خواص و کمپلیانس شریانی

سرخرگ‌ها لوله‌های صلب نیستند: دیواره‌های آن‌ها ترکیبی از الیاف الاستیک، ماهیچه صاف و کلاژن است، به طوری که سرخرگ‌های مرکزی بزرگ با هر ضربان قلب کشیده شده و بین ضربان‌ها به حالت اولیه بازمی‌گردند. این کمپلیانس، همراه با مقاومت سرخرگ‌های کوچک‌تر، شکل موج فشار شریانی را تعیین می‌کند و برون‌ده ضربانی قلب را به جریان پایدارتر به بافت‌ها تبدیل می‌نماید. کمپلیانس شریانی و از دست رفتن آن با افزایش سن و بیماری — یعنی سفتی شریانی — مفاهیم محوری در فیزیولوژی عروق هستند.

Definition

کمپلیانس شریانی عبارت است از تغییر در حجم خون شریانی که در اثر تغییر معینی در فشار ایجاد می‌شود؛ این ویژگی همراه با مقاومت محیطی، شکل موج فشار شریانی را تعیین می‌کند. سفتی شریانی خاصیت معکوس آن است، یعنی مقاومت دیواره در برابر اتساع.

Scope

این موضوع به خواص مکانیکی و عملکردی دیواره شریانی می‌پردازد: کمپلیانس و الاستیسیته، نقش بافرینگ ویندکسل (Windkessel) سرخرگ‌های الاستیک، نقش مقاومتی سرخرگ‌های عضلانی کوچک، رفتار موج نبض، و چگونگی تغییر این خواص با افزایش سن. این موضوع شامل مدیریت بالینی فشار خون بالا یا درمان بیماری‌های شریانی نمی‌شود.

Core questions

• سرخرگ‌های الاستیک چگونه انرژی را در طول چرخه قلبی ذخیره و آزاد می‌کنند؟
• چه عواملی کمپلیانس شریانی را تعیین می‌کنند و چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟
• سرخرگ‌های هدایتی الاستیک و سرخرگ‌های مقاومتی کوچک چه تفاوتی در عملکرد دارند؟
• چرا سفتی شریانی با افزایش سن افزایش می‌یابد و پیامدهای آن برای فشار خون چیست؟

Key concepts

• کمپلیانس و الاستیسیته
• سرخرگ‌های الاستیک (هدایتی) در مقابل سرخرگ‌های عضلانی (مقاومتی)
• فشار نبض و سرعت موج نبض
• بازتاب موج فشار
• سفتی شریانی با افزایش سن
• ترکیب دیواره: الاستین، کلاژن، ماهیچه صاف

Key theories

ویندکسل شریانی

سرخرگ‌های بزرگ الاستیک به عنوان یک مخزن فشار (ویندکسل) عمل می‌کنند که در طول برون‌ده سیستولی پر شده و در طول دیاستول تخلیه می‌شود؛ کمپلیانس شریانی و مقاومت محیطی با هم، کاهش دیاستولی فشار و بزرگی فشار نبض را تعیین می‌کنند.

Mechanisms

در طول سیستول، قلب خون را سریع‌تر از آنکه بتواند از طریق محیط تخلیه شود، به بیرون می‌راند، بنابراین سرخرگ‌های مرکزی الاستیک متسع شده و بخشی از حجم ضربه‌ای را ذخیره می‌کنند؛ بازگشت آن‌ها در طول دیاستول، جریان و فشار رو به جلو را حفظ می‌کند (عملکرد ویندکسل؛ Westerhof et al., 2008). کمپلیانس به ترکیب دیواره بستگی دارد: الاستین امکان اتساع در فشار پایین را فراهم می‌کند، در حالی که جذب کلاژن از اتساع بیش از حد در فشارهای بالاتر جلوگیری می‌کند و به دیواره یک رابطه غیرخطی فشار-حجم می‌دهد. سرخرگ‌های عضلانی کوچک‌تر و آرتریول‌ها کمپلیانس نسبتاً کمی دارند اما بیشتر مقاومت را فراهم می‌کنند که همراه با کمپلیانس، شکل موج فشار را تعیین می‌کند (Mulvany & Aalkjaer, 1990). با افزایش سن، الاستین تکه‌تکه شده و کلاژن و سایر تغییرات دیواره تجمع می‌یابند که باعث سفتی سرخرگ‌های بزرگ، افزایش سرعت موج نبض و افزایش فشار نبض می‌شود (Lakatta & Levy, 2003).

Clinical relevance

سفتی شریانی، که عمدتاً با سرعت موج نبض اندازه‌گیری می‌شود، یک نشانگر پرکاربرد از پیری عروقی است و اندازه‌گیری آن توسط اجماع متخصصان استاندارد شده است (Laurent et al., 2006). این مدخل فیزیولوژی زمینه‌ای و معنای چنین اندازه‌گیری‌هایی را توضیح می‌دهد؛ این یک راهنمای بالینی نیست و تشخیص یا درمان فردی را هدایت نمی‌کند.

Evidence & guidelines

یک سند اجماع متخصصان، تعاریف، اندازه‌گیری و گزارش‌دهی سفتی شریانی را استاندارد کرده است، با سرعت موج نبض کاروتید-فمورال به عنوان یک شاخص مرجع (Laurent et al., 2006). اساس فیزیولوژیکی بر چارچوب ویندکسل (Westerhof et al., 2008) و مطالعات ساختاری سرخرگ‌های بزرگ و کوچک (Mulvany & Aalkjaer, 1990; Lakatta & Levy, 2003) استوار است.

History

ایده اینکه سرخرگ‌های الاستیک جریان ضربانی را تعدیل می‌کنند، به قیاس ویندکسل ('محفظه هوا') در قرن نوزدهم بازمی‌گردد و بعدها در مدل‌های ریاضی متمرکز که کمپلیانس و مقاومت را به شکل موج فشار مرتبط می‌کنند، بیان شد (Westerhof et al., 2008). فیزیولوژی ساختاری قرن بیستم، سرخرگ‌های هدایتی الاستیک را از سرخرگ‌های مقاومتی عضلانی متمایز کرد (Mulvany & Aalkjaer, 1990)، و مطالعات پیری، سفتی شریانی را به عنوان یک همبسته اصلی خطر قلبی عروقی تثبیت کردند (Lakatta & Levy, 2003).

Key figures

• Nico Westerhof
• Stephane Laurent
• Michael J. Mulvany
• Edward G. Lakatta

Seminal works

• westerhof-2008
• mulvany-aalkjaer-1990
• lakatta-levy-2003

Frequently asked questions

تفاوت بین کمپلیانس شریانی و سفتی شریانی چیست؟

آنها توصیف‌های معکوس از یک ویژگی دیواره هستند: کمپلیانس میزان انبساط سرخرگ برای افزایش معینی در فشار است، و سفتی میزان مقاومت آن در برابر این انبساط است.

چرا سفتی شریانی برای فشار خون اهمیت دارد؟

سرخرگ‌های بزرگ‌تر سفت‌تر، حجم ضربه‌ای کمتری را در طول سیستول ذخیره می‌کنند، بنابراین فشار سیستولی افزایش یافته و فشار دیاستولی کاهش می‌یابد که منجر به افزایش فشار نبض می‌شود.