CC BY
579
УДК 611.1/616.12-073.97-71
ЭХОКАРДИОГРАФИЯ У ДЕТЕЙ, АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИЕ И ВОЗРАСТНЫЕ НОРМЫ, СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРЕХМЕРНОЙ ЭХОКАРДИОГРАФИИ
Г.И. Марцинкевич, А.А. Соколов
НИИ кардиологии СО РАМН, Томск E-mail: [email protected]
ECHOCARDIOGRAPHY IN CHILDREN, ANTHROPOMETRICAL AND AGE NORMS, COMPARATIVE POSSIBILITIES OF THREE-DIMENSIONAL ECHOCARDIOGRAPHY
G.I. Martsinkevich, A.A. Sokolov
Institute of Cardiology of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences, Tomsk
Целью настоящего исследования было изучение диагностических возможностей одномерной, двухмерной и трехмерной эхокардиографии у здоровых детей разного возраста, а также оценка возможностей индивидуального прогнозирования эхокардиографических показателей при изменении антропометрических данных. На основании обследования 2600 детей в возрасте от 1 дня до 18 лет были определены уравнения линейной регрессии, позволяющие с точностью 80-97% выполнять индивидуальное прогнозирование значений объемных и линейных показателей двухмерной эхокардиографии на основании антропометрических данных. Показано, что использование М-режимной эхокардиографии для определения объема левого желудочка абсолютно неприемлемо у детей до возраста 6 мес., нежелательно до 7 лет и дает ошибку до 124%. У детей до 6 мес. левый желудочек увеличен по длинной оси и менее сферичен по сравнению со старшими возрастными группами. Установлено, что нормированные значения конечного диастолического объема левого желудочка (КДИ) у детей не являются постоянной величиной и увеличиваются вдвое в возрасте 1-2 лет по сравнению с детьми, не достигшими 1 мес. Долговременная динамическая оценка объемов камер сердца, линейных размеров и диаметров крупных сосудов у детей должна осуществляться не использованием “возрастных норм”, а применением антропометрических нормативов. Показано, что использование пятикамерной позиции изображения левого желудочка у детей не уступает по точности двухпроекционному методу Симпсона.
Ключевые слова: эхокардиография, трехмерная эхокардиография, дети, нормативы.
The purpose of the present investigation was evaluation the diagnostic possibilities of one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional echocardiography in healthy children of different age, and also estimation of possibilities of individual forecasting parameters of echocardiography in change of anthropometrical data. On the basis of echo examination of 2650 children at the age from 1 day till 18 years the equations of linear regression allowing with accuracy of 80-97% to carry out individual forecasting of values of volume and linear indicators of two-dimensional echocardiography with the use of anthropometrical data have been defined. It is shown, that use of the M-regime echocardiography is unacceptable for scoping of left ventricle is absolutely unacceptably in children at the age till 6 months, it is undesirable for children at the age till 7 years and gives an error to 124%. In children aged till 6 months left ventricle was increased on a long axis and is less spheric in comparison with the senior age groups. It is established, that normative values end diastolic volume of the left ventricle (EDV) in children are not constant and increase twice at the age of 1-2 years in comparison with children who have not reached the age of 1 month. The long-term dynamic estimation of volumes of chambers of heart, the linear sizes and diameters of large vessels in children should be carried out not by use of “age norms”, and with application of anthropometrical specifications. It is shown that use of five-chamber position of the image of left ventricle in children does not concede on accuracy to Simpson’s two-projective method.
Key words: echocardiography in children, three- dimensional echocardiography.
Введение
Эхокардиография является ведущим методом исследования в кардиологии, рутинным исследованием, обязательным для всех кардиологических пациентов [5]. В детской кардиологии основными проблемами, которые призвана решить эхокардиография, являются топическая диагностика врожденных пороков сердца (ВПС) и оценка степени выраженности гемодинамических изменений, обусловленных нарушением анатомии камер, сосудов и их взаимного расположения. Соответственно немаловаж-
ное значение для детской эхокардиографии имеет динамическая оценка размеров и функции камер при различной патологии - нарушениях ритма, кардиомиопатиях, воспалительных заболеваниях. Топическая диагностика ВПС является отдельным вопросом эхокардиографии, ее возможности определяются, прежде всего, применением многопозиционных нестандартных позиций и опытом исследователя, оценка выраженности изменений камер сердца и сосудов являются количественными параметрами, качество оценки которых достигается использовани-
ем стандартных подходов для измерений. Места и фазы стандартных измерений, линейных и объемных показателей четко определены рекомендациями Л8Б [5]. Нормативные значения размеров камер, диаметров сосудов, объемов у взрослых пациентов также достаточно четко оговорены соответствующими рекомендациями [1, 5]. При выполнении эхокардиографических исследований у детей большинство исследователей используют возрастные нормативы размеров (как правило, это поперечники камер для М-режима), предложенные в различных методических рекомендациях отечественных авторов [5]. Реже применяются различные номограммы, основанные на уравнениях регрессии между антропометрическими данными (рост, вес или площадь тела - Б8Л) и диаметрами сосудов, поперечниками левого и правого желудочков [1, 5, 12]. У детей чаще всего для определения объемов камер сердца используется М-режимная эхо-кардиография, на основании известной формулы ТекЬМг РошЬо [5]. С использованием пакета программ, “зашитых” в ультразвуковую систему, определяют диастолический и систолический объемы левого желудочка и показатели сократимости (фракция выброса) и насосной функции (ударный объем) [5].
При наличии каких-либо ВПс, заболеваний миокарда и клапанов кардиологам приходится наблюдать детей в течение длительного времени как до, так и после коррекции ВПС, до и после терапевтических процедур. При изменении возраста и антропометрических данных соответствующим образом увеличиваются размеры камер и сосудов. Присутствие патологического процесса, приводящего к изменению камер сердца, значительно осложняет вклад как антропометрического, так и патологического механизмов.
В связи с этим целью настоящего исследования было изучение диагностических возможностей одномерной и двухмерной эхокардиографии у здоровых детей разного возраста, а также оценка возможностей индивидуального прогнозирования эхокардиографических показателей при изменении антропометрических данных.
Материал и методы
Обследовано 2200 практически здоровых детей в возрасте от 1 дня до 18 лет, таблица 1. Все дети были разделены на несколько возрастных групп, первую группу составили 400 детей в возрасте до 30 дней, 96% из них имели открытое овальное отверстие.
Для проверки точности прогнозирования разработанных уравнений регрессии было отдельно обследовано 400 практически здоровых детей в возрасте от 4 мес. до 15 лет.
Основным методом исследования была эхокардио-графия в стандартных режимах, согласно рекомендациям ЛБЕ [1, 12]. Эхокардиография выполнялась на ультраТаблица 1
Распределение обследованных детей по возрасту
звуковой системе EnVisor cv HD и iE-33 (Philips), использовались секторальные фазированные датчики с частотой 7-12, 3-8 Мгц и 2-4 Мгц, а также матричный датчик Х1-3 для трехмерной эхокардиографии. Результаты всех исследований обрабатывались в режиме “on line” и заносились в оригинальный пакет базы данных, а изображения архивировались в цифровой форме. Объемы и линейные размеры камер сердца оценивались с использованием двухмерной эхокардиографии, для вычисления объема применялся метод Симпсона. Также определялись диаметры желудочков, объемы и функция с использованием М-режимной эхокардиографии. Все исследования выполнены двумя специалистами с межисследовательс-кой ошибкой менее 5%. Полученные данные трехмерного исследования левого желудочка обрабатывались в полуавтоматическом режиме прикладной программой Q-lab (версия 7; Philips). Для оценки возможностей и точности всех видов эхокардиографического измерения объема левого желудочка были отдельно обследованы 35 детей в возрасте 3-8 лет (4,91±1,91), которым объем левого желудочка был оценен с помощью трехмерной эхо-кардиографии, двухмерной в проекциях площадь-длина (4-камерная проекция), площадь - длина 5-камерная проекция и двухпроекционный метод Симпсона. У всех этих обследованных объем ЛЖ был определен с помощью М-режимной эхокардиографии с расчетом объема по формуле Tefchholz. Цифровые данные обработаны с использованием стандартного пакета статистических программ Statistica 6,0. Применяли параметрический метод Стью-дента, метод линейной регрессии, корреляционный анализ. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез в данном исследовании принимался равным 0,05.
Результаты
Во многих ранее проведенных исследованиях показано, что некоторые размеры камер сердца имеют четкую взаимосвязь с антропометрическими данными [5]. Для определения нормативных значений эхокардиографических показателей обследовано 2200 здоровых детей, у которых определяли как линейные размеры камер, так и их объемы. Были выведены уравнения линейной регрессии основных параметров эхокардиографии с антропометрическими данными - площадь поверхности тела (ППТ).
Конечный диастолический объем левого желудочка мог быть спрогнозирован по антропометрическим данным с точностью 96% (рис. 1).
При использовании двухмерной эхокардиографии (метод Симпсона) было установлено, что значения нормированного диастолического объема левого желудочка (КДИ) возрастают по мере увеличения возраста в интервале от 0 до 14 лет. У лиц старше 15 лет КДИлж независимо от возраста составил 53,2±6,8 мл/м2.
Возраст 30 дней 31-60 дней 60-90 дней 90 дней-6 мес. 6-12 мес. 1-3 года 3-6 лет 6-10 лет 10-15 лет Более 15 лет
n 400 0 4 3 0 0 3 0 1_П ГЧ 130 180 180 180 0 1_П 90
Fиc. 1. Уравнение регрессии ИДО- BSA
Так, если в группе детей до З0 дней нормальные значения НДИ составили 21,2±З.1 мл/м2, то в группе детей от 1 до 2 лет НДИ составил З5,2±1,4 мл/м2, а у лиц более 15 лет - 50,4±З,1 мл/м2. При использовании одномерной эхокардиографии у всех обследуемых значения НДИлж колебались от 60 до 55 мл/м2 независимо от возраста (рис. 2). Хроме того, сопоставление НДИлж, определенного с использованием M-режимной формулы Teichholz и планиметрического способа Simpson, показало, что ошибка у детей раннего возраста может достигать 124% в сторону завышения показателя.
С учетом +1а отклонения от средней величины максимальные и минимальные значения ЕДИ у детей разного возраста представлены на рисунке З.
При сравнении значений ВДИ, определенных методами одномерной и двухмерной эхокардиографии, ошибка M-режимной эхокардиографии достигала 124% в группе новорожденных и была минимальной в группе детей старше 15 лет (рис. 4).
Таким образом, M-режимное определение объема левого желудочка может быть относительно точным в возрасте более 15 лет. Тем не менее, следует помнить, что использование одномерной эхокардиографии приводит к завышению объемов ЛЖ до 1B-20%, причем формула расчета объема ЛЖ (Teichholz) при изменении формы ЛЖ (сферификация) значительно искажает реальный результат. По нашим данным, максимальная значимость M-режимной эхокардиографии определяется в тех случаях, когда соотношение длинной оси ЛЖ и короткой составляет 1,5-1,65, точность определения объема укладывается в 2-сигмальное отклонение (2Z), что вполне приемлемо для массовых обследований. У детей раннего возраста (до З0 дней) левый желудочек имеет более вытянутую форму, не соответствующую эл-
Рис. 2. Значения КДИ в разных возрастных группах детей, определенные по методам Simpson и Teichholz
Рис. 3. Максимальные и минимальные значения КДИ у детей разного возраста (Simpson)
КДИ(в) и КДИм
2гсю vs. 2moM
rf 70 60 ї
1 50 переоценка -29,33мл (ошибка 117%)
разница-26,3мл\м2 (ошибка 124%) 40 Р-i
^ I 30 ■ Mean □ ±SE ^
B-mode M-mode 7 лет R М 15 лет
Рис. 4. Ошибка определения ВДИ методом M-режимной эхокардиографии у детей разного возраста
липсоидной модели ТекШо^, а соотношение длинной и короткой оси достигает 1,8; с возрастом это соотношение уменьшается, сохраняясь стабильным после 15 лет
(рис. 5).
В связи с этим можно однозначно утверждать, что применение М-режимной эхокардиографии для определения объемов левого желудочка у детей раннего возраста дает большую ошибку.
При использовании двухмерной методики определения объемов нормированные значения диастолического объема не являются постоянной величиной и увеличиваются с возрастом, что обусловлено изменением формы левого желудочка.
Данный факт дает основание полагать, что простое использование нормализованного значения КДО левого желудочка у детей разного возраста неприемлемо в связи с большой ошибкой.
Выраженность редукции или увеличения левого желудочка, по нашему мнению, может быть рассчитана по отношению к индивидуально прогнозированному значению, вычисление осуществляется по формуле: дКДО= КДО/КДОп*100, где КДО - актуальный конечный диастолический объем левого желудочка, КДОп - прогнозируемый (КДОп=8,43+5б,302*ППТ). Подобным образом в процентном выражении могут быть представлены практически все анализируемые эхокардиографические показатели.
Точность прогнозирования значений КДО показана на рисунке 6.
Ориентирование на процентное отклонение от прогнозируемых значений позволяет осуществлять динамическую оценку у “пограничных” пациентов. У детей в связи с непрерывным изменением антропометрических данных нормативные значения показателей, разработанных для возрастных групп, дают большие ошибки. Предлагаемые номограммы [7] достаточно многочисленны и неудобны в использовании, и точность их относительно невелика.
Для проверки “работоспособности” предложенного уравнения регрессии была сформирована отдельная группа пациентов, результаты обследования в которых не использовались в разработке формул прогноза. В опытной выборке детей (п=400) в возрасте от 4 месяцев до 18 лет прогнозируемые значения КДО достоверно отличались от измеренных, 7,77±1,б4 и 7,37+1,39, разница 0,41 мл или 5,5%, что соответствует обычной внутриоператорс-кой ошибке. Соответствующим образом могут быть спрогнозированы для практического применения другие показатели, приведенные в таблице 2.
Применение индивидуальных антропометрических нормативов у детей позволяет сделать объективным суждения об увеличении или уменьшении того или иного показателя, выражая его количественно. Данный подход дает возможность индивидуально количественно харак-
Таблица 2
Уравнения регрессии для прогноза индивидуальных нормальных значений некоторых показателей эхокардиографии с использованием антропометрических данных (дети с ППТ>0,3м2)
Показатели Уравнение Точность
регрессии прогноза (%)
Конечный диастолический объем лж КДО, (мл) 8,430+56,302* ППТ 96
Конечный диастолический размер, КДР 20,741+16,680*ППТ 93
Диаметр аорты на уровне синусов Вальсальвы (мм) 9,6351+9,1378*ППТ 94
Диаметр фиброзного кольца Ао (мм) 7,7927+7,4568*ППТ 89
Длинная ось ЛЖ (мм) 34,119+26,213*ППТ 87
ЗСЛЖ (толщина задней стенки левого желудочка) мм 3,3620+2,5305*ППТ 85
Межжелудочковая перегородка (мм) 3,6974+2,6035*ППТ 85
ЛА (диаметр главной легочной артерии) мм 9,2970+9,7017*ППТ 92
ФКмк (диаметр фиброзного кольца митрального клапана), мм 11,469+9,4799*ППТ 90
ФКтк (диаметр фиброзного кольца трикуспидального клапана), мм 11,665+9,3905*ППТ 86
ЛП (левое предсердие объем), мл -3,307+26,170*ППТ 90
ПП (правое предсердие объем), мл -5,000+36,120*ППТ 87
Диаметр фиброзного кольца клапана легочной артерии, мм 8,2912+11,959* ППТ 91
Диаметр правой легочной артерии, мм 5,2712+5,3118* ППТ 85
Примечание: ППТ - площадь поверхности тела, определенная по уравнению Дюбуа; * - статистическая значимость различий (р<0,05).
Рис. 5. Изменение соотношения длинной и короткой осей левого желудочка у детей разного возраста
Рис. 6. Точность прогноза отклонения величины КДО от нормальных значений с использованием уравнения регрессии
теризовать динамику размеров камер сердца и сосудов у детей в различные возрастные интервалы, что в свою очередь значительно повышает качество длительного наблюдения детей с различной патологией сердца.
Pис. 7. Сопоставимость измерения KAO левого желудочка и фракции выброса различными способами.
Примечание: M-режим - метод одномерной эхокардиографии (Teichholz), 4к - метод двухмерной эхокардиографии по способу “площадь-длина” с использованием 4-камерной апикальной позиции, Зк - метод двухмерной эхокардиографии по способу “площадь-длина” с использованием З-камерной апикальной позиции, Симпсон - билановый метод Симпсона, 3D -метод трехмерной эхокардиографии
Отдельным вопросом нашего исследования было изучение точности определения объема левого желудочка с использованием разных ультразвуковых методик. Наиболее точным и эталонным методом, не отличающимся от МРТ методики, считается трехмерная эхокардиография [1,3]. Другим точным способом определения КДО левого желудочка является двухпроекционный метод Симпсона [7]. Следует отметить, что недостатком трехмерной эхо-кардиографии является необходимость специального оборудования, дополнительные затраты на постобработку, метод Симпсона требует времени на исследование в два раза больше чем одноплоскостные методы “площадь-длина”. В стандартных протоколах для определения КДОлж по методу “площадь-длина” рекомендуется использовать 4-камерную проекцию [4]. Для определения значимости разных методов эхокардиографической оценки объемов левого желудочка было обследовано 30 здоровых детей в возрасте от 2 до 3 лет. При использовании 5-камерной проекции точность определения объема левого желудочка одноплоскостным методом достоверно не отличалась от более трудоемких методик Симпсона и трехмерной эхокардиографии (рис. 7). Достоверных различий в оценке фракции выброса с использованием разных методик - не обнаружили. Определялась тенденция к завышению показателя при использовании М-режима. Объем ЛЖ М-режимная эхокардиография в обследованной группе завышала практически в два раза.
Выводы
1. М-режимная эхокардиография не может быть использована для точного определения объемов левого желудочка у детей в возрасте до 6 мес., оптимальным является применение двухмерной эхокардиографии.
2. У детей до 6 мес. левый желудочек увеличен по длинной оси и менее сферичен по сравнению со старши-
ми возрастными группами.
3. Нормированные значения конечного диастолического объема левого желудочка (КДИ) у детей не являются постоянной величиной и увеличиваются вдвое в возрасте 1-2 лет по сравнению с детьми, не достигшими 1 мес.
4. Динамическая оценка объемов камер сердца, линейных размеров и диаметров крупных сосудов у детей должна осуществляться не использованием “возрастных норм”, а с применением антропометрических нормативов.
5. Определение объема левого желудочка по методике “площадь-длина” с применением пятикамерного сечения у детей не уступает по точности двухпроекционному методу Симпсона и трехмерной эхокардио-графии.
Литература
1. Норма в медицинской практике / под ред. А.В. Литвинова.
- М. : МЕД пресс, 2001. - 144 с.
2. Шиллер Н., Осипов М.А. Клиническая эхокардиография : 2-е издание. - М. : Практика, 2005. - 344 с.
3. Caiani E.G., Coon P., Corsi C. et al. Dual triggering improves the accuracy of left ventricular volume measurements by contrast-enhanced realtime 3-dimensional echocardiography // J. Am. Soc. Echocardiogr. - 2005. - No. 18. - P. 1292-1298.
4. Capps S.B., Elkins R.C., Fronk D.M. Body surface area as a predictor of aortic and pulmonary valve diameter // J. Thorac. Cardiovasc. Surg. - 2000. - Vol. 119, No. 5. - P. 975-982.
5. Feigenbaum H. Echocardiography 5th ed. Philadelphia, Pa: Lea & Febiger. - 1994. - 669 p.
6. Guidelines and Standards for Performance of a Pediatric Echocardiogram: A Report from the Task Force of the Pediatric Council of the American Society of Echocardiography // Journal of the American Society of Echocardiography. - 2006. -Vol. 19, No. 12. - P. 1414-1430.
7. Palcoux M.C., Jouan J.P., Palcoux J.B. et al. Unidimensional echocardiogram of normal infants and children (author’s transl) // Arch. Fr. Pediatr. - 1981. - Vol. 38, No. 10. - P. 737-741.
8. Pombo J.F., Troy B.L. & Russell R.O., Jr. Left ventricular volumes and ejection fraction by echocardiography // Circulation 1971.
- Vol. 4, No. 3. - P. 480-490.
9. Recommendations for Chamber Quantification: A Report from the American Society of Echocardiography’s Guidelines and Standards Committee and the Chamber Quantification Writing Group, Developed in Conjunction with the European association of Echocardiography, a Branch of the European Society of Cardiology // J. Am. Soc. Echo. - 2005. - Vol. 18, No. 12. - P. 1440-1463.
10. Roman M.J., Devereux R.B., Kramer-Fox R., O’Loughlin J. Twodimensional echocardiographic aortic root dimensions in normal children and adults // Am. J. Cardiol. - 1989. - Vol. 64, No. 8. - P. 507-512.
11. Schiller N.B., Shah P.M., Crawford M. et al. Recommendation for quantitation of the left ventricle by two dimensional echocardiography: American Society of Echocardiography Committee on Standards Subcommittee // J. Am. Soc. Echo. 1989. - Vol. 2. - P. 358-367.
12. Simone G., Devereux R., Kimball T. et al. Interaction Between Body Size and Cardiac Workload. Influence on Left Ventricular Mass During Body Growth and Adulthood // Hypertension. -1998. - Vol. 31. - P. 1077-1082.
Поступила 29.042010
