Early signs of disorders of cardiovascular biomechanics

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim – a comprehensive study of disorders of the biomechanics of blood circulation for early diagnostics of atherosclerosis.

Material and methods. The study included 120 people having one of the following risk factors for cardiovascular diseases: smoking, hypertension, Type 1 or Type 2 diabetes. All subjects underwent computer-assisted rheopulmonography, rheovasography, apexcardiography, and direct sphygmography of the major arteries. The functioning of the heart, the arterial wall, the vascular bed of the pulmonary and systemic circulation was evaluated.

Results. Smoking patients mainly had violations of the pulmonary circulation hemodynamics and the biomechanics of the arterial wall of the peripheral arteries due, obviously, to direct damage by nicotine. In patients with arterial hypertension, there was an increase in the work of the myocardium, obviously as a result of the formation of a hyperkinetic type of blood circulation in this disease. Patients with type 1 and type 2 diabetes mellitus were characterized primarily by the development of systolic-diastolic vascular dysfunction, which may be a predictor of the development of angiopathies in the future. In addition, the study of the kinetics of the major arteries revealed violations of the biomechanics of the wall of all vessels under study with risk factors for atherosclerosis. At the same time, it should be noted that more pronounced changes were found in the distal arteries of the muscular type than in the arteries of the muscular-elastic type, which is obviously associated with hemodynamic overloads experienced by peripheral vessels, both as a result of the hydraulic shock that occurs with hyperkinetic type of blood circulation, and the effect of hydrodynamic forces on the vessel wall under the influence of gravity.

Conclusion. Each factor contributes to the development of disorders of cardiovascular biomechanics and hemodynamics. It is necessary to consider changes in the biomechanics of the heart and vascular bed as early manifestations of the circulatory system malfunction with present risk factors for cardiovascular diseases.

About the authors

Andrei A. Garanin

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: sameagle@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6665-1533
SPIN-code: 9976-3085
Scopus Author ID: 56700078400

PhD, Assistant of the Chair of Introduction to internal medicine

Russian Federation, Samara

References

  1. Parashin VB, Itkin GP. Biomechanics of blood circulation. M., 2005. (In Russ.). [Парашин В.Б., Иткин Г.П. Биомеханика кровообращения. М.,2005].
  2. Obrezan AG, Shunkevich TN. The theory of the "peripheral" heart of Professor M.V. Yanovsky; classical and modern ideas. Vest. Sankt-Peterburgskogo universiteta. 2008;11(3):14–22. (In Russ.). [Обрезан А.Г., Шункевич Т.Н. Теория «периферического» сердца профессора М.В. Яновского; классические и современные представления. Вест. Санкт-Петербургского университета. 2008;11(3):14–22].
  3. Titov VN. Biological bases of evolution in cardiology-paracrine communities, vascular-cardiac system, biological functions and biological reactions. Russian Journal of Cardiology. 2011;(6):76–89. (In Russ.). [Титов В.Н. Биологические основы эволюции в кардиологии – паракринные сообщества, сосудисто-сердечная система, биологические функции и биологические реакции. Российский кардиологический журнал. 2011;(6):76–89].
  4. Benchimol A, Dimond J. The normal and abnormal. Apex cardiogram, its physiologic variation and its relation to intracardiac events. Am J Cardiol. 1963;1:368–382.
  5. Pressman LP. Clinical sphygmography. M., 1974. (In Russ.). [Прессман Л.П. Клиническая сфигмография. М.,1974].
  6. Pushkar' JuT, Podgornyj VF, Hejmec GI, Cvetkov AA. Possibilities and prospects for the development of rheographic methods for the study of the circulatory system. Terapevticheskij arhiv. 1986;11:132–135. (In Russ.). [Пушкарь Ю.Т., Подгорный В.Ф., Хеймец Г.И., Цветков А.А. Возможности и перспективы развития реографических методов для изучения системы кровообращения. Терапевтический архив. 1986;11:132–135].
  7. Garanin AA, Ryabov AE, Shchukin YuV. Method of applying electrodes for recording reovasograms. Russian Patent RU 2 566 924 C1 October 27, 2015. (In Russ.). [Патент РФ на изобретение №2566 924C1/27.10.2015. Бюл. № 30. Гаранин А.А., Рябов А.Е., Щукин Ю.В. Способ наложения электродов для регистрации реовазограмм]. https://patenton.ru/patent/RU2566924C1.pdf
  8. Fatenkov VN. About the mechanics of heart diastole. Fiziol. zhurn. SSSR. 1983;69(5):666–671. (In Russ.). [Фатенков В.Н. О механике диастолы сердца. Физиол. журн. СССР. 1983;69(5):666–671].
  9. Garanin AA, Ryabov AE. Method for analyzing the phase structure of the vascular cycle of the great circle of blood circulation. Russian Patent RU 2 558 471 C1. August 10, 2015. (In Russ.). [Патент РФ на изобретение № 2558471C1/ 10.08.2015. Бюл. № 22. Гаранин А.А., Рябов А.Е. Способ анализа фазовой структуры сосудистого цикла большого круга кровообращения]. Available at: https://patents.google.com/patent/RU2558471C1/ru
  10. Garanin AA. To the question of terminology in the biomechanics of blood circulation: the concept of compensation, subcompensation and decompensation. Russian Journal of Biomechanics. 2018;22(2):241–252. (In Russ.). [Гаранин А.А. К вопросу о терминологии в биомеханике кровообращения: понятие о компенсации, субкомпенсации и декомпенсации. Российский журнал биомеханики. 2018;22(2):241–252]. doi: 10.15593/RZhBiomeh/2018.2.08
  11. Kugo H, Zaima N, Tanaka H, et al. The effects of nicotine administration on the pathophysiology of rat aortic wall. Biotech Histochem. 2017;92(2):141–148. doi: 10.1080/10520295.2017.1287428
  12. Waisman G. Current status of noninvasive hemodynamics in hypertension. Hipertens Riesgo Vasc. 2018;35(1):30–36 [Waisman G. Estado actual de la hemodinamia no invasiva en hipertensión arterial. Hipertens Riesgo Vasc. 2018;35(1):30–36]. doi: 10.1016/j.hipert.2017.11.004
  13. Rotar OP, Alieva AS, Boiarinova MA, et al. Vascular age concept: which approach is preferable in clinical practice? Kardiologiia. 2019;59(2):45–53. (In Russ.). [Ротарь О.П., Алиева А.С., Бояринова М.А., и др. Концепция сосудистого возраста: какой инструмент для оценки выбрать в клинической практике? Кардиология. 2019;59(2):45–53]. https://doi.org/10.18087/cardio.2019.2.10229
  14. You I, Kim B, Park J, et al. Stretchable E-Skin Apexcardiogram Sensor. Adv Mater. 2016;28(30):6359–64. doi: 10.1002/adma.201600720
  15. Bonora BM, Vigili de Kreutzenberg S, Avogaro A, Fadini GP. Effects of the SGLT2 inhibitor dapagliflozin on cardiac function evaluated by impedance cardiography in patients with type 2 diabetes. Secondary analysis of a randomized placebo-controlled trial. Cardiovasc Diabetol. 2019;18(1):106. doi: 10.1186/s12933-019-0910-5
  16. Calella P, Gallè F, Fornelli G, et al. Type 1 diabetes and body composition in youth: A systematic review. Diabetes Metab Res Rev. 2020;36(1):e3211. doi: 10.1002/dmrr.3211
  17. Boytcov SA, Urazalina SJ, Kukharchuk VV, et al. Subclinical arterial wall damage in patients at low to moderate cardiovascular risk. Acta Cardiol. 2015;70(3):274–81. doi: 10.1080/ac.70.3.3080631
  18. Urazalina SZ, Mussagaliyeva AT, Usaeva GR, Berkinbayev SF. Analysis of relationship between parameters of arterial stiffness and lipid profile in patients with metabolic syndrome. Cardiology. 2018;58(10):19–26. (In Russ.). [Уразалина С.Ж., Мусагалиева А.Т., Усаева Г.Р., Беркинбаев С.Ф. Сравнительный анализ взаимосвязи параметров жесткости артериальной стенки с показателями липидного состава крови у пациентов с метаболическим синдромом. Кардиология. 2018;58(10):19–26]. doi: 10.18087/cardio.2018.10.10181 PMID: 30359213

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Dynamics of myocardial function in % in individuals of the studied groups.

Download (386KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Dynamics of the blood-flow of the pulmonary circulation in % in patients of the studied groups.

Download (423KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Dynamics of the blood-flow of the systemic circulation in % in patients of the studied groups.

Download (469KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. Dynamics of the wall of the dorsal artery of the foot in % in patients of the studied groups.

Download (391KB)
Indexing metadata
6. Figure 5. Dynamics of the radial artery wall in % in patients of the studied groups.

Download (312KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Garanin A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».