Fotopletyzmografia a niewydolność żylna – jak wcześnie wykryć zaburzenia krążenia?

Za pioniera fotopletyzmografii w badaniach układu naczyniowego możemy uznać Alricka Hertzmana, pracownika Wydziału Fizjologii Uniwersytetu Medycznego w St. Louis. W 1937 r. po raz pierwszy wykorzystał on fotopletyzmografię do oceny zmian przepływu krwi przez palce dłoni w zależności od ekspozycji na chłód bądź reakcję na podanie leków o działaniu wazoaktywnym. Aparat Hertzmana wraz z postępem techniki oraz rozwojem elektroniki ulegał przez następne dekady procesom doskonalenia i miniaturyzacji, które umożliwiły powszechne wykorzystanie tej metody.

Jak działa fotopletyzmografia (PPG)

Fotopletyzmografia jest badaniem, które ocenia miejscowe zmiany zawartości krwi w tkankach. Do skóry badanego przykłada się sondę wyposażoną w źródło emitujące światło w zakresie podczerwieni oraz system czujników optycznych. Fizyczną podstawę tej metody stanowi zjawisko odbijania i rozpraszania strumienia fotonów, jakie zachodzi w trakcie przejścia promieniowania przez tkanki organizmu. Do tkanek tłumiących możemy zaliczyć m.in.: hemoglobinę krwi tętniczej oraz żylnej, kości czy melaninę występującą w skórze.

W pomiarach wykorzystywany jest efekt zmiennego pochłaniania fal świetlnych, które zależy od aktualnego wypełnienia łożyska naczyniowego w badanym obszarze. Efekt ten jest rejestrowany przez czujniki optyczne.

Wynik pomiaru fotopletyzmograficznego jest przedstawiany w postaci krzywej, która prezentuje miejscowe zmiany w objętości przepływającej krwi. Częstotliwość tych zmian uwzględnia rytmiczną pracę serca odpowiedzialną za różnice w szybkości przepływu krwi przez naczynia na danym obszarze skóry.

Fotopletyzmografia w diagnostyce niewydolności żylnej

Jak dotąd zdecydowanie najczęściej fotopletyzmografię wykonuje się w diagnostyce przewlekłej niewydolności żylnej. Znalazła ona także zastosowanie w diagnostyce przyczyn łysienia plackowatego oraz ocenie diastolicznego zaburzenia przepływu u pacjentów z podejrzeniem choroby Raynauda.

Etapy badania PPG w ocenie niewydolności żylnej:

• Pacjent siada z opuszczonymi nogami, głowica sondy zostaje przyłożona do podudzia.
• Wykonywane są rytmiczne zgięcia grzbietowe i podeszwowe stopy, pobudzające pompę mięśniową.
• Po wysiłku następuje spoczynkowy powrót krwi do łożyska naczyniowego.
• Pomiar czasu powrotu żylnego (VRT); wartość poniżej 20 s sugeruje niewydolność zastawek.
• Badanie powtarza się z mankietem na kostce, by ocenić funkcję żył głębokich i powierzchownych.

Badanie wymaga jednak powtórzenia z założonym na wysokości kostek mankietem sfigmomanometru w celu ustalenia, czy procesem chorobowym objęte są zastawki układu powierzchownego czy głębokiego.

Jeżeli przy obecnym mankiecie czas powrotu żylnego nie ulegnie normalizacji, świadczyć to będzie o niewydolności układu żył głębokich. Jeśli natomiast VRT przyjmie wartości prawidłowe, potwierdzi to wydolność układu żył głębokich.

Aktualizacja metod pomiarowych

W ostatnich latach fotopletyzmografia jest coraz częściej wspomagana analizą sygnału przy użyciu sztucznej inteligencji, co zwiększa precyzję oceny VRT i poprawia wykrywanie subtelnych zaburzeń mikrokrążenia.

Integracja PPG z mobilnymi urządzeniami diagnostycznymi pozwala też na prowadzenie pomiarów w warunkach domowych.

Zastosowania fotopletyzmografii w innych dziedzinach medycyny

Badanie fotopletyzmograficzne w diagnostyce łysienia plackowatego ma na celu potwierdzenie etiologii naczyniowej tego schorzenia. Udowodniono, że zaburzenia mikroangiopatyczne, a więc dotyczące drobnych naczyń krwionośnych, przyczyniają się do rozwoju tego rodzaju łysienia. Sonda zakładana jest po kolei na każdy palec dłoni pacjenta. Badanie wykonuje się w pozycji siedzącej, po 5 min pozostawania w spoczynku, aby wykluczyć reakcje naczyniowe wywołane tzw. lokomocyjnym napięciem mięśni. Pacjent powinien pozostawać w bezruchu i powstrzymywać się od mówienia. Analiza kształtu otrzymanej w wyniku badania krzywej pozwala potwierdzić podłoże naczyniowe łysienia plackowatego.

Coraz powszechniej mówi się także o wykorzystaniu fotopletyzmografii w diagnostyce dyspareunii, czyli bolesnych stosunków płciowych u kobiet, które mogą wynikać z zaburzeń ukrwienia pochwy bądź łechtaczki. W tym celu metoda ta jest jednak wciąż bardzo rzadko stosowana.

PPG a monitorowanie terapii

Obecnie trwają badania nad zastosowaniem fotopletyzmografii w monitorowaniu skuteczności terapii farmakologicznej w przewlekłej niewydolności żylnej. Pomiar zmian przepływu krwi w czasie pozwala na ocenę reakcji organizmu na leczenie i lepsze dostosowanie dawek leków.

Nowe kierunki wykorzystania PPG

Fotopletyzmografia znajduje również zastosowanie w badaniach nad zaburzeniami naczyniowymi w przebiegu COVID-19 oraz jako narzędzie przesiewowe w ocenie ryzyka sercowo-naczyniowego. Rozwój mobilnych czujników PPG umożliwia wykonywanie pomiarów nawet u pacjentów z ograniczoną mobilnością.