The mechanical properties of exposed human common carotid arteries in vivo

Abstract

In exposed common carotid arteries of 15 patients (36–74 years) undergoing neck surgery, the intra-arterial pressure (P) was recorded by means of a catheter-tip manometer and, at the same site, the external diameter (D) by means of a contactfree photoelectric device. On the average, the pulsatile diameter changes were 5.6% of the end-diastolic diameter at pulse pressures of about 50 mm Hg. Due to viscoelasticity, the P-D diagrams exhibited hysteresis loops. Using the criterion of loop elimination, an iterative procedure was applied which permitted, by the use of an appropriate computer program, the separation of the purely elastic and the purely viscous components of the P-D relationships. In all cases, the purely elastic P-D curves markedly deviated from linearity. The tangential elastic modulus (E_t) and the pulse wave velocity (c) calculated from these curves were normalized by dividing these quantities by the respective end-diastolic values and plotted against the normalized external diameters. During each pulse cycle, E_t increased, with increasing diameter, by a factor between 1.2 and 3.5, while c increased by a factor between 1.1 and 1.9 with reference to the respective end-diastolic values. An 15 Patienten im Alter zwischen 36 und 74 Jahren, bei denen während einer Halsoperation die A.carotis communis freigelegt war, wurden simultan der intraarterielle Karotisdruck (P) mit einem Katheterspitzenmanometer und an derselben Stelle der arterielle Außendurchmesser (D) mit einem berührungsfreien photoelektrischen Verfahren registriert. Die relativen Durchmesseränderungen, bezogen auf den enddiastolischen Außendurchmesser, betrugen im Mittel 5,6% bei Druckamplituden von etwa 50 mm Hg. Die durch die Viskoelastizität der Arterienwand bedingten Hystereseschleifen der pulsatorischen P-D-Beziehungen wurden mit Hilfe eines iterativen Verfahrens unter Verwendung eines Digitalrechners eliminiert, wodurch eine Trennung der rein elastischen und der rein viskösen Komponenten der P-D-Beziehung ermöglicht wurde. Aus den rein elastischen P-D-Beziehungen wurden der tangentiale Elastizitätsmodul und die Pulswellengeschwindigkeit als Funktionen des Außendurchmessers berechnet und in normierter Form, d. h. bezogen auf den jeweiligen enddiastolischen Wert, dargestellt. Mit wachsendem Durchmesser stieg der Elastizitätsmodul während jedes Pulszyklus auf das 1,2- bis 3,5fache des enddiastolischen Wertes an. Entsprechend nahm die Pulswellengeschwindigkeit auf das 1,1- bis 1,9fache des enddiastolischen Wertes zu.