คุณสมบัติและการคล้อยตามของหลอดเลือดแดง
หลอดเลือดแดงไม่ใช่ท่อที่แข็งเกร็ง: ผนังของหลอดเลือดแดงประกอบด้วยเส้นใยยืดหยุ่น กล้ามเนื้อเรียบ และคอลลาเจน ทำให้หลอดเลือดแดงใหญ่ส่วนกลางยืดออกตามการเต้นของหัวใจแต่ละครั้งและหดกลับระหว่างการเต้น การคล้อยตามนี้ ร่วมกับความต้านทานของหลอดเลือดแดงขนาดเล็ก ทำให้เกิดรูปร่างของคลื่นความดันโลหิตแดง และเปลี่ยนการบีบตัวของหัวใจให้เป็นการไหลเวียนที่สม่ำเสมอไปยังเนื้อเยื่อ การคล้อยตามของหลอดเลือดแดงและการสูญเสียคุณสมบัตินี้เมื่ออายุมากขึ้นและเกิดโรค — การแข็งตัวของหลอดเลือดแดง — เป็นแนวคิดหลักในสรีรวิทยาของหลอดเลือด
Definition
การคล้อยตามของหลอดเลือดแดงคือการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเลือดแดงที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความดันที่กำหนด ร่วมกับความต้านทานส่วนปลาย มันเป็นตัวกำหนดรูปร่างของคลื่นความดันโลหิตแดง การแข็งตัวของหลอดเลือดแดงเป็นคุณสมบัติผกผัน ซึ่งคือความต้านทานของผนังต่อการขยายตัว
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมคุณสมบัติทางกลไกและหน้าที่ของผนังหลอดเลือดแดง: การคล้อยตาม (compliance) และความยืดหยุ่น (elastance) บทบาทการบัฟเฟอร์แบบ Windkessel ของหลอดเลือดแดงยืดหยุ่น บทบาทความต้านทานของหลอดเลือดแดงกล้ามเนื้อขนาดเล็ก พฤติกรรมของคลื่นชีพจร และการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติเหล่านี้ตามอายุ หัวข้อนี้ไม่ครอบคลุมการจัดการภาวะความดันโลหิตสูงทางคลินิกหรือการรักษาโรคหลอดเลือดแดง
Core questions
- หลอดเลือดแดงยืดหยุ่นเก็บและปล่อยพลังงานอย่างไรตลอดวงจรการเต้นของหัวใจ?
- อะไรเป็นตัวกำหนดการคล้อยตามของหลอดเลือดแดงและวัดได้อย่างไร?
- หลอดเลือดแดงนำส่งที่ยืดหยุ่นและหลอดเลือดแดงต้านทานขนาดเล็กแตกต่างกันอย่างไรในด้านการทำงาน?
- ทำไมการแข็งตัวของหลอดเลือดแดงจึงเพิ่มขึ้นตามอายุ และผลที่ตามมาต่อความดันโลหิตคืออะไร?
Key concepts
- การคล้อยตาม (Compliance) และความยืดหยุ่น (elastance)
- หลอดเลือดแดงยืดหยุ่น (นำส่ง) เทียบกับหลอดเลือดแดงกล้ามเนื้อ (ต้านทาน)
- ความดันชีพจรและความเร็วคลื่นชีพจร
- การสะท้อนของคลื่นความดัน
- การแข็งตัวของหลอดเลือดแดงตามอายุ
- องค์ประกอบของผนัง: อีลาสติน, คอลลาเจน, กล้ามเนื้อเรียบ
Key theories
- Windkessel ของหลอดเลือดแดง
- หลอดเลือดแดงใหญ่ที่ยืดหยุ่นทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บความดัน (Windkessel) ที่เต็มไปด้วยเลือดในระหว่างการบีบตัวของหัวใจ (systolic ejection) และปล่อยเลือดออกในระหว่างการคลายตัวของหัวใจ (diastole); การคล้อยตามของหลอดเลือดแดงและความต้านทานส่วนปลายร่วมกันกำหนดการลดลงของความดันในระยะคลายตัวและขนาดของความดันชีพจร
Mechanisms
ในระหว่างการบีบตัวของหัวใจ (systole) หัวใจจะขับเลือดออกเร็วกว่าที่เลือดจะระบายออกทางส่วนปลาย ดังนั้นหลอดเลือดแดงส่วนกลางที่ยืดหยุ่นจะขยายตัวและเก็บปริมาตรเลือดที่ถูกสูบฉีดบางส่วนไว้ การหดกลับของหลอดเลือดแดงในระหว่างการคลายตัวของหัวใจ (diastole) จะรักษาการไหลเวียนและแรงดันไปข้างหน้า (หน้าที่แบบ Windkessel; Westerhof et al., 2008) การคล้อยตามขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของผนัง: อีลาสตินช่วยให้เกิดการขยายตัวที่ความดันต่ำ ในขณะที่การรวมตัวของคอลลาเจนจะจำกัดการขยายตัวที่มากเกินไปที่ความดันสูงขึ้น ทำให้ผนังมีความสัมพันธ์ระหว่างความดัน-ปริมาตรที่ไม่เป็นเชิงเส้น หลอดเลือดแดงกล้ามเนื้อขนาดเล็กและหลอดเลือดแดงฝอยมีส่วนช่วยในการคล้อยตามค่อนข้างน้อย แต่ให้ความต้านทานส่วนใหญ่ที่ร่วมกับการคล้อยตาม ทำให้เกิดรูปร่างของคลื่นความดัน (Mulvany & Aalkjaer, 1990) เมื่ออายุมากขึ้น อีลาสตินจะแตกตัว และคอลลาเจนและการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ของผนังจะสะสม ทำให้หลอดเลือดแดงใหญ่แข็งตัวขึ้น เพิ่มความเร็วของคลื่นชีพจร และเพิ่มความดันชีพจร (Lakatta & Levy, 2003)
Clinical relevance
การแข็งตัวของหลอดเลือดแดง ซึ่งวัดได้หลักๆ ด้วยความเร็วคลื่นชีพจร เป็นตัวบ่งชี้ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายของการเสื่อมสภาพของหลอดเลือดตามอายุ และการวัดค่านี้ได้รับการกำหนดมาตรฐานโดยฉันทามติของผู้เชี่ยวชาญ (Laurent et al., 2006) บทความนี้อธิบายสรีรวิทยาพื้นฐานและความหมายของการวัดดังกล่าว ไม่ใช่แนวทางทางคลินิกและไม่ได้ชี้นำการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล
Evidence & guidelines
เอกสารฉันทามติของผู้เชี่ยวชาญได้กำหนดมาตรฐานคำจำกัดความ การวัด และการรายงานการแข็งตัวของหลอดเลือดแดง โดยใช้ความเร็วคลื่นชีพจรจากหลอดเลือดแดงคาโรติดถึงหลอดเลือดแดงต้นขาเป็นดัชนีอ้างอิง (Laurent et al., 2006) พื้นฐานทางสรีรวิทยาอยู่บนกรอบแนวคิด Windkessel (Westerhof et al., 2008) และจากการศึกษาโครงสร้างของหลอดเลือดแดงขนาดใหญ่และขนาดเล็ก (Mulvany & Aalkjaer, 1990; Lakatta & Levy, 2003)
History
แนวคิดที่ว่าหลอดเลือดแดงยืดหยุ่นช่วยลดแรงกระแทกของการไหลเวียนแบบเป็นจังหวะมีมาตั้งแต่ศตวรรษที่สิบเก้า โดยเปรียบเทียบกับ Windkessel ('ห้องอากาศ') และต่อมาได้แสดงออกในรูปแบบจำลองทางคณิตศาสตร์แบบรวมที่เชื่อมโยงการคล้อยตามและความต้านทานกับคลื่นความดัน (Westerhof et al., 2008) สรีรวิทยาโครงสร้างในศตวรรษที่ยี่สิบได้แยกแยะหลอดเลือดแดงนำส่งที่ยืดหยุ่นออกจากหลอดเลือดแดงต้านทานที่เป็นกล้ามเนื้อ (Mulvany & Aalkjaer, 1990) และการศึกษาเรื่องอายุได้ยืนยันว่าการแข็งตัวของหลอดเลือดแดงเป็นปัจจัยสำคัญที่สัมพันธ์กับความเสี่ยงต่อโรคหัวใจและหลอดเลือด (Lakatta & Levy, 2003)
Key figures
- Nico Westerhof
- Stephane Laurent
- Michael J. Mulvany
- Edward G. Lakatta
Related topics
Seminal works
- westerhof-2008
- mulvany-aalkjaer-1990
- lakatta-levy-2003
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างการคล้อยตามของหลอดเลือดแดงและการแข็งตัวของหลอดเลือดแดงคืออะไร?
- ทั้งสองเป็นคำอธิบายที่ผกผันกันของคุณสมบัติผนังเดียวกัน: การคล้อยตามคือปริมาณที่หลอดเลือดแดงขยายตัวเมื่อความดันเพิ่มขึ้น และการแข็งตัวคือปริมาณที่หลอดเลือดแดงต้านทานการขยายตัวนั้น
- ทำไมการแข็งตัวของหลอดเลือดแดงจึงมีความสำคัญต่อความดันโลหิต?
- หลอดเลือดแดงใหญ่ที่แข็งตัวจะเก็บปริมาตรเลือดที่ถูกสูบฉีดได้น้อยลงในระหว่างการบีบตัวของหัวใจ ดังนั้นความดันซิสโตลิกจึงสูงขึ้นและความดันไดแอสโตลิกจึงลดลง ทำให้ความดันชีพจรกว้างขึ้น