Kardiovaskulární onemocnění patří mezi nejčastější civilizační choroby ve vyspělých zemích, Česko nevyjímaje. Zvlášť nebezpečná je takzvaná ateroskleróza, laicky zvaná jako kornatění tepen, která vzniká jako důsledek ukládání tukových látek do stěny tepny a může vést k řadě onemocnění, mimo jiné k infarktu nebo mozkové mrtvici. Jedním z významných rizikových faktorů pro vznik aterosklerózy je vysoký krevní tlak. Biomechanici z VUT v Brně nyní spolu s lékaři hledají mechanismus, jakým riziko vzniká, a také, jak pacientům pomoci.

„Konkrétně nás zajímá největší krční tepna, která zásobuje mozek krví, takzvaná společná karotida či krkavice, a její následné dělení na dvě hlavní větve. Právě zde často dochází ke vzniku aterosklerózy, která může být příčinou cévní mozkové příhody. Ví se, že hypertenze je pro vznik aterosklerózy zásadní rizikový faktor, ale zatím není přesně popsaný mechanismus, jak konkrétně k rozvoji nemoci přispívá,“ vysvětluje Jiří Jagoš z Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky.

Pro proudění v lidských tepnách Jagoš a jeho kolegové vytvořili virtuální model, na němž lze detailně zkoumat charakter proudění, a to jak toho patologického, tak fyziologického proudění zdravého člověka. Takovéto modely pomáhají pochopení příčinných mechanismů kardiovaskulárních chorob. „Z měření máme k dispozici dvě archetypální vlny, s nimiž pak můžeme porovnávat data z měření u konkrétního pacienta – vlnu zdravého člověka a vlnu pacienta se zvýšeným krevním tlakem. Co nás zajímá je takzvaná průtočná vlna v karotidě, kterou měříme pomocí ultrazvuku. Z průtočné vlny a z geometrie tepny daného pacienta, získané pomocí počítačové tomografie, pak umíme dopočítat další důležité údaje,“ říká Jagoš.

Z hlediska mechaniky přispívá k vyššímu krevnímu tlaku tuhnutí cévních stěn. Vlna, způsobená stahem srdce, která žene krev až do periferních cév, se v tužších tepnách šíří rychleji a její maximum se překryje s maximem vlny odražené od periferie, čímž se v daném místě zvýší krevní tlak. Na principu „změkčování“ tuhých cévních stěn fungují i léky na vysoký krevní tlak. „Podle našeho výzkumu bychom se v diagnostice a léčbě měli zaměřit právě na tvar průtokové vlny, která o úspěchu či neúspěchu léčby vypovídá přesněji, než klasické měření krevního tlaku na paži, které je sice užitečným, ale méně přesným ukazatelem, protože při něm hraje roli více faktorů,“ věří Jagoš.

Hypertenze navíc roztáčí začarovaný kruh dalších problémů. Výzkumníci pomocí virtuálního modelu umí dopočítat z naměřené průtočné vlny daného pacienta takzvané smykové napětí na cévní stěně, jehož příliš nízká hodnota nahrává ateroskleróze. „Na vnitřní výstelce tepny máme endotelové buňky, které se chovají jako takové síto, kterým projdou jen molekuly do určité velikosti. Pokud je ale smykové napětí na stěně cévy nízké, síto zhrubne a začne propouštět i větší molekuly, třeba ten takzvaně „zlý“ cholesterol, a stav cévy se dále zhoršuje. Naopak pokud se podaří upravit průtokovou vlnu do „zdravého“ tvaru, zvýší se i smykové napětí a stav pacienta se může začít zlepšovat,“ dodává Jagoš.

Upravit proudění krve lze v řadě případů i bez medikamentů, a to zdravým životním stylem a pravidelnou sportovní aktivitou. „Nemusíte rovnou běžet maraton. Stačí běžné aerobní cvičení, třeba svižná procházka nebo jízda na kole, nejméně třikrát týdně alespoň na půl hodiny. Půlhodina nemusí být ani souvislá, ale stačí ji naskládat za celý den alespoň po desetiminutových intervalech,“ apeluje Jagoš.

Svoji hypotézu a virtuální modely by si nyní chtěli výzkumníci ověřit na reálných pacientech, shání proto zhruba desítku dobrovolníků. „Mělo by jít o lidi se zvýšeným krevním tlakem (pre-hypertenzí), kteří jsou ochotní se nechat dvakrát vyšetřit – na začátku a na konci pokusu – a mezi vyšetřeními po dobu osmi týdnů pravidelně cvičit podle doporučení lékaře. Sháníme tedy lidi motivované se svým zdravotním stavem něco dělat, kteří cvičení opravdu dotáhnou do konce. Benefit je pro dobrovolníky dvojí: zaprvé neinvazivní screeningové vyšetření, po kterém budou vědět, jak jsou na tom s rizikem aterosklerózy, a samozřejmě cvičení jako takové, které je vždy k dobru. A doufáme, že se potvrdí i zatřetí, totiž že po uplynutí osmi týdnů bude vidět zdravotní přínos cvičení na riziko aterosklerózy a zlepšení průtokové vlny,“ říká Jagoš s tím, že výzkum směřuje jak k pochopení mechanismu, jakým vysoký tlak ovlivňuje vznik a rozvoj aterosklerózy, tak i do oblasti diagnostiky, kde by měření průtočné vlny mohlo dát lékaři i pacientovi lepší zpětnou vazbu o účinnosti antihypertenzní léčby.

Výzkumníci na toto téma publikovali článek v prestižním časopise „Computer Methods and Programs in Biomedicine“. Na to, jak fungují zákonitosti mechaniky v lidském těle, se přitom na ústavu zaměřují dlouhodobě, zejména v týmu profesora Jiřího Burši. Výzkumy biomechaniků se neobejdou bez podpory ze strany lékařů, kterou dlouhodobě nachází ve spolupráci s Fakultní nemocnicí u sv. Anny v Brně.

„Výzkum zaměřený na hypertenzi a její mechanismy je nesmírně důležitý. Neléčená hypertenze zvyšuje až osmkrát riziko cévní mozkové příhody. Pokud si uvědomíme, že cévní mozková příhoda je druhou nejčastější příčinou úmrtí a nejčastější příčinou invalidity v civilizovaných zemích, je jasné, že každá možnost snížení jejího rizika bude mít v populaci obrovský dopad,“ říká chirurg Tomáš Novotný z FN U svaté Anny.

„Je také nutno podotknout, že ateroskleróza není vratný proces. Metodologie, která umožní zhodnotit a monitorovat mladé pacienty v období před plným rozvojem hypertenze, stejně jako prokázat zlepšení hemodynamických parametrů léky nebo úpravou životního stylu, znamená zlepšení životního výhledu v dlouhodobém měřítku. Se změnou životního stylu je však třeba začít v mladém věku. Pokud se člověk začne nad touto problematikou zamýšlet v šedesáti letech po prvním srdečním infarktu, není už velký prostor ke zlepšení zdravotního stavu. Kalcifikovaný aterosklerotický plát z tepny totiž neodstraní ani fyzický trénink ani antihypertenziva,“ varuje Novotný.