Đặc tính và Độ giãn nở của Động mạch

Động mạch không phải là những ống cứng nhắc: thành động mạch kết hợp các sợi đàn hồi, cơ trơn và collagen để các động mạch trung tâm lớn giãn ra theo mỗi nhịp tim và co lại giữa các nhịp. Độ giãn nở này, cùng với sức cản của các động mạch nhỏ hơn, định hình dạng sóng áp lực động mạch và chuyển đổi sự tống máu có tính chất xung của tim thành dòng chảy ổn định hơn đến các mô. Độ giãn nở của động mạch và sự mất đi của nó theo tuổi tác và bệnh tật — sự xơ cứng động mạch — là những khái niệm trung tâm trong sinh lý mạch máu.

Definition

Độ giãn nở động mạch là sự thay đổi thể tích máu động mạch được tạo ra bởi một sự thay đổi áp lực nhất định; cùng với sức cản ngoại vi, nó xác định dạng sóng áp lực động mạch. Độ cứng động mạch là đặc tính ngược lại, là sức cản của thành động mạch đối với sự giãn nở.

Scope

Chủ đề này bao gồm các đặc tính cơ học và chức năng của thành động mạch: độ giãn nở và độ đàn hồi, vai trò đệm Windkessel của các động mạch đàn hồi, vai trò sức cản của các động mạch cơ nhỏ, hành vi sóng mạch, và cách các đặc tính này thay đổi theo tuổi tác. Nó không bao gồm việc quản lý tăng huyết áp lâm sàng hoặc điều trị bệnh động mạch.

Core questions

• Các động mạch đàn hồi lưu trữ và giải phóng năng lượng như thế nào trong suốt chu kỳ tim?
• Điều gì xác định độ giãn nở của động mạch và nó được đo lường như thế nào?
• Các động mạch dẫn truyền đàn hồi và các động mạch sức cản nhỏ khác nhau về chức năng như thế nào?
• Tại sao độ cứng động mạch tăng theo tuổi tác và hậu quả của nó đối với áp lực là gì?

Key concepts

• Độ giãn nở và độ đàn hồi
• Động mạch đàn hồi (dẫn truyền) so với động mạch cơ (sức cản)
• Áp lực mạch và vận tốc sóng mạch
• Sự phản xạ sóng áp lực
• Xơ cứng động mạch theo tuổi tác
• Thành phần thành động mạch: elastin, collagen, cơ trơn

Key theories

Windkessel động mạch

Các động mạch lớn đàn hồi hoạt động như một bể chứa áp lực (Windkessel) được làm đầy trong thì tống máu tâm thu và xả ra trong thì tâm trương; độ giãn nở động mạch và sức cản ngoại vi cùng nhau xác định sự giảm áp lực tâm trương và biên độ áp lực mạch.

Mechanisms

Trong thì tâm thu, tim tống máu nhanh hơn khả năng thoát máu qua ngoại vi, do đó các động mạch trung tâm đàn hồi giãn ra và lưu trữ một phần thể tích nhát bóp; sự co lại của chúng trong thì tâm trương duy trì dòng chảy và áp lực về phía trước (chức năng Windkessel; Westerhof et al., 2008). Độ giãn nở phụ thuộc vào thành phần của thành động mạch: elastin cho phép giãn nở ở áp lực thấp, trong khi sự huy động collagen hạn chế sự giãn nở quá mức ở áp lực cao hơn, tạo cho thành động mạch một mối quan hệ áp lực-thể tích phi tuyến tính. Các động mạch cơ nhỏ hơn và tiểu động mạch đóng góp tương đối ít vào độ giãn nở nhưng cung cấp phần lớn sức cản mà, cùng với độ giãn nở, định hình dạng sóng áp lực (Mulvany & Aalkjaer, 1990). Theo tuổi tác, elastin bị phân mảnh và collagen cùng các thay đổi khác của thành động mạch tích tụ, làm xơ cứng các động mạch lớn, làm tăng vận tốc sóng mạch và tăng áp lực mạch (Lakatta & Levy, 2003).

Clinical relevance

Độ cứng động mạch, được định lượng chủ yếu bằng vận tốc sóng mạch, là một dấu hiệu được sử dụng rộng rãi để đánh giá sự lão hóa mạch máu, và việc đo lường nó đã được chuẩn hóa bởi sự đồng thuận của các chuyên gia (Laurent et al., 2006). Mục này giải thích sinh lý học cơ bản và ý nghĩa của các phép đo đó; nó không phải là hướng dẫn lâm sàng và không chỉ đạo chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Một tài liệu đồng thuận của các chuyên gia đã chuẩn hóa các định nghĩa, phép đo và báo cáo về độ cứng động mạch, với vận tốc sóng mạch cảnh-đùi là một chỉ số tham chiếu (Laurent et al., 2006). Cơ sở sinh lý học dựa trên khuôn khổ Windkessel (Westerhof et al., 2008) và các nghiên cứu cấu trúc của động mạch lớn và nhỏ (Mulvany & Aalkjaer, 1990; Lakatta & Levy, 2003).

History

Ý tưởng rằng các động mạch đàn hồi đệm dòng chảy có tính chất xung có từ phép loại suy Windkessel ('buồng khí') vào thế kỷ XIX và sau đó được thể hiện trong các mô hình toán học tập trung liên hệ độ giãn nở và sức cản với dạng sóng áp lực (Westerhof et al., 2008). Sinh lý học cấu trúc thế kỷ XX đã phân biệt các động mạch dẫn truyền đàn hồi với các động mạch sức cản cơ (Mulvany & Aalkjaer, 1990), và các nghiên cứu về lão hóa đã xác định sự xơ cứng động mạch là một yếu tố tương quan chính với nguy cơ tim mạch (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

Sự khác biệt giữa độ giãn nở động mạch và độ cứng động mạch là gì?

Chúng là những mô tả ngược nhau của cùng một đặc tính thành động mạch: độ giãn nở là mức độ động mạch giãn ra khi áp lực tăng lên, và độ cứng là mức độ nó chống lại sự giãn nở đó.

Tại sao độ cứng động mạch lại quan trọng đối với huyết áp?

Các động mạch lớn cứng hơn lưu trữ ít thể tích nhát bóp hơn trong thì tâm thu, do đó áp lực tâm thu tăng và áp lực tâm trương giảm, làm tăng áp lực mạch.