동맥경화검사(Arterial Stiffness Tests): PWV, 경동맥 내중막 두께


목차

동맥경화검사

  1. 맥파전달속도(Pulse wave velocity)
  2. 경동맥 내중막 두께
  3. 중심 동맥압

경동맥 내중막 두께는 경동맥 초음파에서 다뤘습니다.

 

참고

혈관의 기능과 구조를 평가하기 위한 검사

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맥파전달속도(Pulse wave velocity)

맥파전달속도(Pulse wave velocity)를 이해하기 위한 기초

Vascular hemodynamics

  • 혈압은 두 가지 요소로 구성

안정된 요소

+

파형 요소

평균 혈압(mean blood pressure, mean arterial pressure)

 

맥압(pulse pressure)

영향을 미치는 인자: Heart rate (HR), Stroke volume (SV), Systemic vascular resistance (SVR)

 

영향을 미치는 인자: left ventricular ejection activity, mechanical properties of large arteries, reflected waves

 

평균 혈압 및 맥압을 구성하는 인자

이미지

 

  1. 평균 혈압(mean blood pressure, mean arterial pressure)
    • 심박출(Heart rate x stroke volume)과 혈관 저항(systemic vascular resistance)으로 구성
  2. 맥압(pulse pressure)
    • 수축기 혈압과 이완기 혈압의 차이
    • 맥압은 전진파(incident waves, 진행파)와 반사파(reflected pressure waves)의 총합

혈압파는 심장에서 발생하는 진행하는 전진파(또는 진행파)와 동맥 말단부위에서 심장으로 되돌아오는 반사파로 구성

 

압파(Pressure wave)의 구성: 전진파(Incident waves) + 반사파(Reflected pressure waves)

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맥압(Pulse pressure) 구성인자

  • 맥압은 전진파(incident waves)와 반사파(reflected pressure waves)의 총합

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혈관(동맥) 경직도(Arterial stiffness)

  1. 혈관(동맥) 경직도란? 
    • 동맥의 탄력성 감소에 의한 단단한 정도(경직도)
    • 대동맥의 조직학적 구조는 위치와 저장(reservoir) 및 전달계(conductive system)의 기능에 따라 매우 다양: 흉부 대동맥과 가지는 큰 탄성력을 보여주는 반면 원위부로 갈수록 점진적으로 딱딱해짐
    • 장기간의 박동성은 혈관벽의 신장과 구조적인 변화와 경직을 유발하는 기계적인 부하를 주며 시간이 지날수록 나이와 함께 악화되는 동맥경화를 증가시킴
  2. 동맥 경직도를 결정하는 인자
    • 연령(m/i): 노화 → 동맥벽 조직 변화 → 탄성↓, 경직도↑
    • 혈압: 혈압 증가 시 동맥경직도 증가
    • 다른 질병: 만성심부전, 당뇨, 이상지질혈증 등
    • 흡연, 비만 등
  3. 동맥 경직도의 임상적 의미: 유용한 surrogate marker
    = 임상적으로 많은 유용성을 가지고 있으나, 아직까지는 동맥 경직도의 정도가 어떠한 질병을 진단하는 방법이거나 치료의 대상은 아닙니다.
    = 동맥 경직도 증가는 단지 동맥에 동맥경화의 진행 정도를 의미하는 것이다. 그리고 동맥 경직도의 완화가 심혈관 질환의 발병 및 사망률을 개선시킨다는 연구결과가 아직 충분하지 않으므로, 동맥 경직도가 치료의 대상은 아니다. 
    1. 심혈관 질환의 발생 위험도 예측: 동맥 경직도가 증가한 환자는 향후 심혈관 질환의 발생 고위험군(→ 개선 가능한 심혈관 질환 위험인자를 조절할 것) 
    2. 심혈관 질환 유발인자를 지닌 환자에서 치료 효과 판단에 도움
    3. 심혈관 질환의 발생 또는 사망률이 증가하는 기전을 연구하는 데 가능성 있는 surrogate marker로 사용 가능
  4. 동맥 경직도 측정
    1. 경동맥, 대동맥 등의 국소동맥 부위에서 측정하는 방법
    2. 구간(경동맥에서 대퇴동맥까지, 경동맥에서 요골동맥까지 등)에서 구간별 동맥 경직도를 측정하는 방법
    3. 전신동맥 경직도를 측정하는 방법
    4. 동맥파형의 분석
      = 이들 중 구간에서 동맥 경직도를 측정하는 방법인 PWV는 높은 재현성을 가지면서도 비침습적이며 비교적 쉽게 측정가능한 검사법으로 혈관 손상 정도 평가 및 심혈관 질환 발생 가능성 예측에 많이 사용되고 있습니다.

 

 

맥파전달속도(Pulse wave velocity)란?

  • 동맥경화가 진행되면 동맥의 탄성도가 감소하고 경직도가 증가하여 혈류 및 맥파전도속도가 빨라지는 데서 착안한 방법

앞서 설명했듯이 PWV는 구간별(경동맥에서 대퇴동맥까지, 경동맥에서 요골동맥까지 등) 동맥 경직도를 측정하는 방법입니다.

 

 

맥파전달속도(Pulse wave velocity) 측정 방법

  • 심장 수축 시 대동맥에 압력파가 발생하며, 이 압력파는 대동맥을 따라서 말초동맥으로 전달. 말초동맥에 도달하는 압력파는 심장에서 말초동맥까지의 거리에 따라서 도달시간에 차이가 있어 이 압력파가 전달되어 온 거리를 도달시간의 차이로 나눈 것으로 표시하는 방법이 PWV

 

맥파전도속도=두 지점 간의 거리/시간차

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  • 예시: 근위부에서 말초부위까지 0.8m의 거리를 맥파가 도달하는데 약 0.25초가 걸린 경우
    PWV = 0.8 m / 0.25 sec = 3.2m/sec
  • 목표 동맥에 따라 carotid-femoral PWV (cfPWV)와 brachial-ankle (baPWV)과 같은 다양한 맥파전달속도 측정 방식이 결정됨

carotid-femoral PWV (cfPWV)

vs.

brachial-ankle PWV (baPWV)

  • 가장 오래된 방법으로 가장 많은 연구가 되어 왔음
  • 동맥 경직의 병태생리학적효과의 대부분을 담당하는 대동맥과 첫 분지동맥에 해당되는 대동맥에서 장골에 이르는 경로에서 측정되므로 임상적으로 가장 적절
  • 심혈관계 사건에 대한 대동맥 경직의 예측지표로서 많은 연구에서 사용된 방식
  • 거리 측정 
    1. 경동맥과 대퇴동맥 위치들 사이의 전체 거리를 사용하는 방법
    2. 경동맥 위치에서 흉골 절흔까지 거리를 전체 거리에서 빼는 방법
    3. 경동맥 위치에서 흉골 절흔까지의 거리를 흉골 절흔과 대퇴동맥 위치까지의 거리에서 빼는 방법

 

  • 2005년 일본 연구자들에 의해 제안된 측정법
  • 혈압 cuff에 부착된 oscillometric sensor로 맥파를 기록하여 PWV를 측정하는 방법
  • cfPWV에 비해 간편하고 비침습적
  • 혈압 및 발목상완지수(ankle-brachal index)를 동시에 측정 가능
  • 말초 소동맥의 경화도를 같이 반영
  • 혈압 cuff를 상완(brachial artery)과 족부(tibial artery)에 부착하기 때문에 측정된 맥파속도에 상완동맥(brachial artery), 대동맥(aorta), 대퇴동맥(femoral artery), 경골동맥(tibial artery)의 4가지 서로 다른 동맥의 특성이 혼합된 맥파속도 측정(→ cfPWV에 비하여 임상적인 의의는 미지수)
  • 대동맥과 회장동맥은 탄성동맥(elastic artery)이나 상완동맥, 대퇴동맥, 경골동맥은 근육형 동맥(muscular artery) → 서로 다른 성질을 가진 동맥의 경화도가 PWV에 반영됨
  • 현재 유럽과 일본의 진료 지침은 cfPWV >10 m/s, baPWV >18 m/s을 고위험군의 기준으로 제시

 

 

PWV에 영향을 미치는 요소들

  • 나이
  • 혈압
  • 성별
  • 맥박수
  • 염분섭취
  • 유전적 요인
  • 기타: 호흡, 혈류
  • 인종적 요소

 

 

 

중심 동맥압

중심 동맥압이란?

대동맥 경직

  • 대동맥은?
    • 각각의 심실 수축에 대한 동맥의 완충 기능(buffering function)에 핵심적인 역할 수행
    • 심장의 후부하, 관상동맥과 뇌혈관의 부하에 직접적인 영향을 미침

  • 대동맥 경직: 임상적으로 중요한 의미를 지님

 

중심 대동맥압

  • 대동맥 경직을 반영
  • 말초혈관의 혈압보다 표적장기 손상 및 심혈관 질환의 발생과 더 밀접한 연관성을 지님
  • 중심 동맥압은 중심 수축기 혈압(central systolic blood pressure), 중심 맥압(central pulse pressure), 맥파증강지수(augmentation index)를 포함하는 개념

 

 

측정 방법

  • 심장이 박출할 때마다 전진 맥파(incident wave)가 발생하고, 혈관을 따라가다가 분지나 말초 혈관에서 부딪쳐 되돌아 오는데, 이 반사파(reflected wave)가 대동맥에서 전진파와 합쳐져 대동맥파를 이루게 됨
  • 혈관이 경직되면서 심장에서 발생한 전진 맥파와 말초에서 심장으로 돌아오는 반사파의 속도가 빨라져서, 반사파가 중심 동맥에 일찍 도착하여 중심동맥의 수축기압이 증가하여 수축기 혈압이 상승
  • CBP를 측정하는 방법
    1. 침습 방법: 침습적인 방법으로 직접 측정하는 것이 가장 정확하지만 침습적이며, 기술적인 문제 등으로 인하여 임상에서 선별 검사로 사용하기는 어려움
    2. 비침습 방법: 경동맥이나 요골 동맥의 맥파로부터 중심 동맥압을 구할 수 있는 파형의 기록 방식에 따라 여러 방법 존재
  • radial tonometry, brachial cuff pulse volume plethysmography, suprasystolic brachial cuff PVP 등 

 

 

정상값

건강한 일반인에서 중심 동맥압의 참고치(2014년)

Age (years)

Women

Men

Mean

Percentile (10-90)

Mean

Percentile (10-90)

<20

97

86-109

105

96-113

20-29

95

80-110

103

92-115

30-39

98

84-119

103

88-120

40-49

102

87-123

106

90-123

50-59

110

93-127

110

96-126

60-69

114

97-129

114

97-128

>70

118

100-131

116

99-130

CBP의 정상값을 결정하는 가장 좋은 방법은 CBP와 기존의 상완동맥에서 얻어진 혈압으로 정의된 심혈관계 위험과의 연관성을 통해 정의하는 것이다.

 

 

임상적 의미

  • CBP가 향후 심혈관계 사건의 발생과 독립적인 상관관계를 보임

 

참고자료

  • Ryu DR. Interpretation of the Results of Arterial Stiffness Tests. Korean J Med 2019;94:500-510
  • Herbert A, Cruickshank JK, Laurent S, Boutouyrie P; Reference Values for Arterial Measurements Collaboration. Establishing reference values for central blood pressure and its amplification in a general healthy population and according to cardiovascular risk factors. Eur Heart J 2014;35:3122-3133
  • Kim H-L, Kim S-H. Pulse Wave Velocity in Atherosclerosis. Front Cardiovasc Med 2019;6:41.
  • Milan A, Zocaro G, Leone D, et al. Current assessment of pulse wave velocity: comprehensive review of validation studies. J Hypertens 2019;37(8):1547–57.
  • Boutouyrie P, Briet M, Collin C, Vermeersch S, Pannier B. Assessment of pulse wave velocity. Artery Research 2009;3(1):3–8.
  • Cho J, Baek HJ. A Comparative Study of Brachial–Ankle Pulse Wave Velocity and Heart–Finger Pulse Wave Velocity in Korean Adults. Sensors 2020;20(7):2073.
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