CC BY
62
особенности СЕГМЕН' диастолической дисфун
И СТруКТурно-ГЕоМЕТрИЧЕСКо1
левого желудочка у детей С сахарным диабетом 1-го типа
УДК 616.379—008.64+616.124.2 Поступила 26.06.2009 г.
Л.В. Казакова, д.м.н., зав. отделением ультразвуковой диагностики1;
Е.И. Карпович, д.м.н., зав. отделением нейрофизиологии2;
Е.Ф. Лукушкина, д.м.н., зав. кафедрой факультетской и поликлинической педиатрии3;
Л.Г. Стронгин, д.м.н., профессор, зав. кафедрой терапии ФОИС3;
А.Ю. Лукушкина, ассистент кафедры терапии ФОИС3
1 Приволжский окружной медицинский центр Росздрава, Н. Новгород;
2 Областная детская клиническая больница, Н. Новгород;
3 Нижегородская государственная медицинская академия, Н. Новгород
Цель исследования — изучение систолической и диастолической дисфункций, включая сегментарные и глобальные диастолические нарушения, в зависимости от геометрических показателей левого желудочка и уровня артериального давления у детей с сахарным диабетом 1-го типа.
Материалы и методы. Обследовано 126 детей с сахарным диабетом 1-го типа: 38 детей с давностью заболевания до 5 лет; 69 детей — 5—10 лет; 19 детей — более 10 лет. Выполнялось эхокардиографическое обследование с расчетом индексов ремоделирования, показателей систолической и диастолической функций. Для оценки сегментарной диастолической дисфункции использовалась методика тканевой визуализации в импульсно-волновом режиме.
Результаты. Поражение сердца у детей с сахарным диабетом 1-го типа характеризовалось развитием гипертрофии левого желудочка по эксцентрическому типу, сопровождающейся ранним появлением сегментарной диастолической дисфункции левого желудочка по типу замедленной релаксации. Одним из наиболее существенных факторов, определяющих нарушения функционирования сердечно-сосудистой системы, является повышение артериального давления, выявляемое при анализе индексированных показателей.
Ключевые слова: эхокардиография, сахарный диабет 1-го типа, диабетическая кардиомиопатия, диастолическая дисфункция.
English
Peculiarities of the left ventricle segmental diastolic dysfunction and structural and geometrical reconstruction in children with a diabetes mellitus of the 1st type
L.V. Kazakova, MD, head of the ultrasonic diagnosis department1;
E.I. Karpovich, MD, head of the neurophysiology department2;
E.F. Lukushkina, MD, head of a faculty and polyclinic pediatrics chair3;
L.G. Strongin, MD, professor, head of a faculty of foreign student education (FFSE) therapy chair3;
A.Yu. Lukushkina, assistant of a FFSE therapy chair3
1 Volga regional medical center of the Ministry of public health of Russia, N. Novgorod;
2 Regional infantile clinical hospital, N. Novgorod;
3 Nizhny Novgorod state medical academy, N. Novgorod
Aim of investigation is a study of the systolic and diastolic dysfunctions, including the segmental and global diastolic disturbances depending on the left ventricle geometrical values and the arterial pressure level in children with a diabetes mellitus of the 1st type.
Для информации: Казакова Лариса Васильевна, тел. моб. +7 951-902-48-43; e-mail: klara200463@inbox.ru.
Materials and methods. 126 children with a diabetes mellitus of the 1st type are examined. 38 children are examined with a disease remoteness of up to 5 years; 69 children — of 5—10 years; 19 children — of more than 10 years. An echocardiographic examination with the restimulation index, systolic and diastolic function value calculation was made. A method of tissue visualization in the impulse and wave mode was used for assessment of a segmental diastolic dysfunction.
Results. The heart lesion in children with a diabetes mellitus of the 1st type was characterized by the left ventricle hypertrophy development according to eccentric type, accompanied by the left ventricle segmental diastolic dysfunction early appearance according to a delayed relaxation type. The arterial pressure increase, revealing at the indexed value analysis, is one of the most substantial factors, defining the cardiovascular system functioning disturbances.
Key words: echocardiography, diabetes mellitus of the 1st type, diabetic cardiomyopathy, diastolic dysfunction.
Актуальная проблема детской кардиологии — изучение изменения работы сердца у детей с сахарным диабетом 1-го типа (СД 1), поскольку развитие специфического поражения сердца является одной из причин высокой смертности больных сахарным диабетом [1—3]. Сердечная недостаточность развивается почти у 80% таких больных [2].
В настоящее время считается, что возникновение и прогрессирование сердечной недостаточности при любом заболевании сердца связано с ремоделированием левого желудочка (ЛЖ), включающим в себя не только процесс гипертрофии миокарда, но и изменение геометрии и функционального состояния ЛЖ [4—6]. В то же время данных об исследовании взаимосвязи геометрии ЛЖ и его функциональных характеристик при диабетических кардиопатиях недостаточно.
Цель исследования — изучение систолической и диастолической дисфункций, включая сегментарные и глобальные диастолические нарушения, в зависимости от геометрических показателей ЛЖ и уровня АД у детей с СД 1.
Материалы и методы. Проведено динамическое исследование 126 детей с СД 1. В качестве группы сравнения обследовано 70 практически здоровых детей и подростков.
Все больные СД 1 на момент осмотра находились в состоянии субкомпенсации или компенсации по показателям суточного гликемического профиля.
Клинико-эхокардиографические характеристики сердца изучены у детей в зависимости от стажа диабета в группах больных: с давностью заболевания до 5 лет — 1-я группа (38 детей); 5—10 лет — 2-я группа (69 детей); более 10 лет — 3-я группа (19 детей).
Клинико-инструментальное исследование включало определение индексированного систолического и диастолического АД (рекомендации National Heart Lung and Blood Institute Report of the Second Task Force on Blood Pressure Control in Children) [7]. Систолическое и диастолическое АД у детей с сахарным диабетом индексировалось путем деления значений на показатели здоровых детей, соответствующие по возрасту и полу 90-му перцентелю [8].
Для ультразвуковой локации использовался аппарат AL0KA-5000 (Япония) с датчиками с частотой сканирования 3,5 и 5 МГц. Исследование проводилось по общепринятой методике в одномерном, двухмерном режимах с использованием доплерэхокардиографии в
постоянно-волновом и импульсном режимах, а также цветового доплеровского картирования.
Изучались следующие показатели, характеризующие морфофункциональное состояние ЛЖ: ФВ — фракция выброса, ФУ — степень укорочения переднезаднего размера ЛЖ, Vcf — скорость циркулярного укорочения волокон миокарда. Ударный объем (УО) вычисляли как произведение площади поперечного сечения аорты на уровне клапанов на интеграл линейной скорости трансаортального потока, минутный объем кровотока (МО) — как произведение УО на ЧСС.
Общее периферическое сопротивление (ОПС) вычисляли по следующей формуле [9]:
ОПС(дин-с-см~5)=АДср-80/МО,
где АДср=АДдиаст+(АДдиаст-АДсист)/3.
Массу миокарда левого желудочка (ММЛЖ) вычисляли по формуле [10]:
ММЛЖ=1,04(ТМЖПд+КДР+ТЗСЛЖд)3-КДРМЗ,6,
где ТМЖПд — толщина межжелудочковой перегородки в диастолу;
КДР — конечно-диастолический размер ЛЖ; ТЗСЛЖд — толщина задней стенки ЛЖ в диастолу.
Рассчитывали следующие нормированные эхокардиографические показатели у детей и подростков [11]:
Индекс КДР/ППТ05, где ППТ05 — площадь поверхности тела;
ИММЛЖ=ММЛЖ/рост27, где ИММЛЖ — индекс ММЛЖ.
Кроме того, рассчитывалось соотношение ММЛЖ/ ППТ. За нормальные у подростков принимались его значения менее 125 г/м2 [12].
Диастолическая функция ЛЖ изучалась по показателям трансмитрального потока, полученного из апикального доступа в проекции четырех камер в режиме импульсной доплерэхокардиографии. Глобальная диастолическая функция ЛЖ оценивалась по общепринятым показателям: пиковой скорости раннего ^Е, см/с) и позднего ^А, см/с) наполнения, а также по соотношению VЕ/VА; времени изоволюмического расслабления — ^Т, времени замедления раннего наполнения ЛЖ — DT.
Для оценки движения продольных волокон миокарда использовалась методика тканевой визуализации в
импульсно-волновом режиме (Pulse wave doppler tissue imaging — PW TDI) в 4-, 3-, 2-камерных проекциях по длинной оси из верхушечного доступа в каждом из 12 сегментов ЛЖ, согласно схеме деления на сегменты, принятой Американской ассоциацией по эхокардиогра-фии, и в 4 точках митрального кольца (у основания заднеперегородочной, боковой, нижней и передней стенок ЛЖ) для расчета глобальной диастолической функции ЛЖ [13].
По окружности базальный и средний отделы ЛЖ делили на следующие сегменты: передние, переднебоковые, заднебоковые, задние, заднеперегородочные и переднеперегородочные. В верхушке сердца выделяли еще 4 сегмента: передний, боковой, задний и переднеперегородочный.
За нарушения сегментарной диастолической функции ЛЖ принимали значения следующих показателей: соотношение пиков миокардиальных скоростей е/а<1,0 и увеличение времени интрамиокардиального изоволю-мического расслабления ivrt>85 мс в одном или более сегментах ЛЖ. В контрольной группе здоровых детей е/а превышал 1,0 и длительность ivrt в каждом сегменте была менее 80 мс.
Для оценки геометрической перестройки ЛЖ у больных вычисляли такие параметры, как индекс относительной толщины стенок (ИОС), меридиональный миокардиальный систолический стресс (МС), характеризующий силу натяжения волокон миокарда на единицу поперечного сечения стенки ЛЖ и являющийся количественным выражением величины постнагрузки ЛЖ [14].
ИОС определялся отношением толщины межжелу-дочковой перегородки (ТМЖП) и задней стенки ЛЖ (ТЗСЛЖ) к конечно-диастолическому размеру (в норме не превышает 0,45):
ИОС=(ТМЖП+ТЗСЛЖ)/КДР;
МС=0,334АЦсист-КСР/ЗСс-[1+(ЗСс/КСР)],
где КСР — конечно-систолический размер ЛЖ;
ЗСс — толщина задней стенки ЛЖ в систолу.
Для выделения геометрических моделей ЛЖ использовалась классификация A. Ganau с соавт. [16]. Концентрическая гипертрофия диагностировалась при наличии гипертрофии ЛЖ и значениях ИОС, более или равных 0,45; эксцентрическая — при выявлении гипертрофии ЛЖ и показателях ИОС менее 0,45. Концентрическое ремоделирование определялось как сочетание показателя ИОС, более или равного 0,45, с нормальными значениями соотношения ММЛЖ/ППТ.
Результаты обрабатывались с помощью пакета программ Statistica 5.0 (StatSoft Inc., USA, 1999). При оценке значимости различий для выборок с нормальным распределением использовался критерий Стьюдента, определяемый путем вычисления средней арифметической, среднего квадратичного отклонения, ошибки средней величины. При оценке качественных различий выборок использовался непараметрический критерий — точный метод Фишера, параметр Вилкоксона.
результаты и обсуждение. Полученные результаты свидетельствовали об изменении функционального со-
стояния сердечно-сосудистой системы у детей с СД 1 уже на начальных этапах заболевания. Одними из первых нарушений выявлялись тахикардия и тенденция к повышению АД, устанавливаемые при оценке индексированного АД. Изменения индексированного АД носили статистически значимый характер (р<0,05) во всех клинических группах и увеличивались с ростом продолжительности заболевания. Так, значения индексированного систолического и диастолического АД составили в 1-й группе — 0,95±0,06 и 0,97±0,13 мм рт. ст; во 2-й — 0,99±0,08 и 0,97±0,11 мм рт. ст.; в 3-й — 1,18±0,06 и 0,98±0,08 мм рт. ст.
Сравнительный анализ выявил рост значений параметров сократимости миокарда с первых лет заболевания. Параметры ФУ, Vcf статистически значимо были повышены уже в 1-й клинической группе детей по сравнению с контрольной (41,6±5,2 и 35,3±4,43; р<0,05 и 1,7±0,2 и 1,2±0,22; р<0,05) и были наибольшими в 3-й группе (43,1±5,3 и 2,1 ±0,3; р<0,05).
У большинства детей с СД 1 глобальная диастолическая функция, определяемая по показателям трансмитрального диастолического потока и PW ТР! митрального кольца, была сохранена. Особенности сегментарных диастолических нарушений с использованием пульсовой PW ТР! у детей с диабетическим поражением сердца изучены в зависимости от структурно-функциональных параметров ЛЖ. Изолированные нарушения регионарной диастолической функции ЛЖ по типу замедленной релаксации в виде е/а<1,0 и м!>80 мс выявлены у детей с СД 1 в 27% случаев: с нормальной геометрией ЛЖ — у 20% (е/а<1,0 — в 1,4±0,54 сегментов, м1>80 мс — в 1,25±0,5 сегментов); с гипертрофией миокарда ЛЖ — у 35% (е/а<1,0 — в 2,28±0,95 сегментов, м1>80 мс — в 1,66±0,81 сегментов — см. рисунок).
Таким образом, диастолические нарушения возникают в ранние сроки, до появления признаков гипертрофии ЛЖ.
Чаще диастолические сегментарные нарушения присутствовали в базальных сегментах: переднебоковом — в 23% наблюдений, заднебоковом — в 16%, переднеперегородочном — в 12%. В средних сегментах диастолические нарушения выявлялись: в переднебоковом — у 18,6%, заднебоковом — у 16%, заднем — у 6%, переднем — у 6% детей.
Дальнейшие изменения миокарда сопровождались прогрессированием диастолических нарушений с замедлением релаксации желудочков. Изменения в показателях диастолической функции по трансмитральному диастолическому потоку можно отнести к начальным нарушениям расслабления ЛЖ. Паттерн нарушенной релаксации ЛЖ характеризовался снижением соотношения VЕ/VА, параметра VЕ диастолического наполнения ЛЖ и, следовательно, увеличением фазы предсердного наполнения без достоверного увеличения ^Т и РТ (табл. 1).
Наибольшие диастолические нарушения наблюдались в группе больных с длительностью СД 1 более 10 лет ^Е — 80,9±12,7 см/с по сравнению с контрольной группой — 96,8±22,2 см/с; р<0,05) и у больных с эксцентрической гипертрофией ЛЖ по сравнению с детьми
Нормальный паттерн диастолической функции по пульсовой PW ТР! (верхний снимок) и паттерн нарушенной релаксации ЛЖ (е/а<1,0) (нижний снимок)
Таблица 1
показатели диастолической функции у детей с СД 1 в зависимости от продолжительности заболевания ^±7)
Показатели 1-я группа, 0-5 лет (п=38) 2-я группа, 5-10 лет (п=69) 3-я группа, более 10 лет (п=19) Контрольная группа (п=69)
VЕ, см/с VА, см/с VЕ/VА ^, мс DT, мс 90,3±14,3 57,3±9,44 1,59±0,34* 84,4±7,3 125,8±26,9 80,5±16,4 56,35±12,8 1,55±0,4* 84,7±8,3 128,2±24,7 80,9±12,7* 54,2±12,8 1,51±0,5* 78,8±9,3 130,1±25,4 96,8±22,2 52,4±14,5 1,79±0,44* 72,6±18,2 121,4±18,9
* — статистически значимые различия между группой больных СД 1 и контрольной группой (р<0,05).
без гипертрофии ^Е^А<1 встречался у 12% детей без гипертрофии ЛЖ и у 24% — с гипертрофией).
Многочисленные факторы, включающие возраст,
ЧСС, пред- и постнагрузку, влияли на процессы расслабления миокарда ЛЖ. У больных СД 1 с увеличением преднагрузки (индексированного КДР/ППТ05) происходило увеличение VЕ и уменьшение МЯТ, РТ. Увеличение постнагрузки (МС, индексированное АДсист) вызывало удлинение ^ЯТ, снижение VЕ/VА, что соответствовало результатам других авторов [17—19]. Выявлена высокая корреляционная зависимость между массой миокарда, ИОС и диастолическим соотношением VЕ/VА (табл. 2).
Диастолическая дисфункция ЛЖ развивалась при сохранении высоких параметров насосной функции ЛЖ.
Эхокардиографическая картина кардиопатий у детей с различным стажем заболевания СД 1 характеризовалась развитием эксцентрической гипертрофии ЛЖ. Незначительная и умеренная эксцентрическая гипертрофия миокарда была обнаружена у 49 из 126 больных (38%), находившихся под наблюдением (табл. 3). С увеличением длительности сахарного диабета морфофункциональные изменения ЛЖ имели неуклонную тенденцию к прогрессированию. По результатам динамического анализа эхоКГ показатели частоты гипертрофии миокарда увеличивались с 21% случаев в группе больных с продолжительностью заболевания СД 1 до 10 лет до 51% — в группе с продолжительностью СД 1 более 10 лет.
Одним из гемодинамических факторов развития эксцентрического типа гипертрофии ЛЖ являлся гиперкинетический тип кровообращения, характеризующийся высокими значениями насосной функции (МО, УО, ФВ); увеличением КДР; снижением ОПС, что приводило к увеличенному наполнению ЛЖ и перегрузке объемом (см. табл. 3). Гиперфункция миокарда выявлялась у детей с продолжительностью заболевания СД 1 более 5 лет.
Индексированное систолическое и диастолическое АД у больных с гипертрофией ЛЖ статистически значимо отличалось от значений у здоровых детей и коррелировало с ММЛЖ (г=0,46; р<0,05). Таким образом, увеличение
////////////////////////////////////////////////////////////////////^^^^
68 СТМ 1 2010 - 1 Л.В. Казакова, Е.И. Карпович, Е.Ф. Лукушкина, Л.Г. Стронгин, А.Ю. Лукушкина
Таблица 2
Корреляционные связи показателей диастолической функции Лж у детей с СД 1 с клинико-функциональными параметрами ф<0,05)
ЧСС ФВ ФУ Сердечный индекс ИОС Индексированное АДсист ММЛЖ/ППТ КДР/ППТ Возраст
VE/VA со со о" 1 -0,33 -0,39 -0,4 -0,33 -0,7 0,42 — —
VA 0,38 0,66 0,65 0,37 0,31 0,36 — 0,56 —
DT — 0,56 -0,21 — — 0,87 — — —
IVRT — -0,83 -0,87 -0,83 — — — -0,47 -0,85
Таблица 3
Клинико-эхокардиографическая характеристика детей с СД 1 с нормальной геометрией Лж и эксцентрической гипертрофией ^±а)
Показатель Нормальная геометрия (n=45) Эксцентрическая гипертрофия (n=49) Контрольная группа (n=43)
Возраст, лет 11,7 ±4,1 13,1 ±4,7 12,9±4,7
ЧСС, уд/мин 87,7±17,7* 90,9±19,1* 75,7±24,9
ММЛЖ/ППТ, г/м2 112,4±24,3 138,1 ±27,9* 98,6±25,2
ИММЛЖ, г/м 18,7±8,8 29,2±7,8* 21,2±6,5
ИОС 0,31±0,06 0,27±0,06 0,26±0,09
Индексированное АДсист, мм рт. ст. 0,92±0,12 0,95±0,09* 0,88±0,07
Индексированное АДдиаст, мм рт. ст. 0,93±0,13 0,95±0,11* 0,74±0,06
КДР/ППТ05, см/м2 4,39±0,97* 3,96±0,96* 3,58±0,86
МО, л/мин 4,1 ±1,2* 4,6±1,1* 3,7±1,03
УО, мл 71,3±18* 77,3±13* 61,4±17,3
Сердечный индекс, л/мин/м2 2,8±0,6 3,2±0,9* 2,5±0,8
ФВ, % 71,7±10,5* 71,1 ±7,95* 66,1 ±5,48
ФУ, % 42,5±13,4* 41,9±11,28* 35,3±4,43
Щ с-1 1,57±0,76* 1,51±0,53* 1,2±0,21
ОПС, динссм-5 1499,6±268,4 1334,4±115,7* 1622,7±217,7
МС, г/см2 87,8±18,9*+ 101,7±19,7* 119,7±23,4
* — различия статистически значимы между группой больных СД 1 и контрольной группой (р<0,05);
+ — между группой больных СД 1 с нормальной геометрией ЛЖ и группой с эксцентрической гипертрофией (р<0,05).
индексированного АД — показателя перегрузки давлением — является одним из ключевых гемодинами-ческих факторов раннего развития гипертрофии ЛЖ у детей с СД 1.
Низкие значения конечно-систолического миокардиального стресса, характерные для детей, больных СД 1, согласуются с данными проведенных ранее исследований [15], показавших снижение миокардиального стресса у пациентов с артериальной гипертензией как проявление оптимального механизма адаптации ЛЖ к перегрузке давлением в ранние сроки заболевания.
Только у четырех пациентов с продолжительностью заболевания более 10 лет глобальная диастолическая функция ЛЖ была нарушена по типу замедленной релаксации (VE/VA — 0,81±0,06; IVRT — 97,2±9,2; DT — 251,2±17,9 по сравнению с контрольной группой: VE/VA — 1,79±0,44, p<0,05; IVRT — 72,6±18,2, p<0,1; DT — 121,4±18,9, p<0,05).
У двух пациентов с СД 1 диагностировалась эксцентрическая гипертрофия ЛЖ с глобальной диастолической дисфункцией ЛЖ, осложняющаяся развитием систолической дисфункции ЛЖ (ФВ=56,4±2,1%).
Динамическое наблюдение за больными позволило выделить следующие эхокардиографические стадии развития диабетической кардиомиопатии: I — повышение сократимости миокарда; II — сегментарная диастолическая дисфункция без структурно-геометрических перестроек ЛЖ; III — сегментарная диастолическая дисфункция ЛЖ с развитием эксцентрической гипертрофии ЛЖ; IV — эксцентрическая гипертрофия ЛЖ с глобальной диастолической дисфункцией ЛЖ при сохранении систолической функции; V — эксцентрическая гипертрофия ЛЖ с глобальной систолической и диастолической дисфункцией ЛЖ.
Заключение. Изменения диастолической функции и структурно-геометрическая перестройка левого желудочка у детей с сахарным диабетом 1-го типа начинаются на ранних стадиях развития заболевания. Одним из наиболее существенных факторов, определяющих нарушения функционирования сердечно-сосудистой системы, является повышение АД, выявляемое при анализе индексированных показателей.
Литература
1. Соколов Е.И. Диабетическое сердце. М: Медицина; 2000; 341 с.
2. Herlitz J., Malmberg K. How to improve the cardiac prognosis for diabetes. Diabetes Care 1999; 22(Suppl 2): B89—B94.
3. Salazar J., Rivas A, Rodriguez M. et al. Left ventricular function determined by Doppler echocardiography in adolescents with type I (insulin-dependent) diabetes mellitus. Acta Cardiol 1994; 49(5): 435—439.
Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю. Сердечно-сосудистый континиум. Журнал Сердечная недостаточность 2002; 3(1): 7—12.
6.
7.
5. Беленков Ю.Н. Ремоделирование левого желудочка: комплексный подход. Журнал Сердечная недостаточность 2002; 4(4): 161—164.
Белов Ю.В., Вараксин В.А. Структурно-геометрические изменения миокарда и особенности центральной гемодинамики при постинфарктном ремоделировании левого желудочка. Кардиология 2003; 1: 19—23. National Heart Lung and Blood Institute Report of the Second Task Force on Blood Pressure Control in Children. Pediatrics 1987; 79: 1—25.
8. Методы исследования физического статуса детей. М: РАМН; 2000.
9. Lutas E.M., Devereux R.B., Reis G. et al. Increased cardiac performance in mild hypertension: left ventricular mechanics. Hypertension 1985; 7: 979.
10. Devereus R.B. Left ventricular geometry, pathophysiology and prognosis. Am J Cardiol 1995; 25: 885—887.
11. Thomas R. Kimbal, Stephen R. Daniels, Philip R. Khoury et al. Cardiovascular Status in Young patients with insulin — dependent diabetes mellitus. Circulation 1994 July; 90(1): 357—361.
12. Васюк Ю.А. Возможности и ограничения эхокардиографического исследования в оценке ремоделирования левого желудочка при ХСН. Журнал Сердечная недостаточность 2003; 4(2): 107—110.
13. Детская ультразвуковая диагностика. Под ред. М.И. Пыкова, К.В. Ватолина. М: Издательский дом Видар; 2001; 278 с.
14. Reichek N., Wilson J., Sutton J.M. et al. Noninvasive determination of left ventricular endsystolic stress: validation of the metod and initial application. Circulation 1982; 65: 99.
15. Ganau A, Devereux R.B., Roman M.J. et al. Pattern of left ventricular hypertrophy and geometric remodeling in essential hypertension. J Am Coll Cardiol 1992; 199: 1550—1555.
