Türk Kardiyol Dern Arş - Arch Turk Soc Cardiol 2001; 29:678-686

Çalışma Protokolü: Hipertansif hastalarda antihipertansif tedavi kesildikten 4 hafta sonra ekokardiyografik muayene yapıldı. Diyabetik hastaların anti-diyabetik tedavileri kesilmedi. Hasta ve kontrol grubundaki bütün hastalara sol lateral dekübitüs pozisyonunda iken Hewlett-Packard Sonos 1500 cihazı ve 2.5-3.5 MHz transdüser kullanılarak transtorasik yaklaşımla ekokardiyografik muayene yapıldı. Hemen ekokardiyografik muayene sonrası sağ koldan standart manşon ve sfigmomanometre ile kan basıncı ölçüldü. Korotkoff' un birinci sesi sistolik ve beşinci sesi de diyastolik kan basıncı değerleri olarak alındı.

Ekokardiyografik Ölçümler: Bütün ekokardiyografik ölçümler birbirini takip eden üç siklusta yapıldı ve bunların ortalamaları alındı. M-mode kayıtları 50 mm/sn hızla yapılırken Doppler kayıtları 100 mm/sn hızla yapıldı. M-mode ölçümleri (sol ventrikül diyastolik ve sistolik çapları, sol atriyum sistolik çapı ve sol ventrikül kitle indeksi) Amerikan Ekokardiyografi Derneği (ASE)'nin önerilerine göre parasternal uzun aks görüntüsünden elde edildi (27). M-mode çubuğu aort kapağının 3 cm distalindeki çıkan aort bölgesinden geçecek şekilde yerleştirildikten sonra alınan traseden çıkan aortun sistolik ve diyastolik çapları elde edildi (Şekil-1). (28) Aort trasesindeki öne doğru maksimum hareketin olduğu yerden sistolik ve EKG'nin R pikine uyan bölgeden de diyastolik çap ölçüldü.

Şekil 1. Çıkan aortanın sistolik (S) ve diyastolik (D) çapının ölçümü aort kapağının 3 cm distalinden alınan M-mode trasesi üzerinde gösterilmektedir

Suprasternal pencereden inen aorta görüntülendi. Sol subclavien arterin çıkışının hemen distalindeki seviyeye konulan "pulsed" Doppler'in örnekleme volümü ile inen aort akım Doppler trasesi elde edildi (Şekil-2). Frekans kaymasını gösterme moduna ayarlanarak elde edilen trasenin pikinden, maksimal frekans kayması ve trasenin başlangıcı ile piki arasındaki süre ölçülerek akselerasyon zamanı elde edildi (11).

Şekil 2. İnen aort akımının Doppler trasesi ve bu trase üzerinde maksimal frekans kayması (MFK) ve akselerasyon zamanının (AZ) ölçümü görülmektedir

Apikal dört boşluk görüntüsünde "pulsed" Doppler'in örnekleme volümü mitral anulus hizasına konularak mitral erken diyastolik akım hızı (E), bunun azalma zamanı (DT) ve geç diyastolik akım hızı (A) elde edildi. Örnekleme volümü, apikal uzun aks görüntüsünde, sol ventrikül çıkış yoluna konularak aort akım trasesinin bitişi ile mitral trasesinin başlangıcı arasındaki süre izovolümetrik relaksasyon zamanı (İVRT) olarak ölçüldü. Psödonormal tipte diyastolik fonksiyona 29 sahip 13 (%23) hastada valsalva manevrasının faz II döneminde alınan ölçümler değerlendirilmeye katıldı (30).

Aortun Elastikiyet Parametrelerinin Hesaplanması: Aort elastikiyet parametreleri olarak; aortik "strain" (7), beta indeksi (7,22), "distensibilite" (7,9,31) ve Schieken ve ark' nın önerdiği "stiffness" indeksi (11) alındı. Bu parametrelerin hesaplanmasında aşağıdaki formüller kullanıldı:

Aortik Strain (%)= (sistolik çap-diyastolik çap) x 100 /

diyastolik çap (1)

Beta İndeksi= ln (sistolik basınç/diyastolik basınç) /

aortik strain (2)

Distensibilite (cm2. dyn-1)= 2(aortik strain) / (sistolik

basınç-diyastolik basınç) (3)

Schieken İndeksi (kHz/sn)= Maksimal frekans kayması /

Akselerasyon zamanı (4)

İstatistik: Sayısal değişkenler ortalama ± 1 SS şeklinde verildi. Çalışma gruplarındaki bütün sayısal değişkenler normal dağılım göstermekteydi ve gruplar arası varyanslar eşitti. Böylece çalışma gruplarının karşılaştırılmasında; ortalamalar için tek yönlü ANOVA yapıldı ve bireysel grup farlılıkları için 'post hoc Tukey testi' kullanıldı. Oranların karşılaştırılmasında ise 4x2 çapraz tablo ve ki-kare testi uygulandı. Aortun elastikiyet parametrelerinin gruplar arası karşılaştırılmasında ise, uygun kovaryantlarla (kan kolesterol düzeyi) yapılan iki yönlü ANOVA kullanıldı. Schieken indeksinin diğer aortun elastikiyet parametreleri ile ilişkisi basit Pearson lineer regresyon analizi ile değerlendirildi. Sol ventrikül diyastolik fonksiyon parametrelerinin belirleyicilerini tespit etmek için, tek değişkenli analizde anlamlı korelasyon gösteren parametreler ile yapılan çok değişkenli 'stepwise lineer regresyon analizi' kullanıldı. İstatistiki anlamlılık için p<0.05 kabul edildi. İstatistikler SPSS istatistik programı ile bilgisayar ortamında gerçekleştirildi.

BULGULAR

Aortun Elastikiyet Parametreleri: Nabız basıncı en fazla HT ve HT+DM gruplarında gözlenirken, çıkan aortada diyastolden sistole en az çap değişimi HT+DM grubunda saptandı. Çıkan aort sistolik çapı DM grubunda HT grubuna göre düşüktü (3.19±0.31 cm karşı 3.62±0.47 cm, p<0.01). Vücut yüzey alanına göre yapılan düzeltmeden sonra bu fark ortadan kalktı. Benzer düzeltme diyastolik çap için de yapıldığı zaman, sadece HT grubu normalden farklı bulundu (1.85±0.23 cm/m2 karşı 1.57±0.19 cm/m2, p<0.05). Hasta gruplarında aortik strain, beta indeksi ve "distensibilite" normalden farklı idi (Tablo-2'e bakınız). Çıkan aort çaplarının vücut yüzey alanı ile düzeltilmesinden sonra yapılan hesaplamalarda bu parametrelerde bir değişiklik saptanmadı. Aortun elastik özelliklerinin normale göre en fazla sapma gösterdiği grup HT+DM grubu idi (Şekil-3, 4 ve 5). Hasta grupları ile kontrol grubu arasında kan kolesterol düzeyi açısından ayarlama yapıldığında bile aortik "strain", beta indeksi ve "distensibilite" değerlerinde farlılıklar gözlendi (p<0.001).

Tablo 2. Normal ve hasta gruplarında stiffness parametreleri ve hesaplarda kullanılan değişkenler

Şekil 3. Normal ve hasta gruplarında aortik strain ortalamaları görülmektedir.

Şekil 4. Normal ve hasta gruplarında beta indeks ortalamaları görülmektedir.

Şekil 5. Normal ve hasta gruplarında distensibilite ortalamaları görülmektedir.

Schieken indeksinin Diğer Elastikiyet Parametreleri ile İlişkisi: Schieken indeksi DM grubu hariç diğer iki hastalık grubunda normalden daha fazla idi. Schieken indeksi ile aortun diğer elastikiyet parametreleri arasında anlamlı fakat orta derecede bir korelasyon vardı (aortik "strain", beta indeksi ve "distensibilite" için r korelasyon katsayıları sırasıyla -0.40, 0.41 ve -0.51, p<0.001). Şekil-6 da bu ilişkilerin lineer regresyon eğrileri görülmektedir.

Şekil 6. Schieken indeksi ile aortik strain (A), beta indeksi (B) ve distensibilite (C) arasındaki ilişkiyi gösteren lineer regresyon eğrileri görülmektedir.

Sol Ventrikül Diyastolik Fonksiyonun Belirleyicileri: Normal grupta diyastolik fonksiyon parametreleri için yapılan stepwise lineer çok değişkenli analizde aortun elastikiyet parametreleri en kuvvetli belirleyiciler olarak saptandı. E/A oranı için en kuvvetli belirleyiciler aortik "strain", beta indeksi ve yaş bulundu ve regresyon eşitliği E/A= -0.18 + 0.04 (aortik strain) + 0.37 (beta indeksi) - 0.01 (yaş) idi (r= 0.73, p<0.001). DT için en kuvvetli belirleyici "distensibilite" idi ve regresyon eşitliği DT= 265 - 4.70 (distensibilite) bulundu (r=0.52, p<0.001). İVRT için aortik strain en kuvvetli belirleyici olarak bulundu ve regresyon eşitliği ise İVRT= 130 - 1. 93 (aortik strain) idi (r=-0.77, p<0.001).

Bütün çalışma hastaları alındığında İVRT için en kuvvetli belirleyici aortik "strain" idi ve regresyon eşitliği İVRT= 129 - 1. 92 (aortik strain) olarak bulundu (r= -0.82, p<0.001) (Şekil-7).

Şekil 7. Aortik strain ile sol ventrikül izovolümik relaksasyon zamanı (İVRT) arasındaki ilişkiyi normal ve hastalarda gösteren lineer regresyon eğrisi görülmektedir.

Gözlemciler Arası Değişkenliğin Değerlendirilmesi: Çıkan aortun sistolik ve diyastolik çapı ile inen aorttan alınan Doppler trasesinin maksimal frekans kayması ve hızlanma zamanının ölçümünde gözlemciler arası değişkenliği tespit etmek için rastgele seçilen 15 hastanın video kayıtlarından iki farklı gözlemci tarafından alınan ölçümler basit lineer regresyon ve Bland-Altman analizleri ile karşılaştırıldı. İki gözlemcinin ölçümleri arasındaki uyum iyi derecede idi (Tablo-3).

Tablo 3. Sistolik aort çapı (SAÇ), diyastolik aort çapı (DAÇ), maksimal frekans kayması (MFK) ve akselerasyon zamanı (AZ) ölçümlerinin gözlemciler arası değişkenliği

Hipertansiyon ve Diyabetin Aortik "stiffness" Üzerine Etkisi: Hipertansiyon ve diyabetin aortik "stiffness" i artırdığı aortik "strain", b indeksi ve "distensibilite" ye bakılarak daha önceki çalışmalarda gösterilmiştir (14,32-34). Bu çalışmalardaki parametreler çıkan aortadan elde edilen çap değişimlerinden hesaplanmıştır. Çıkan aortanın beslenmesi koroner arterlerden olduğu için, aortun bu bölgesinin elastikiyet özelliklerinin koroner arter hastalığından etkilendiği bilinmektedir (9). Daha önceki çalışmalarda bu durumun dikkate alınmaması çalışma sonuçları için bir kısıtlama oluşturabilir. Mevcut çalışmada daha öncekilerden farklı olarak koroner arter hastalığı uygun yöntemlerle gösterilerek dışlandı. Böylece çıkan aortadan elde edilen "stiffness" indeksleri üzerine koroner arter hastalığının etkisi ortadan kaldırılmış oldu. Bu durumda bile, hipertansif veya diyabetik hastalarda aortik "stiffness" de artış olduğu mevcut çalışma ile gösterildi.

Hipertansiyon ve diyabetin aortik "stiffness" i artırıcı etkilerinin mekanizmaları tam olarak bilinmemesine rağmen, hipertansiyonda yüksek basıncın damar duvarında yaptığı stresden dolayı gelişen yapısal değişiklikler ve ateroskleroz, (34) diyabette ise arter duvarında biriken bir takım glikozillenmiş maddeler suçlanmaktadır (35). Mekanizma ne olursa olsun, gerek hipertansif ve gerekse diyabetik hastalarda aortik "stiffness" mortalite ile ilişkili olduğu gösterilmiştir (1,34). Mevcut çalışmada, daha öncekilere ilaveten, hipertansif hastalarda diyabetin eşlik etmesi ile aortik "stiffness" in daha da arttığı saptandı. Böylece her iki hastalığın birlikteliği ile mortalitedeki artış (36) aortik "stiffness" deki artışa bağlanabilir.

Schieken İndeksinin Aortik "Stiffness" ile İlişkisi ve Klinik Kullanımı: Schieken ve ark tarafından önerilen "stiffness" indeksi; inen aortanın akım Doppler trasesinden elde edilir ve trasenin pik frekans kaymasının akselerasyon zamanına bölünmesiyle hesaplanır. Bilindiği gibi "stiffness" i artmış bir damarda yayılan kanın hızı artar ve böylece frekans kaymasında da artış beklenir. Mevcut çalışmada bu indeksin iyi bilinen aortik "stiffness" parametreleri ile anlamlı korelasyon göstermesi bu şekilde açıklanabilir. Ayrıca Schieken indeksi, aortik "stiffness" den başka kalp hızı ve kontraksiyonundan da etkilenebilir (11). Ancak mevcut çalışmadaki gruplar arasında bu yönden fark olmadığı için böyle bir kısıtlama söz konusu değildir.

Aortik "stiffness" in kardiyovasküler mortalite ile direkt ilişkili olduğu bilinmektedir (1,33). Gerek kardiyak riskin belirlenmesi ve gerekse yapılan tedavilerin etkinliğini görmek için aortik fonksiyonları bilmek gerekir. Bu durumda çıkan aortanın elastikiyet özelliklerine bakılması önerilmiştir. Ancak çıkan aort "stiffness" inin koroner arter hastalığından etkilenmesi, koroner arter hastalığının eşlik ettiği hipertansif veya diyabetik hastalarda bu bölgeden hesaplanan "stiffness" parametrelerinin kullanımını kısıtlayabilir. Üstelik hipertansiyon ve diyabet, koroner arter hastalığının en iyi bilinen risk faktörleridir ve koroner arter hastalığı sıklıkla bu hastalıklara eşlik eder. Böyle durumlarda koroner arter hastalığından etkilenmeyen inen aorta "stiffness" i yani Schieken indeksi yol gösterici olabilir. Ancak, mevcut çalışmada diyabetik hasta grubunda indeks, diğer iki hasta grubundan farklı olarak normal grupla benzer bulunmuştur. Bu yüzden indeksin klinikte tam güvenilir olarak kullanılabilmesi için daha fazla sayıda çalışmaya ihtiyaç vardır.

Aortik "Stiffness" Sol Ventrikül Diyastolik Fonksiyonu ile İlişkisi: İlk kez bu çalışmada ortaya konulan diğer bir sonuç da; gerek hasta gruplarında ve gerekse normal grupta, sol ventrikül diyastolik fonksiyonunun en kuvvetli belirleyicileri olarak aortik "stiffness" parametrelerinin bulunmasıdır. Daha önceden yapılan çalışmalarda, kalp kitlesinin ve fonksiyonunun aortik "stiffness" ile ilişkili olduğu gösterilmiştir (15,19). Bazı çalışmalarda ise böyle bir ilişki saptanmamıştır (21,37,38). Ancak bu çalışmalarda, kalbin sistolik fonksiyonu değerlendirilmiş olup diyastolik fonksiyona bakılmamıştır. Kalp hipertrofisinin gelişmesinde en önemli faktör, kalp duvarındaki sistol sonu strestir (39). Sistol sonu stres, ventrikül geometrisinin yanı sıra aort fonksiyonlarından da etkilenir (15,19). Sistol sonu stresi yenmek için miyokardda bir takım yapısal değişiklikler olur. Böylece miyokardda sistolik ve diyastolik "stiffness" gelişir (40). Bu kompansatuar değişikliklerin ilk safhasında sistolik fonksiyon korunurken, diyastolik fonksiyon bozulur (40). İleri dönemde sistolik fonksiyon da bozulur.

Sonuç olarak: Hipertansif ve diyabetik hastalarda koroner arter hastalığı dışlandığında bile aortik "stiffness" de artış görülmektedir. Gerek diyabetik ve gerekse hipertansif hastalarda gözlenen diyastolik fonksiyon bozukluğundan esas olarak aortik "stiffness" artışı sorumlu olabilir. Schieken ve ark tarafından önerilen aortik "stiffness" indeksi erişkin hastalarda da kullanılabilir. Ancak yeni olan bu indeksin, güvenilirliği için daha fazla sayıda çalışmaya ihtiyaç vardır.

Kaynaklar

1. Arnett DK, Evans GW, Riley WA: Arterial Stiffness a new cardiovascular risk factor. Am J Epidemiol 1994; 140: 669-82
2. Asmar R, Benetos A, Topouchian J, et al: Assessment of arterial distensibility by automatic pulse wave velocity measurement. Validation and clinical application studies. Hypertension 1995;26:485-90
3. Lehman ED, Parker JR, Hopkins GD, Taylor MG, Gosling RG: Validation and reproductibility of pressure corrected aortic distensibility measurements using pulse wave velocity Doppler ultrasound. J Biomed Engl 1993;15:221-8
4. Hallock P: Arterial elasticity in man in relation to age as evaluated by the pulse wave velocity metod. Arch Int Med 1934;54:770
5. Sands J: Studies in pulse wave velocity in pathological conditions. Am J Physiol 1925;71:519-33
6. Della Corte M, Locchi F, Spinelli E, Scarpelli PT: Effect of the anatomical structure of the arterial tree on the measurement of pulse wave velocity in man. Phys Med Biol 1979;24:593-9
7. Lacombe F, Dart A, Dewar E, Jennings G, Cameron J, Laufer E: Arterial elastic properties in man: a comparison of echo-Doppler indices of aortic stifnes.European Heart Journal 1992;13:1040-5
8. Stefanadis C, Stratos C, Boudoulas H, Kourouklis C, Toutouzas P: Distensibility of the ascending aorta: comparison of invasive and non-invasive techniques in healthy men and in men with coronary artery disease. Eur Heart J 1990; 11: 990-6
9. Stefanadis C, Wooley CF, Bush CA, Kolibash AJ, Boudoulas H: Aortic Distensibility Abnormalities in Coronary Artery Disease. Am J Cardiol 1987;59:1300-4
10. Clarke JA: An x-ray microscopic investigation of the vasa vasorum of the human ascending aorta. J Anat 1963; 97: 630-1
11. Schieken RM, Moskowitz WB, Bodurtha J, Mosteller M, Eaves L, Nance W: Aortic stiffness: A new Doppler echocardiografic measure predictive of systolic blood pressure in children. J Am Coll Cardiol 1988;11:1297-300
12. Devereux RB, Roman MJ, Paranicas M, et al: Impact of diabetes on cardiac structure and function: the strong heart study. Circulation. 2000;101:2271-6
13. Poirier P, Bogaty P, Garneau C, Marois L, Dumesnil JG: Diastolic dysfunction in normotensive men with well-controlled type 2 diabetes: importance of maneuvers in echocardiographic screening for preclinical diabetic cardiomyopathy. Diabetes Care 2001;24:5-10
14. Toutouzas K, Stefanadis C, Tsiamis E, et al: Aortic pressure-diameter relation in patients with non-insulin dependent diabetes mellitus: new insights. Diabetologia 2000;43:1070-5
15. Nichols WW, O'Rourke MF, Avolio AP, et al: Effects of age on ventricular-vascular coupling. Am J Cardiol 1985;55:1179-84
16. Avolio AP, Chen SG, Wang RP, Zhang CL, Li MF, O'Rourke MF: Effects of aging on changing arterial compliance and left ventricular load in a northern Chinese urban community. Circulation 1983;68:50-8
17. Isnard RN, Pannier BM, Laurent S, London GM, Diebold B, Safar ME: Pulsatile diameter and elastic modulus of the aortic arch in essential hypertension: a noninvasive study. J Am Coll Cardiol 1989;13:399-405
18. Dart A, Silagy C, Dewar E, Jennings G, McNeil J: Aortic distensibility and left ventricular structure and function in isolated systolic hypertension. Eur Heart J. 1993;14:1465-70
19. Bouthier JD, De Luca N, Safar ME, Simon AC: Cardiac hypertrophy and arterial distensibility in essential hypertension. Am Heart J 1985;109:1345-52
20. Devereux RB, Savage DD, Sachs I, Laragh JH: Relation of hemodynamic load to left ventricular hypertrophy and performance in hypertension. Am J Cardiol 1983;51:171-6
21. Lartaud-Idjouadiene I, Lompre AM, Kieffer P, Colas T, Atkinson J: Cardiac consequences of prolonged exposure to an isolated increase in aortic stiffness. Hypertension 1999;34:63-9
22. Hirai T, Sasayama S, Kawasaki T, Yagi S: Stiffness of systemic arteries in patients with myocardial infarction. A noninvasive method to predict severity of coronary atherosclerosis. Circulation 1989;80:78-86
23. Stefanadis C, Stratos C, Boudoulas H, Vlachopoulos C, Kallikazaros I, Toutouzas P: Distensibility of the Ascending Aorta in Coronary Artery Disease and Changes after Nifedipine administration. Chest 1994;105:1017-23
24. Dağdelen S, Ergelen M, Soydinç S et al:
Diyabetik Koroner Arter Hastalarında Aortik "Stiffness" ve Distensibilite ve Gliserol Trinitratın Etkisi. Türk Kardiyol Dern Arş 2001; 29:413-9
25. National Diabetes Data Group:
Classification and diagnosis of diabetes mellitus and other categories of glucose intolerance. Diabetes 1979;28:1039-57
26. World Health Organization-International Society of Hypertension. Guidelines for Management of Hypertension. J Hypertens 1999; 17: 151-83
27. Sahn D, DeMaria A, Kisslo J, Weyman A: Recommendations regarding quantification in M-mode echocardiography: results of a survey of echocardiographic measurements. Circulation 1978; 58:1072-83
28. Stratos C, Stefanadis C, Kallikazaros I, Boudoulas H, Toutouzas P: Ascending Aorta distensibility abnormalities in hypertensive patients and response to nifedipine administration. Am J Med 1992;93:505-12
29. Rakowski H, Appleton C, Chan KL, et al: Canadian consensus recommendations for the measurement and reporting of diastolic dysfunction by echocardiography: from the Investigators of Consensus on Diastolic Dysfunction by Echocardiography. J Am Soc Echocardiogr 1996;9:736-60
30. Dumesnil JG, Gaudreault G, Honos GN, Kingma JG Jr: Use of Valsalva maneuver to unmask left ventricular diastolic function abnormalities by Doppler echocardiography in patients with coronary artery disease or systemic hypertension. Am J Cardiol 1991;68:515-9
31. Stefanadis C, Wooley CF, Bush CA, Kolibash AJ, Boudoulas H: Aortic distensibility in post stenotic aortic dilatation:the effect of co-existing coronary artery disease. J Cardiol 1988;18:78-82
32. Christensen T, Neubauer B: Arterial wall stiffness in insulin-dependent diabetes mellitus. An in-vivo study. Acta Radiol 1987;28:207-8
33. Oxlund H, Rasmussen LM, Andreassen TT, Heickendorff L: Increased aortic stiffness in patients with type 1 (insulin-dependent) diabetes mellitus. Diabetologia 1989;32:748-52
34. Blacher J, Asmar R, Djane S, London GM, Safar ME: Aortic pulse wave velocity as a marker of cardiovascular risk in hypertensive patients. Hypertension 1999;33:1111-7
35. Brownlee M, Cerami A, Vlassara H: Advanced glycosylation end products in tissue and biochemical basis of diabetic complications. N Engl J Med 1988; 318: 1315-21
36. Epstein M, Sowers JR: Diabetes mellitus and hypertension. Hypertension 1992;19:403-18
37. Urschell CW, Covell JW, Sonnenblick EH, Ross J, Braunwald E: Effects of decreased aortic compliance on performance of the left ventricle. Am J Physiol 1968;214:298-304
38. Kelly RP, Tunin R, Kass DA: Effect of reduced aortic compliance on cardiac efficiency and contractile function of in situ canine left ventricle. Circ Res 1992;71:490-502
39. Grossman W, Jones D, McLaurin LP: Wall stress and patterns of hypertrophy in the human left ventricle. J Clin Invest 1975;56:56-64
40. Weber KT: Cardiac interstitium in health and disease: the fibrillar collagen network. J Am Coll Cardiol 1989;13:1637-52

Alındığı tarih: 5 Haziran 2001, revizyon 4 Eylül 2001