Avaliação de um modelo de parâmetros distribuídos aplicado à estimação da geometria arterial na hipertensão / Evaluation of a distributed parameter model applied to arterial geometry estimation in hypertension

RESUMO

A hipertensão arterial provoca adaptações estruturais nas artérias, principalmente pelos processos de hipertrofia e remodelagem, as quais antecedem lesões de órgãos-alvo. A determinação de variáveis mecânicas e geométricas associadas ao sistema arterial possibilita ao clínico identificar precocemente as adaptações que decorrem da hipertensão arterial sistêmica no paciente, permitindo a intervenção terapêutica mais adequada. Este trabalho apresenta a avaliação de um modelo eletro-hidráulico e seu método associado para a determinaçãodos parâmetros geométricos do segmento arterial do antebraço. O método proposto requer somente a aquisição não-invasiva de ondas de pulso em dois sítios distintos. Séries de ondas de pulso da artéria radial foram simuladas a partir de ondas de pulso reais da artéria braquial, empregandoum modelo de parâmetros distribuídos simplificado das artérias do antebraço. O modelo é composto por três seções,representando os segmentos arteriais braquial, radial e a mão. As artérias braquial e radial foram representadas por componentes resistivos (atrito local), indutivos (massa do sangue) e capacitivos (complacência arterial), enquanto a mão foi representada por elementos resistivos (resistências de pequenos vasos da mão e periféricos) e capacitivos (complacência de pequenos vasos). Os resultados mostram um erro médio de estimação que pode ser considerado pequeno (3,7%) quando comparado aos valores de adaptação arterial in vivo (alterações de até 15%), indicando a utilização deste procedimento para estimar o processo de remodelagem das artérias de médio calibre observado na hipertensão arterial sistêmica.

ABSTRACT

Arterial hypertension leads to structural adaptation of arteries, mainly hypertrophy or remodeling, which precedes target-organ injuries. Determination of both mechanical and geometrical variables related to arterial system allows physicians to identify early arterial adaptation derived from systemic hypertension and to propose therapeutics. This work presents the evaluation of an electric-hydraulic model, and associated method, for determination of geometrical and mechanical parameters of forearm arteries. The proposed method requires only noninvasive acquisition of two pressure pulses at distinct sites. Series of pressure pulses from radial artery were simulated using acquired brachial artery pulses and a simplified distributed-model of the forearm arteries. The model presents three sections, representing brachial, radial, and hand vasculature. Brachial and radial arteries were represented with resistive (friction), inductive (blood mass), and capacitive (arterial compliance) elements. The hand was modeled with resistive (small vessels and capillaries) and capacitive elements (small vessels compliance). The results show that an average estimation error of 3.7% is small compared to “in vivo” findings (changes up to 15%), indicatingthat the procedure can be used to assess the remodeling of medium-sized arteries on primary systemic arterial hypertension.