CC BY
42
МЕДИЦИНА И ЗДРАВООХРАНЕНИЕ
УДК 616
НОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ МИОКАРДИАЛЬНОЙ РАБОТЫ В ОЦЕНКЕ СИСТОЛИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА
В. А. Галимская1, А. В. Бабина2
1 2Пензенский государственный университет, Пенза, Россия
Vera-budanova@yandex.ru 2anastasya.babina@gmail.com
Аннотация. Представлены результаты исследования показателей глобальной работы миокарда и их взаимосвязи с показателями глобальной деформации миокарда левого желудочка (ЛЖ) и эхокардиографи-ческими параметрами, характеризующими систолическую и диастолическую функции ЛЖ, которые определяли методом двухмерной спекл-трекинг эхокардиографии (СТЭ) у здоровых лиц. Обследовано 6о человек, которые были разделены на две группы по гендерному признаку. Установлена роль параметров глобальной миокардиальной работы в оценке систолической функции миокарда, в дополнение к традиционным показателям. Кроме того, определение показателей миокардиальной работы позволяет более достоверно оценивать систолическую функцию сердца у пациентов с сердечной недостаточностью с сохраненной фракцией выброса (ФВ), а также использовать данные показатели в качестве маркера нарушения систолической функции у пациентов из группы риска или на ранних стадиях развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Ключевые слова: глобальная работа миокарда, спекл-трекинг эхокардиография, глобальная продольная деформация миокарда, корреляция
Для цитирования: Галимская В. А., Бабина А. В. Новые показатели миокардиальной работы в оценке систолической функции левого желудочка // Вестник Пензенского государственного университета. 2021. № 3. С. 14-21.
Введение
Задачей любого эхокардиографического исследования является количественная оценка систолической и диастолической функции сердца. Универсального параметра, который охарактеризовал бы все аспекты функции сердца, на данный момент не существует, но продолжаются поиски показателей, который сделают это точнее, быстрее и надежнее предыдущих. Наиболее изученным и используемым в клинической практике показателем для оценки систолической функции ЛЖ является ФВ. Однако, данный показатель имеет свои недостатки в виде зависимости от объемов ЛЖ, пред- и постнагрузки, функции клапанов, частоты сердечных сокращений. С появлением методики спекл-трекинг эхокардиографии стала возможной оценка глобальной деформации ЛЖ, которая по данным многих исследований является более чувствительным и воспроизводимым показателем, отражающим систолическую функцию ЛЖ [1, 2].
© Галимская В. А., Бабина А. В., 2021
Однако метод «спекл-трекинг эхокардиография» имеет ограничения в виде зависимости от постнагрузки сердца во время исследования. Так, при увеличении постнагрузки показатели деформации снижаются и не отражают истинной систолической функции миокарда [3]. Поэтому для преодоления данной зависимости необходим новый подход, позволяющий оценить систолическую функцию сердца путем расчета показателей глобальной работы миокарда левого желудочка.
Smiseth O. A. с соавторами предложили оценивать глобальную миокардиальную работу с помощью построения кривой давление - деформация с использованием методики спекл-трекинг эхокардиографии [4]. Russell с соавторами в своей работе показали тесную корреляцию между показателями давления, измеренного по методу Короткова, и давлением в ЛЖ, измеренным методом сономикрометрии [4].
По мнению авторов концепции, показатели, характеризующие работу миокарда, является более информативными и чувствительными по сравнению с ФВ ЛЖ и глобальной продольной деформацией (GLS) [5]. Однако новые показатели не найдут широкого применения в клинической практике, пока не появится достаточно данных об их диагностическом и прогностическом значении при заболеваниях сердечно-сосудистой системы.
Целью исследования было изучение показателей миокардиальной работы ЛЖ с учетом их гендерных особенностей с оценкой корреляционных связей с глобальными деформационными показателями ЛЖ и эхокардиографическими параметрами, характеризующими систолическую и диастолическую функции ЛЖ у здоровых лиц.
Материалы и методы
В исследование было включено 60 здоровых добровольцев: 32 мужчины и 28 женщин, в возрасте от 21 до 61 года (средний возраст 38,1 ± 9 лет). Критериями включения в исследование были: отсутствие жалоб, анамнестических и физикальных данных, указывающих на наличие сердечно-сосудистых заболеваний и/или поражение других органов и систем; ЭКГ покоя без значимых изменений; отсутствие регулярного приема каких-либо лекарственных препаратов. Критерии исключения: заболевания сердечно-сосудистой системы; хронические заболевания органов дыхания, почек, печени; сахарный диабет 1-го и 2-го типа; травмы грудной клетки; ИМТ >30 кг/ м2; плохая визуализация эхограммы.
Перед проведением исследования все включенные добровольцы подписывали информированное письменное согласие. Исследование получило соответствующее одобрение локального этического комитета ПГУ.
Всем исследуемым проводили трансторакальную эхокардиографию на ультразвуковом сканере Vivid GE 95 Healthcare (USA) с синхронизированной ЭКГ от конечностей по стандартному протоколу проведения эхокардиографического исследования [6]. Анализ эхограмм был выполнен с использованием программного обеспечения EchoPAC версии 202 (GE Healthcare). Оценивали стандартные эхокардиографические показатели, такие как конечный диастолический объем, конечный систолический объем, проиндексированные с учетом площади поверхности тела (иКДО, иКСО), соотношение скоростей раннего и позднего наполнения желудочков (Ve/Va), время замедления раннего диасто-лического наполнения желудочка (DTE), время изоволюметрического расслабления желудочка (IVRT) и ФВ по методу Simpson. Также были определены параметры глобальной продольной, радиальной и циркулярной деформации (GLS, GRS, GCS). В автоматическом режиме определяли следующие показатели работы: GWI (Global Work Index - индекс глобальной работы, определяемый как объем миокардиальной работы, выполняемый левым желудочком в систолу и равный площади под кривой давление - деформация); GCW (Global Constructive Work) - глобальная конструктивная работа - непосредственно обеспечивает насосную функцию сердца, является суммой положительной работы, выполняемой в систолу и отрицательной работы в диастолу; GWW (Global Wasted Work) - гло-
бальная потерянная работа, представляет собой сумму отрицательной работы во время систолы и положительной работы в диастолу; GWE (Global Work Efficiency) - эффективность глобальной работы, определяемая по формуле GCW/(GCW+GWW) %.
Статистическую обработку данных проводили с помощью пакета программ Statistica 13.0 (StatSoft Inc., США). При правильном распределении данные представлены в виде M ± SD, для анализа применяли параметрический критерий i-тест Стьюдента. При неправильном распределении значения представляли Me (Q 25 %; Q 75 %). Сравнение проводилось с использованием рангового теста Манна-Уитни. При p < 0,05 различия считали достоверными.
Для исследования взаимосвязи между количественными признаками применяли коэффициент корреляции Спирмена. При R < 0,3 корреляцию считали слабой, умеренной при 0,3 < R < 0,7 и сильной при R > 0,7. При определении корреляционных связей GLS и GCS с показателями работы для удобства восприятия данных учитывали модули этих величин.
Результаты и их обсуждение
Пациенты были разделены на две группы по гендерному признаку. В первую группу вошли 32 мужчин в возрасте 35,6 ± 7,9 лет, во вторую группу - 28 женщин в возрасте 41,1 ± 9,5 лет.
В обеих группах были определены стандартные эхокардиографические показатели, параметры деформации миокарда (табл. 1).
Таблица 1
Антропометрические параметры и эхокардиографические показатели у здоровых лиц
Показатель Всего (n = 60) Группа 1 (мужчины) (n = 32) Группа 2 (женщины) (n = 28) P
Возраст, лет 38 (32; 44) 35,6 ± 7,9 41,1 ± 9,5 0,17
Рост, см 175 (164; 180) 181 ± 4,3 164 ± 7 <0,001
Вес, кг 73,9 ± 14,1 82,7 ± 10,1 63 (58,5; 69) <0,001
ИМТ, кг/м2 24,6 ± 3,2 25,3 ± 2,6 24 ± 3,5 0,07
САД, мм рт.ст. 120 (113; 125) 125 ± 10,3 114,7 ± 10,8 <0,001
ДАД, мм рт.ст. 80 (70; 80) 79,8 ± 8,8 75,5 (70; 80) <0,001
иКДО 55,6 (50,5; 64,3) 60 (51,5; 66) 52,9 ± 10,7 0,03
иКСО 22,1 ± 5,7 24,1 ± 5,9 19,9 ± 4,7 0,0014
ФВ, % 61,4 ± 5,2 61,2 ± 5 61,7 ± 5,3 0,66
Ve/Va 1,45 ± 0,3 1,5 ± 0,3 1,4 ± 0,4 0,96
DTE, мс 124,8 ± 36,8 126,4 ± 36,4 123 ± 38,5 0,81
IVRT, мс 57 (48; 69) 59,3 ± 14,1 51,5 (48; 65) 0,59
Е'общ., см/с 0,12 (0,1; 0,14) 0,11 (0,07; 0,13) 0,12 ± 0,02 0,007
Е/Е'общ. 5,6 (4,7; 6,7) 5,9 (4,7; 7) 5,2 (4,7; 6,1) 0,07
GLS, % -20,8 ± 1,7 -20,3 ± 1,6 -21,4 ± 1,6 0,0048
GCS, % -15,9 (-17,8; -13,3) -15,4 ± 3,1 -16,5 (-21,9; 13,3) 0,09
GRS, % 32,4 ± 9,4 30,2 ± 9,4 35 ± 8,9 0,08
Примечание. Р - различия между группами 1 и 2; ИМТ - индекс массы тела; САД - систолическое артериальное давление; ДАД - диастолическое артериальное давление; иКДО - индекс конечного диастоличе-ского объема; иКСО - индекс конечного систолического объема; ФВ - фракция выброса; Ve/Va - отношение скоростей раннего и позднего наполнения желудочков; DTE - время замедления раннего диастолического наполнения желудочка; IVRT - время изоволюметрического расслабления желудочка; Е'общ. - скорость раннего диастолического движения, определенная как среднее значение между скоростями раннего диастолического движения боковой стенки ЛЖ (Е' бок) и межжелудочковой перегородки (Е' мжп); GLS- глобальная продольная деформация; GCS - глобальная циркулярная деформация; GRS - глобальная радиальная деформация.
При сравнении параметров деформации миокарда по гендерному признаку было выявлено, что GCS и GRS значимо не отличались, а GLS была выше у женщин (см. табл. 1). При этом показатели САД и ДАД у женщин были меньше, а индексированные значения объемных параметров ЛЖ (иКДО и иКСО) имели более высокие значения у мужчин.
Показатель ФВ ЛЖ, как и параметры диастолической функции ЛЖ, не имел значимых гендерных отличий. При определении половых различий показателей миокар-диальной работы, рассматриваемых в настоящей статье, значимых различий получено не было (табл. 2, з).
Таблица 2
Показатели миокардиальной работы у здоровых лиц в зависимости от пола
Показатель Всего (n = 6о) Группа 1 (мужчины) (n = 32) Группа 2 (женщины) (n = 28) P
GWE,% 97 (96; 98) 97 (96; 98) 98 (97; 98) 0,18
GWI, мм рт. ст, % 2069,6 ± 360,9 2074,3 ± 387,8 2064,6 ± 335,5 0,9
GCW, мм рт. ст., % 2364,2 ± 373,7 2279,5 (2142; 2511) 2370,8 ± 347,6 0,54
GWW, мм рт. ст., % 48 (33; 8о) 61,5 (27; 83) 44 (34; 59) 0,23
Примечание. Р - различия между группами 1 и 2; С^Е - эффективность глобальной работы; О^ - индекс глобальной работы; ОСШ- глобальная конструктивная работа; GWW - глобальная потерянная работа.
Таблица 3
Корреляционные связи показателей работы миокарда с эхокардиографическими показателями, параметрами глобальной деформации,
антропометрическими данными
Показатель GWE, % GWI, мм рт. ст., % GCW, мм рт. ст., % GWW, мм рт. ст., %
GLS, % r = 0,3 Р < 0,05 r = 0,77 p < 0,001 r = 0,77 p < 0,001 r = -0,15 p = 0,19
GCS, % r = 0,12 Р = 0,3 r = 0,2 p = 0,07 r = 0,35 p < 0,05 r = -0,075 p = 0,53
GRS, % r = 0,09 Р = 0,45 r = 0,4 p < 0,001 r = 0,4 p < 0,001 r = -0,023 p = 0,84
ФВ, % r = 0,25 Р < 0,05 r = 0,45 p < 0,001 r = 0,49 p < 0,001 r = -0,19 p = 0,1
иКДО r = 0,095 p = 0,4 r = -0,017 p = 0,89 r = -0,0074 p = 0,95 r = -0,09 p = 0,45
иКСО r = -0,088 p = 0,46 r = 0,24 p < 0,05 r = -0,26 p < 0,05 r = 0,09 p = 0,45
ИМТ, кг/м2 r = 0,15 p = 0,19 r = 0,13 p = 0,26 r = 0,15 p = 0,2 r = -0,2 p = 0,07
ППТ, м2 r = -0,06 Р = 0,6 r = 0,12 p = 0,3 r = 0,1 p = 0,36 r = 0,06 p = 0,6
Возраст, лет r = 0,05 p = 0,7 r = 0,008 p = 0,94 r = 0,06 p = 0,6 r = -0,06 p = 0,6
САД, мм рт. ст. r = -0,18 p = 0,13 r = 0,37 p < 0,05 r = 0,39 p < 0,001 r = 0,2 p = 0,07
ДАД, мм рт. ст. r = -0,13 p = 0,27 r = 0,26 p < 0,05 r = 0,3 p < 0,05 r = 0,13 p = 0,29
Ve/Va r = 0,13 p = 0,3 r = 0,06 p = 0,6 r = 0,04 p = 0,7 r = -0,1 p = 0,37
DTE, мс r = 0,18 p = 0,34 r = -0,07 p = 0,7 r = -0,02 p = 0,9 r = -0,17 p = 0,38
IVRT, мс r = -0,05 p = 0,8 r = 0,1 p = 0,6 r = 0,08 p = 0,67 r = 0,08 p = 0,7
При исследовании взаимосвязи между ФВ и параметрами глобальной работы была установлена прямая умеренная корреляция с GWI и GCW (r = 0,45; r = 0,49 соответственно) и слабая с GWE (r = 0,25).
Аналогичная тенденция прослеживалась при анализе корреляционных связей деформационных показателей и параметров миокардиальной работы. GLS имела умеренную прямую корреляцию с GWE (r = 0,3), сильную - с GWI и GCW (r = 0,77; r = 0,77 соответственно) и не имела значимых связей с GWW. GRS умеренно прямо коррелировал с показателями GWI и GCW (r = 0,4; r = 0,4 соответственно). Значимая прямая умеренная корреляция была выявлена между GCS и GCW (r = 0,35).
При сравнении параметров САД с GWI и GCW наблюдались умеренные значения коэффициента корреляции. Также была выявлена умеренная прямая корреляция ДАД с GCW.
Наиболее значимые корреляции параметров глобальной миокардиальной работы представлены на рис. 1.
3600 3400 3200 3000 2800
а
О у/
о
о о 0
о ОУ^
= о° о
О д/ лЛ QD
„ЬЛ 0 00 0 . о»4Ь
r = 0,77 p < 0,05
(3)
20 22 24 26 28 30 32 34
GLS
80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
САД
(1)
о о
3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400
0
3600 3400 3200 3000 2800 2600
ф 2400
2200 2000 1800 1600 1400
о а> » о
° ООО о о r = 0,4
о % p < 0,05
GRS
(4)
0 8 °° о О - .......
° ° О О__-- ° о о а ° ' ojL---% 8 в о м Л Л п О Я _ о =
о v Ji wo _ 0 Ol о 0 „ ° ° о О о
о О ° о о о r = 0,49
8 p < 0,05
48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74
ФВ
(2)
14 1
Рис. 1. Корреляционные связи индекса глобальной работы миокарда с САД (1), глобальной конструктивной работы с ФВ (2), глобальной продольной (3) и радиальной деформацией (4)
Обсуждение
Изучение показателей миокардиальной работы для оценки систолической функции ЛЖ давно привлекает внимание кардиологов. Первые исследования работы миокарда были предприняты еще в 1960-е гг. ВгаипуаМ с соавторами, описавшими зависимость ра-
боты миокарда от длины миокардиального волокна и активного напряжения [7]. Но из-за несовершенства аппаратуры того времени провести клиническое неинвазивное исследование миокардиальной работы не представлялось возможным.
Предложенный показатель миокардиальной работы, основанный на анализе зависимости давление - деформация, характеризует взаимосвязь между сократительной и насосной функцией ЛЖ. Работа сердца включает работу по перемещению определенного объема крови против сопротивления, создаваемого за счет давления, и работу по сообщению ускорения этому объему крови. В программном обеспечении Vivid 95 заложен алгоритм вычисления работы, основанный на анализе площади «давление - деформация», предложенный Russell с соавторами, с использованием показателя давления, полученного методом Короткова [4]. Различают конструктивную и потерянную работу. GCW рассчитывается как сумма работ всех сегментов, выполненных во время укорочения волокон в систолу, и отрицательной работы во время удлинения в фазу изоволюметрического расслабления. GWW рассчитывается как сумма отрицательной работы всех сегментов во время удлинения в систолу и положительной работы всех сегментов во время укорочения в диастолу. Также важны показатели эффективности глобальной работы (GWE) и индекс глобальной миокардиальной работы (GWI), который определяется площадью контура на временном промежутке сердечного цикла от закрытия митрального клапана (MVC) до его открытия (MVO).
В проведенном в 2018 г. проспективном многоцентровом исследовании NORRE с участием 226 человек были выявлены достоверные различия показателей эффективности работы миокарда (выше у женщин) и потерянной работы (выше у мужчин) [8]. В настоящем исследовании также было выявлено, что GWE и GCW были выше у женщин, GWI и GWW - у мужчин, но достоверных различий получено не было.
При отсутствии выраженной связи между показателями работы миокарда с полом и возрастом обнаружилась явная связь между миокардиальной работой и САД, что также согласуется с данными крупного исследования NORRE [8].
Одной из основных задач нашего исследования являлось выявление диагностически значимых корреляционных взаимосвязей показателей миокардиальной работы с эхокардиографическими параметрами, характеризующими как систолическую, так и диастолическую функцию ЛЖ.
Показатели миокардиальной работы достоверно не коррелируют с параметрами диастолической функции ЛЖ, при этом имеют отчетливые связи с систолической функцией ЛЖ. Анализ взаимосвязей параметров миокардиальной работы с ФВ ЛЖ показал умеренные значения индекса корреляции с GCW и GWI, отсутствие связи с GWW, что объясняется минимальным объемом потерянной работы у здоровых лиц. Таким образом, на временном промежутке сердечного цикла от MVC до MVO у здоровых лиц миокар-диальная работа определяется ее конструктивной составляющей.
Наибольшие показатели коэффициента корреляции имеет взаимоотношение между GCW и GLS и умеренные с другими видами деформаций. Оценка взаимосвязей показателей миокардиальной работы с циркулярной и радиальной деформацией показала роль каждого вида стрейна в систолической функции ЛЖ.
Глобальная конструктивная работа, отражающая укорочение кардиомиоцитов во время систолы и их удлинение в диастолу, способствует изгнанию крови из ЛЖ. Достоверные корреляции этого показателя также с иКДО, САД, ДАД позволяют считать его одним из важных интегральных параметров насосной функции ЛЖ.
Индекс глобальной работы, характеризующий всю работу, совершаемую ЛЖ за период времени от закрытия до открытия митрального клапана у здоровых лиц, определяется в основном конструктивной работой, что подтверждают достоверные корреляции с основными эхокардиографическими параметрами.
Потерянная работа, отражающая удлинение кардиомиоцитов во время систолы и их укорочение в фазу изоволюметрического расслабления у здоровых лиц, имеет минимальные значения.
Наши данные подтверждают роль параметров глобальной миокардиальной работы в оценке систолической функции миокарда, в дополнение к традиционным показателям. Кроме того, определение показателей миокардиальной работы позволяет более достоверно оценивать систолическую функцию сердца у пациентов с сердечной недостаточностью с сохраненной ФВ, а также использовать данные показатели в качестве маркера нарушения систолической функции у пациентов из группы риска или на ранних стадиях развития сердечно-сосудистых заболеваний.
Выводы
1. Показатель GWE определяется в основном деформационными характеристиками миокарда и не зависит от объемных параметров ЛЖ.
2. Индекс глобальной работы (GWI) в большей мере определяется продольной деформацией миокарда и в меньшей - объемными параметрами ЛЖ.
3. Глобальная конструктивная работа (GCW) может быть использована в качестве показателя, достоверно отражающего систолическую функцию сердца.
4. Глобальная потерянная работа (GWW) у здоровых лиц имеет минимальные значения и может быть использована в качестве предиктора нарушения систолической функции сердца, а также для ранней диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.
Список литературы
1. Lang R. M., Badano L. P., Mor Avi V., Armstrong A. [et al.]. Recommendations for Cardiac Chamber Quantification by Echocardiography in Adults: An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging// Eur Heart J. Cardiovasc Imaging. 2015. Vol.16. P. 233-271.
2. Nagueh S., Smiseth O., Appleton C. [et al.]. Recommendations for the evaluation of left ventricular diastolic function by echocardiography: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging //J. Am Soc Echocardiogr. 2016. Vol. 29. P. 277-314.
3. Boe Е., Skulstad H., Smiseth O. A. Myocardial work by echocardiography: a novel method ready for clinical testing // Eur Heart J. Cardiovasc Imaging. 2019. Vol.20. P. 18-20.
4. Russell K., Eriksen M., Aaberge L. [et al.]. Assessment of wasted myocardial work: a novel method to quantify energy loss due to uncoordinated left ventricular contractions// Am J. Physiol Heart Circ Physiol. 2013. Vol. 305, № 7. P. 996-1003.
5. Mansour M. J., AlJaroudi W., Mansour L. [et al.]. Value of myocardial work for assessment of myocardial adaptation to increased afterload in patients with high blood pressure at peak exercise// Int. J. Cardiovasc Imaging. 2020. Vol. 36. P. 1647-1656.
6. Минимальный трансторакальный эхокардиографический протокол: рекомендации Евразийской ассоциации специалистов ультразвуковой и функциональной диагностики, 2018. URL: easud.org.>...
7. Браунвальд Е., Росс Дж., Зонненблик Е. Х. Механизмы сокращения сердца в норме и при недостаточности / пер. с англ. М. Г. Пшенниковой. М. : Медицина, 1974. 174 с.
8. Manganaro R., Marchetta S., Dulgheru R. [et al.]. Echocardiographic reference ranges for normal non-invasive myocardial work indices: results from the EACVI NORRE study// Eur Heart J. Cardiovasc Imaging. 2019. Vol. 20. P. 582-590.
Информация об авторах
Галимская Вера Александровна, кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры «Терапия», Пензенский государственный университет.
Бабина Анастасия Вячеславовна, аспирант кафедры «Терапия», Пензенский государственный университет.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
