 1281–357. doi : 10.1097/01.hjh.0000431740.32696.cc . PMID 23817082.
^ Young T (1809). "La conferencia de Croonian: sobre las funciones del corazón y las arterias". Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 99 : 1–31. doi :10.1098/rstl.1809.0001. S2CID 110648919.
^ Sir., Lighthill, MJ (1978). Ondas en fluidos . Cambridge [Inglaterra]: Cambridge University Press. ISBN 978-0521216890.OCLC 2966533 .{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ abcde McDonald DA, Nichols WW, O'Rourke MJ, Hartley C (1998). Flujo sanguíneo en las arterias de McDonald: principios teóricos, experimentales y clínicos (4.ª ed.). Londres: Arnold. ISBN 978-0-340-64614-4.
^ Frank, Otto (1920). "La elastizitat der Blutegefasse". Zeitschrift für Biologie . 71 : 255–272.
^ Bramwell JC, Hill AV (1922). "Transmisión de velocidad de la onda de pulso y elasticidad de las arterias". Lancet . 199 (5149): 891–2. doi :10.1016/S0140-6736(00)95580-6.
^ ab Spronck B, Heusinkveld MH, Vanmolkot FH, Roodt JO, Hermeling E, Delhaas T, et al. (febrero de 2015). "Dependencia de la presión de la rigidez arterial: posibles implicaciones clínicas". Journal of Hypertension . 33 (2): 330–8. doi :10.1097/HJH.0000000000000407. PMID 25380150. S2CID 6771532.
^ Milnor WR (1982). Hemodinámica . Baltimore: Williams & Wilkins. ISBN 978-0-683-06050-8.
^ Boutouyrie P, Briet M, Collin C, Vermeersch S, Pannier B (febrero de 2009). "Evaluación de la velocidad de la onda del pulso". Investigación de arterias . 3 (1): 3–8. doi :10.1016/j.artres.2008.11.002.
^ Bramwell JC, Hill AV (1922). "La velocidad de la onda del pulso en el hombre". Actas de la Royal Society de Londres. Serie B . 93 (652): 298–306. Bibcode :1922RSPSB..93..298C. doi :10.1098/rspb.1922.0022. JSTOR 81045. S2CID 120673490.
^ Meinders JM, Kornet L, Brands PJ, Hoeks AP (octubre de 2001). "Evaluación de la velocidad de la onda de pulso local en arterias utilizando formas de onda de distensión 2D". Imágenes ultrasónicas . 23 (4): 199–215. doi :10.1177/016173460102300401. PMID 12051275. S2CID 119853231.
^ Rabben SI, Stergiopulos N, Hellevik LR, Smiseth OA, Slørdahl S, Urheim S, et al. (octubre de 2004). "Un método basado en ultrasonidos para determinar la velocidad de la onda de pulso en arterias superficiales". Journal of Biomechanics . 37 (10): 1615–22. doi :10.1016/j.jbiomech.2003.12.031. PMID 15336937.
^ Westenberg JJ, van Poelgeest EP, Steendijk P, Grotenhuis HB, Jukema JW, de Roos A (enero de 2012). "Modelado de Bramwell-Hill para la estimación de la velocidad de la onda de pulso aórtico local: un estudio de validación con resonancia magnética cardiovascular codificada por velocidad y evaluación de la presión invasiva". Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance . 14 (1): 2. doi : 10.1186/1532-429x-14-2 . PMC 3312851 . PMID 22230116.
^ Khir AW, O'Brien A, Gibbs JS, Parker KH (septiembre de 2001). "Determinación de la velocidad de las ondas y la separación de las ondas en las arterias". Journal of Biomechanics . 34 (9): 1145–55. doi :10.1016/S0021-9290(01)00076-8. PMID 11506785.
^ Murgo JP, Westerhof N, Giolma JP, Altobelli SA (julio de 1980). "Impedancia de entrada aórtica en el hombre normal: relación con las formas de onda de presión". Circulation . 62 (1): 105–16. doi : 10.1161/01.CIR.62.1.105 . PMID 7379273.
^ Hughes AD, Parker KH (febrero de 2009). "Ondas hacia delante y hacia atrás en el sistema arterial: ¿análisis de impedancia o intensidad de onda?". Medical & Biological Engineering & Computing . 47 (2): 207–10. doi :10.1007/s11517-009-0444-1. PMID 19198913. S2CID 9184560.
^ Feng J, Khir AW (febrero de 2010). "Determinación de la velocidad de onda y la separación de ondas en las arterias utilizando el diámetro y la velocidad". Journal of Biomechanics . 43 (3): 455–62. doi :10.1016/j.jbiomech.2009.09.046. PMID 19892359.
^ Wilkinson IB, McEniery CM, Schillaci G, Boutouyrie P, Segers P, Donald A, Chowienczyk PJ (2010). "Directrices de la Sociedad ARTERY para la validación de dispositivos de medición hemodinámica no invasivos: Parte 1, velocidad de la onda del pulso arterial". Artery Research . 4 (2): 34–40. doi :10.1016/j.artres.2010.03.001. ISSN 1872-9312. S2CID 72677188.
^ Park JB, Kario K (enero de 2017). "Nueva era para la medición de la rigidez arterial en la clínica". Pulse . 4 (Supl 1): 1–2. doi :10.1159/000448497. PMC 5319595 . PMID 28275587.
^ Davies JM, Bailey MA, Griffin KJ, Scott DJ (diciembre de 2012). "Velocidad de onda de pulso y métodos no invasivos utilizados para evaluarla: Complior, SphygmoCor, Arteriograph y Vicorder". Vascular . 20 (6): 342–9. doi :10.1258/vasc.2011.ra0054. PMID 22962046. S2CID 39045866.
^ Pereira T, Correia C, Cardoso J (2015). "Nuevos métodos para la medición de la velocidad de las ondas de pulso". Revista de ingeniería médica y biológica . 35 (5): 555–565. doi :10.1007/s40846-015-0086-8. PMC 4609308 . PMID 26500469.
^ Horváth IG, Németh A, Lenkey Z, Alessandri N, Tufano F, Kis P, Gaszner B, Cziráki A (octubre de 2010). "Validación invasiva de un nuevo dispositivo oscilométrico (arteriograma) para medir el índice de aumento, la presión arterial central y la velocidad de la onda del pulso aórtico". Journal of Hypertension . 28 (10): 2068–75. doi :10.1097/HJH.0b013e32833c8a1a. PMID 20651604. S2CID 3121785.
^ Nabeel PM, Jayaraj J, Mohanasankar S (noviembre de 2017). "Medición de la velocidad de la onda de pulso local basada en PPG de una sola fuente: una posible técnica de estimación de la presión arterial sin manguito". Medición fisiológica . 38 (12): 2122–2140. Bibcode :2017PhyM...38.2122N. doi :10.1088/1361-6579/aa9550. PMID 29058686. S2CID 29219917.
^ Campo D, Khettab H, Yu R, Genain N, Edouard P, Buard N, Boutouyrie P (septiembre de 2017). "Medición de la velocidad de la onda de pulso aórtico con una báscula de baño conectada". American Journal of Hypertension . 30 (9): 876–883. doi :10.1093/ajh/hpx059. PMC 5861589 . PMID 28520843.
^ Amaral AF, Patel J, Gnatiuc L, Jones M, Burney PG (diciembre de 2015). "Asociación de la velocidad de la onda de pulso con la capacidad pulmonar total: un análisis transversal del estudio BOLD de Londres". Medicina respiratoria . 109 (12): 1569–75. doi :10.1016/j.rmed.2015.10.016. PMC 4687496 . PMID 26553156.