심혈관 질환과 대동맥 혈관 증강지수

 

대동맥강직도

 

급속한 산업화와 서구화로 심혈관질환에 의한 사망자 수는 암에 이어 전체 사망률 중 두 번째로 높을 정도로 급증하고 있다. 대부분 심혈관질환은 주로 고혈압, 당뇨, 비만, 흡연, 스트레스, 노화 등이 주요 원인으로 알려져 있으며, 특히 당뇨와 비만 등과 같은 생활 습관성 질환의 급증으로 인해 심혈관질환의 발병률 또한 높아지고 있는 추세이다. 모든 질병은 질환 초기에 조기 발견과 예방이 중요하며, 발병률이 급속하게 증가하고 있는 당뇨병인 경우 대부분 심혈관계 합병증으로 사망하고 있어 심혈관질환에 따른 대동맥의 상태에 대한 조기진단이 중요하다고 할 수 있다.

 

일반적으로 대동맥의 경직도는 나이가 들수록 탄력섬유의 감소 등으로 인해 증가하며 동맥경화 등과 같은 혈관질환이 혈관 경직도의 증가와 매우 밀접한 연관이 있어서 대동맥의 탄력성은 혈관의 상태를 반영하는 지표로서 중요한 의미를 갖는다. 동맥의 경직도를 평가하는 방법들 중 근래에 주목을 받는 것이 PWV(Pulse Wave Velocity)와 증강지수(AIx, Augmentation Index)이며, PWV는 혈관을 따라 진행하는 두 지점 사이의 맥파의 전달 속도를 의미하는데 혈관의 탄력성이 감소하면 맥파의 전달 속도는 빨라지게 되므로 PWV는 혈관의 탄력성을 반영하는 좋은 지표이고 또한 비침습적이고 간단한 측정 방법 때문에 임상에서 널리 이용되고 있다.

 

증강지수

 

증강지수의 원리는 대동맥 혈관의 경직성이 증가할수록 말초혈관에서 반사되어 돌아오는 반사파의 속도와 크기가 증가하여 수축기의 혈압 파형에 더해지게 되는데 그 더해진 만큼의 증가분을 수축기혈압과 이완기혈압의 차인 맥압으로 나눈 것으로서, PWV와 마찬가지로 혈관의 탄력성을 나타내는 좋은 지표로 보고되고 있다.

 

PWV와 증강지수는 모두 혈관의 경직도를 평가하는 지표이며 혈관의 경직도에 대한 이 두 변수 간에는 좋은 상관관계를 보이고 있다. 하지만 PWV에 비해 증강지수는 반사파에 의한 수축기 혈압의 증가분이 심실에 미치는 부하를 평가할 수 있으며 대동맥의 탄력성을 직접적으로 반영하는데 반하여, PWV는 두 곳의 측정 부위 사이에서의 동맥 혈관 경직도를 평가한다는 차이점이 있다.

 

 

 

증강지수에 영향을 미치는 변수들로는 연령, 성별, 심박수, 혈압 및 혈압강하제 등이 있는데 일반적으로 연령이 증가할수록 탄력섬유의 감소로 인하여 혈관의 경직성이 증가하며, 반사파가 수축기에 더해지는 시간이 빨라지기 때문에 증강지수는 증가하게 된다.

 

성별에 의한 증강지수의 차는 주로 성별에 따른 신장의 차이에 기인하는 것으로 추정되며 신장이 작은 사람일수록 큰 증강지수를 나타내어 여성이 일반적으로 남성보다 증강지수가 크다고 보고되고 있다. 또한 심박수는 증강지수와 음의 상관관계를 갖기 때문에 심박수가 낮을수록 증강지수는 증가한다.

 

대동맥 혈관 증강지수

 

대동맥 혈관의 증강지수를 구하기 위해서는 대동맥 혈관의 맥파를 직접 측정해야만 그 값을 정확하게 얻을 수 있으며 많은 연구에서 대동맥 압력파 측정을 위해 카테터를 상행 대동맥에 삽입하고 침습적으로 측정하여 증강지수를 계산하고 임상적 평가를 한 연구들이 보고되고 있다. 하지만 이러한 침습적인 방식은 실제 임상에 적용하기에는 측정의 번거로움, 감염의 위험성, 비용 부담 등의 한계가 존재한다. 이러한 문제를 보완하고 증강지수를 임상에서 쉽게 적용할 수 있도록 하기 위해서 말초 특히 측정이 간편한 요골동맥에서 비침습적으로 측정한 맥파로부터 전달함수를 통하여 대동맥 압력파를 추정하고, 그 추정된 대동맥 압력파에서 증강지수를 구하는 연구들이 수행되었다.

 

 

맥파 파형에서 증강지수를 계산할 때 무엇보다 중요한 부분은 정확한 증강점(augmentation point)을 검출하는 것이다. 증강점은 진행파에 반사파가 더해지는 시점을 의미하며, 기존의 증강점 검출 방식은 평균 맥파 파형을 4차 미분한 맥파 신호에서 맥파의 시작점을 기준으로 일정 시간 이후에 음의 기울기를 가지면서 기준선과 만나는 영점교차 지점을 검출함으로써 증강점을 검출하는 방법을 이용한다. 다른 방법으로는 전자기 혈류량 측정계나 초음파 도플러를 등을 통해 동맥 혈류를 동시에 측정하고 이 동맥 혈류의 피크를 이용하여 증강점을 검출하는 방법이 있다.

 

새롭게 제안된 방법으로는 카테터를 이용하여 상행 대동맥에서 침습적으로 대동맥 압력파를 측정함과 동시에 비침습적으로 요골동맥 맥파를 측정하여 두 맥파 신호 간의 전달함수를 구하고, 계산된 전달함수를 통하여 대동맥 압력파를 추정하는 방법이 있다. 또한 증강점을 검출하는 데 있어 맥파의 시작점을 기준으로 일정 시간 후에 나타나는 특정 지점을 검출하는 기존 방법 대신에 대동맥 압력파 파형에 나타나 있는 굴곡점들을 검출하여 알고리즘에서 제안한 조건들을 만족하는 굴곡점을 증강점으로 정의하는 새로운 알고리즘도 소개되고 있다.