CC BY
13ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
М.П.Чмелевский1,2, С.В.Зубарев1, М.А.Буданова1, Т.В.Трешкур1, Д.С.Лебедев1
ВЕРИФИКАЦИЯ ТОЧНОСТИ НЕИНВАЗИВНОГО ЭПИ-ЭНДОКАРДИАЛЬНОГО
ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ СЕРДЦА ПРИ ЛЕВОЖЕЛУДОЧКОВОЙ ЭПИКАРДИАЛЬНОЙ СТИМУЛИРОВАННОЙ ЭКТОПИИ ФГБУ «НМИЦ им. В.А.Алмазова» МЗ РФ, Санкт-Петербург, Россия, 2EP Solutions SA, Yverdon-les-Bains, Switzerland
С целью верификации точности неинвазивного электрофизиологического картирования сердца на основе левожелудочковой эпикардиальной стимулированной эктопии с оценкой качества построения полигональных моделей и подробным анализом совокупного влияния множества различных факторов обследованы 30 больных в возрасте от 46 до 73 лет (медиана 63; 25-75% IQR 57-64).
Ключевые слова: неинвазивное эпи-эндокардиальное электрофизиологическое картирование сердца, обратная задача электрокардиографии, верификация точности, левожелудочковая стимулированная эктопия
To verify accuracy of non-invasive electrophysiological myocardial mapping based on the left ventricular epicardial stimulated ectopy with assessment of the polygonal model quality and detailed analysis of the aggregate effect of a variety of factors, 30 patients aged 46-73 years were assessed (median: 63; IQR: 57-64).
Key words: noninvasive epi-endocardial electrocardiographic imaging, inverse ECG problem, validation of accuracy, left ventricular pacing
Неинвазивный электрокардиографический имид-жинг (noninvasive ECG Imaging) - новая область в электрофизиологии сердца, разработанная для визуализации электрических процессов на основе вычислительной реконструкцию электрограмм (ЭГ) на эпикарде по данным многоканальной регистрации ЭКГ с поверхности тела [1]. При этом для получения данных об анатомии сердца и торса может использоваться мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ) или магнитно-резонансная томография (МРТ) с контрастированием. Однако доступные системы неинвазивного ЭКГ имиджинга имеют существенный недостаток, так как позволяют осуществлять картирование только эпикардиальной поверхности сердца [2-4]. Эндокардиальная поверхность камер сердца, включая межжелудочковую и межпредсердную перегородки, остается недоступной для исследования. Это обстоятельство значительно снижает диагностическую ценность этих систем, так как в клинической электрофизиологической практике большая часть аритмий локализуется в области эндокарда.
Неинвазивное электрофизиологическое картирование сердца (НЭФК) является инновационной методикой, позволяющей осуществлять картирование эндокардиальной и эпикардиальной поверхности сердца за один сердечный цикл [5-7]. Ее использование открывает принципиально новые возможности в диагностике различных аритмий. В ряде отечественных и зарубежных исследований проводилась валидация
точности НЭФК [8-10]. Вместе с тем опубликованные данные представляются неполными из-за отсутствия информации о результатах верификации на эпикардиальной и эндокардиальной поверхности желудочков сердца и анализе влияния совокупности факторов на используемые алгоритмы решения обратной задачи. Целью данной работы явилась верификация точности неинвазивного электрофизиологического картирования сердца на основе левожелудочковой (ЛЖ) эпикардиальной стимулированной эктопии с оценкой качества построения полигональных моделей и подробным анализом совокупного влияния множества различных факторов в рамках одноцентрового слепого поперечного исследования.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследование были включены 30 пациентов с ранее имплантированными устройствами сердечной ресинхронизирующей терапии (СРТ). Предварительно все больные были обследованы на наличие противопоказаний к МСКТ и дали письменное согласие на участие в исследовании. Всем пациентам проводилось НЭФК с использованием системы «Amycard 01C EP LAB» (ООО «Амикард», Россия - EP Solutions SA, Switzerland). Данное одноцентровое слепое поперечное исследование было проведено в соответствии со стандартами надлежащей клинической практики (Good Clinical Practice) и принципами Хельсинской Де-
© Коллектив авторов 2019
Цитировать как: Чмелевский М.П., Зубарев С.В., Буданова М.А., Трешкур Т.В., Лебедев Д.С. Верификация точности неинвазивного эпи-эндокардиального электрофизиологического картирования сердца при левожелудочковой эпикардиальной стимулированной эктопии // Вестник аритмологии, 2019, Том 26, № 1 (95), с. 5-16; DOI: 10.25760^-2019-95-5-16.
кларации и одобрено этическим комитетом при ФГБУ «НМИЦ им. В.А.Алмазова» МЗ РФ.
Регистрация многоканальной поверхностной ЭКГ
Всем пациентам равномерно по всей окружности грудной клетки вертикально накладывалось до 240 поверхностных одноразовых 8-контактных ЭКГ электродов (Fiab, Italy). СРТ система с помощью программатора переводилась на 10 секунд в режим изолированной моно- или биполярной стимуляции с кончика ЛЖ электрода (LV tip) с частотой не более 90 в 1 мин, после чего восстанавливались исходные параметры кардиостимулятора. Параметры амплитуды и длительности стимуляции в каждом случае выбирались индивидуально на основе значений из установленной постоянной программы кардиостимулятора. Критерием эффективности захвата на изолированной ЛЖ стимуляции считалось отсутствие сливных комплексов.
Запись ЭКГ проводилась в положении лежа на спине в течение 30 мин на многоканальном электрокардиографе регистрирующей станции «Amycard 01C EP LAB» с диапазоном регистрируемых частот 0,05250 Гц и частотой дискретизации 1000 Гц при использовании фильтров 35 и 50 Гц.
Мультиспиральная компьютерная томография
После записи многоканальной ЭКГ пациентам в тот же день проводилась МСКТ с контрастированием сердца (ультравист 370, Schering AG, Germany). Выполнялось 2 серии сканирования: торса с захватом всех поверхностных электродов и сердца с ЭКГ синхронизацией (Somatom Definition 128, Siemens AG, Germany). Объем внутривенно вводимого контрастного препарата рассчитывался соответственно весу паци-
ента и не превышал 1,5 мл/кг. Введение контрастного препарата дополнялось болюсом физиологического раствора объемом от 30 до 50 мл. МСКТ проводилась в краниокаудальном направлении при задержке дыхания за несколько сердечных циклов в положении пациента, соответствующем регистрации многоканальной ЭКГ. Реконструкция полученных серий выполнялась с толщиной среза торса 3 мм и сердца 1-3 мм с перекрытием на 10% и матрицей изображения области визуализации 512x512 пикселей. До МСКТ всем пациентам проводилась оценка фильтрационной способности почек на основании расчетной скорости клубочковой фильтрации (по формуле CKD-EPI 2009 с использованием кре-атинина сыворотки крови [11]) и оценка уровня гормонов щитовидной железы. Полученные данные МСКТ и фрагменты ЭКГ изолированной ЛЖ стимуляции продолжительностью 10 секунд импортировались в программное обеспечение «Amycard 01C EP LAB». Обработка данных неинвазивного электрофизиологического картирования Для получения трехмерных воксельных моделей торса и сердца проводилась объемная реконструкция данных МСКТ. На торсе визуализировалось положение поверхностных электродов и осуществлялась привязка к ним многоканальной ЭКГ. Данные МСКТ сердца сегментировались в полуавтоматическом режиме для получения трехмерных анатомических эпи- и эндокарди-альных моделей желудочков сердца, на основе которых проводилось построение треугольных сеток (мешинг) и полигональных моделей (рис. 1). В область кончика ЛЖ электрода, визуализированного на трехмерных воксельных моделях, ставился маркер.
На ЭКГ выделялся фрагмент от конца желудочкового стимула до конца волны T стимулированного QRS
Рис. 1. Сегментация данных МСКТ сердца и построение полигональных эпи-эндокардиальных моделей: а) Axial plane - аксиальная плоскость, б) coronal plane - фронтальная плоскость, в) sagittal plane - сагиттальная плоскость, г) 3D view - трехмерная эпи-эндокардиальная полигональная модель желудочков сердца.
комплекса. На полученных трехмерных полигональных моделях проводилась реконструкция униполярных ЭГ и изопотенциальных карт на эпи- и эндокардиальной поверхности желудочков сердца с использованием итерационного алгоритма регуляризации Тихонова [12].
Зона ранней активации миокарда определялась на изопотенциальных картах с точностью до 1 мс как область наиболее раннего устойчивого отрицательного потенциала, концентрически распространяющаяся по поверхности сердца и соответствующая прорыву возбуждения на эпикардиальную и/или эндокардиальную поверхности сердца. Центры этих областей также отмечались маркером. Далее измерялось геодезическое расстояние (по поверхности) от кончика ЛЖ электрода
Рис. 2. Полигональные модели сердца: а - эпикарди-альная модель (epi model) желудочков, вид сзади (PA projection); б - эпи-эндокардиальная модель (epi-endo model) желудочков, вид сбоку (PA-LLprojection). LV-левый желудочек, RV- правый желудочек, RVOT-выводной отдел правого желудочка, Ao - аорта.
ft
^^^ I
il
Рис. 3. Измерение толщины стенки ЛЖ на двухмерных срезах МСКТ (а) и на полигональной модели сердца (б).
до центра зоны ранней активации (точность) на эпи-кардиальной (epi model) модели и на эпикарде эпи-эндокардиальной полигональной модели (epi epi-endo model). Общий вид использованных для расчетов эпи-кардиальных и эпи-эндокардиальных моделей представлен на рис. 2. Кроме того, измерялось евклидово расстояние (по прямой) на эндокарде эпи-эндокарди-альной полигональной модели (endo epi-endo model), между зонами ранней активации и время эпи-эндо-кардиального проведения возбуждения. Также оценивалась форма униполярных ЭГ в области зон ранней активации.
Дополнительно проводился анализ качества построения полигональных моделей на основе сопоставления с данными МСКТ. На двухмерных срезах в области локализации ЛЖ электрода измерялась толщина стенки и сопоставлялась с толщиной стенки полигональной модели ЛЖ в этой же точке (рис. 3).
Статистический анализ
Для оценки характера распределения полученных данных и поиска экстремальных значений и выбросов среди количественных показателей точности НЭФК проводился предварительный разведочный анализ. Для выявления выбросов использовался двусторонний тест Граббса, обобщенный критерий экстремального стьюдентизированного отклонения (ESD) и тест Тью-ки с визуальной оценкой значений на диаграммах размаха. Оценка характера распределения полученных в исследовании данных проводилась с использованием гистограмм и нормальных вероятностных графиков, а также с помощью критерия Шапиро-Уилка в модификации Ройстона и обобщенного теста Д'Агостино-Пирсона. Исходно значения p<0,05 принимались статистически значимыми.
После оценки исходных значений и полученных предварительных результатов проводился основной анализ данных. Клинические данные пациентов, параметры МСКТ и стимуляции ЛЖ, а также значения, характеризующие точность НЭФК были представлены с помощью описательной статистики. Все полученные данные значимо отличались от нормального распределения, в связи с чем количественные переменные были представлены в виде медианы с минимальным и максимальным значениями и/или 25-75% квартальными значениями (IQR), а категориальные данные - в виде абсолютных значений и процентов. Также для сравнения с результатами других исследований непрерывные количественные данные, характеризующие точность НЭФК, были представлены в виде средних значений и стандартных отклонений (SD). Кроме того, для обеспечения робастности описываемых значений точности НЭФК, а также для дополнительного анализа наличия возможных выбросов и их потенциального влияния на результаты исследования вычислялись усеченное и винзоризованное средние.
Для сравнения значений точности, полученных на эпикардиальных и эпи-эндокардиальных моделях, использовался тест знаковых рангов Уилкоксона. Для визуальной оценки характеристик изменчивости сравниваемых значений точности на разных моделях строились одномерные (box&whickers plot) и двумерные
а
б
диаграммы размаха Тьюки (bag plot) и катетеризованные гистограммы. Оценка качества построения полигональных моделей на основе сопоставления с данными МСКТ проводилась по методу Блэнда-Альтмана.
Для оценки различий между двумя независимыми группами (клинических характеристик, параметров МСКТ и стимуляции) использовался U критерий Ман-на-Уитни c оценкой точно рассчитанного удвоенного значения p односторонней вероятности соответствующей U статистики. Для оценки различий между тремя и более независимыми группами проводился непараметрический однофакторный дисперсионный (one-way ANOVA) анализ с использованием рангового критерия Краскела-Уоллиса. Для категориальных данных проводилась кросстабуляция и анализ полученных двувхо-довых таблиц сопряженности с расчетом точного критерия Фишера и критерия х2 Пирсона (с поправкой Йетса в случае малого (менее 10) числа наблюдений в ячейках).
Анализ зависимости между количественными переменными проводился с использованием коэффициента ранговой корреляции Спирмена (r) и с помощью линейного регрессионного анализа с последующей визуальной оценкой полученных диаграмм рассеяния.
С целью анализа множественных связей между значениями точности и предполагаемыми зависимыми факторами, а также для оценки степени их совокупного влияния на точность НЭФК проводился многомерный анализ данных. Модели обобщенного линейного дискриминантного анализа использовались для поиска и отбора переменных, с помощью которых становилось возможным точно распределять пациентов на подгруппы по значениям точности. Построение модели дискриминации проводилось с учетом уровня статистической значимости полученных функций классификации и предположением соответствия априорных вероятностей пропорциональным объемам совокупностей в исследуемых группах. Отобранные переменные использовались для дальнейшего анализа связей и поиска зависимостей со значениями точности с помощью пошагового множественного линейного регрессионного анализа. Построение моделей регрессии проводилось с использованием оценки статистического уровня значимости для каждой входящей переменной с учетом предварительной проверки отсутствия их избыточности. Для оценки наличия мультиколлинеарности проводился расчет частных корреляций между переменными, а оценка и интерпретация полученных уравнений регрессии проводилась с учетом уровня их статистической значимости
и последующим построением двумерных диаграмм рассеяния. Оценка адекватности построенных моделей проводилась на основании дисперсионного анализа уравнений регрессии, оценки коэффициентов детерминации, F-статистики Фишера и скорректированных коэффициентов множественной корреляции. Проверка моделей на наличие гетероскедатичности проводилась с помощью теста ранговой корреляции Спирмена. Также после построения уравнений множественной регрессии проводился анализ остатков в виде оценки характера их распределения с помощью нормальных вероятностных графиков и критерия Шапиро-Уилка и проверки их независимости с помощью статистики Дарбина-Уотсона. Дополнительно проводилось нелинейное оценивание с дальнейшей подробной оценкой
Таблица 1.
Основные клинические характеристики исследуемой группы пациентов
Характеристика Значение
Пол [м], п (%) 23 (76,7)
Возраст [лет] 63 (46; 57-64; 73)
ИБС, п (%) 22 (73,3)
11/111 ФК ХСН ]ЧГУНА, п (%) 20 (66,7)/10 (33,3)
ИМ, п (%) 17 (56,7)
Персистирующая форма ФП, п (%) 7 (23,3)
Пароксизмальная форма ФП, п (%) 5 (16,7)
СР во время исследования, п (%) 24 (80)
ФВ ЛЖ, (%) 31,5 (20; 25-38; 55)
ПБЛНПГ, п (%) 24 (80)
Значения представлены как медиана (мин; 25-75%; макс) или как число - п (%). ФК ХСН - функциональный класс хронической сердечной недостаточности; ИМ - инфаркт миокарда; ФВ ЛЖ - фракция выброса левого желудочка; СР - синусовый ритм; ФП - фибрилляция предсердий; ПБЛНПГ - полная блокада левой ножки пучка Гиса.
Таблица 2.
Основные показатели точности НЭФК
Характеристика точности, мм Эпикардиальная модель Эпи-эндокардиальная модель
Эпикардиальная поверхность Эндокардиальная поверхность
% (n) случаев <5 27,6% (8) 17,2% (5) 3,4% (1)
% (n) случаев >5 и <10 41,4% (12) 20,7% (6) 31,0% (9)
% (n) случаев <10 69,0% (20) 37,9% (11) 34,5% (10)
% (n) случаев >10 31,0% (9) 62,1% (18) 65,5% (19)
Среднее(m) 9 12 15
СО (SD) 6 5 11
Медиана (M) 7 11 13
Нижний квартиль (25%) 5 9 10
Верхний квартиль (75%) 11 16 18
Минимум (min) 2 3 1
Максимум (max) 25 21 62
где СО - стандартное отклонение
адекватности построенных моделей множественной нелинейной регрессии и сопоставлением с предварительно полученными линейными моделями.
Окончательно, значения p <0,01 принимались статистически значимыми согласно поправке Бонферрони для коррекции полученных значений на множественное тестирование. Полный статистический анализ был проведен с использованием статистических программ Statistica v. 12 (Statsoft Inc., USA), SPSS v.23 (IBM Corp., USA) и MedCalc Statistical Software v.18.5 (MedCalc Software bvba, Ostend, Belgium).
Все данные были проанализированы и представлены согласно международным рекомендациям по проведению, описанию, редактированию и публикации результатов научной работы в биомедицинских журналах [13; 14], а также в соответствии с рекомендациями по описанию и составлению отчетов о наблюдательных исследованиях
[15; 16].
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Клинические характеристики исследованной группы пациентов Возраст пациентов составил от 46 до 73 лет (медиана 63; 25-75% IQR 57-64), из них 23 мужчины (76,7%). Среди них: 22 (73,3%) были с ишемической болезнью сердца, 17 (56,7%) - после перенесенного инфаркта миокарда (ИМ), 10 (33,3%) - с хронической сердечной недостаточностью III функционального класса (NYHA) и у остальных - II класса. У 24 (80%) пациентов во время исследования зарегистрирован синусовый ритм, у остальных - фибрилляция предсердий. Так же у 24 (80%) пациентов регистрировалась ЭКГ в виде полной блокады левой ножки пучка Гиса (ЛНПГ), из них 14 (58,3%) после ИМ. Число пациентов после ИМ среди мужчин составило 60,9% (14/23), среди женщин - 42,9% (3/7).
Рис. 4. Гистограммы распределения значений точности НЭФК. По оси X - расстояние от точки стимуляции до зоны ранней активации (distance), по оси Y- количество (N) наблюдений (cases). Слева (а, в, д) - гистограммы точности НЭФК, справа (б, г, е) - кумулятивные гистограммы, показывающие накопленный процент случаев (Y) для определенного значения точности (X); а, б - эпикардиальная модель; в, г - эпикард эпи-эндокардиальной модели; д, е - эндокард эпи-эндокардиальной модели желудочков.
Рис. 5. Диаграммы размаха Тьюки значений точности НЭФК: а - сравнение значений точности на эпи-кардиальной модели (epi model) и эпикарде эпи-эндокардиальной модели (epi epi-endo model); б - сравнение значений точности на эпикарде (epi epi-endo model) и эндокарде эпи-эндокардиальной модели (endo epi-endo model). По оси X - вид модели, по оси Y- расстояние от точки стимуляции до зоны ранней активации (distance). Двумерная диаграмма размаха Тьюки (bagplot) значений точности НЭФК (с). По оси X - значения точности НЭФК на эпикардиальной модели (epi-model distance), по оси Y- значения точности НЭФК на эпикарде эпи-эндокардиальной модели (epi epi-endomodel distance). Темно-серый цвет (bag) - 50% значений точности, светло-серый цвет (fence) - 75% значений точности. Сases - случаи, outliers - выбросы и экстремальные значения, median - двумерная медиана Тьюки. Форма диаграммы показывает асимметрию распределения значений, направление - корреляционную связь.
Из всех пациентов с ишемической болезнью сердца 68,2% (15/22) были с синусовым ритмом. При этом в исследуемой группе статически значимых различий по всем проанализированным клиническим характеристикам обнаружено не было. Основные клинические параметры исследованной группы пациентов представлены в табл. 1.
Предварительный разведочный анализ
При исследовании точности НЭФК среди 30 пациентов среднее значение (SD) точности составило 10 (9) мм для эпи-модели, 13 (8) мм - для эпикарда и 16 (12) - эндокарда эпиэндо-модели. При этом было обнаружено 3 значения у одного пациента, диагностированные как возможные выбросы - 47 мм на эпи-модели, 47 и 43 мм соответственно на эпикарде и эндокарде эпи-эндокардиальной модели (р<0,001). Усеченное и винзоризованное средние значений точности НЭФК составили 9 мм, 12 мм и 14 мм, а медианы 8 мм, 12 мм и 13 мм, соответственно. Вследствие отсутствия априорных данных о возможных характеристиках точности НЭФК в исследуемой группе пациентов, а также информации, позволяющей заранее точно оценить наличие ошибки при сборе исходной информации во время проведении исследования у данного пациента, было принято решение исключить его из дальнейшего совместного с общей группой анализа.
Точность НЭФК на эпи- и эндокардиальных
моделях
Среднее значение (SD) точности составило 9 (6) мм для эпикардиальной модели, 12 (5) мм - для эпикарда и 15 (11) - эндокарда эпи-эндокардиальной модели, медиана (25-75% - 7 (5-11) мм, 11 (9-16) мм и 13 (10-18) мм, соответственно. При этом 69,0% (20/29) случаев на эпи- и 37,9% (11/29) случаев на эпи-эндокардиальных моделях показали значения менее 10 мм, а 31,0% (9/29) и 62,1% (18/29) - более 10 мм, соответственно. Основные значения, характеризующие точность НЭФК, представлены в табл. 2. Гистограммы распределения всех полученных значений показаны на рис. 4.
Из всех 69,0% (20/29) случаев со значениями на эпи-моделях менее 10 мм 50,0% (10/20) имели значения также менее 10 мм и на эпи-эндокардиальных моделях, тогда как из 31,0% (9/29) всех случаев со значениями более 10 мм на эпи-моделях 88,9% (8/9) составляли менее 10 мм на эпи-эндокардиальных моделях. Сопоставление точности НЭФК на эпи- и эпиэндо-моделях показало наличие статистически значимого различия (р=0,007), тогда как между эпикардом и эндокардом эпи-эндокардиальных моделей значимых различий не было выявлено (р=0,038) (рис. 5а,б).
При измерении времени эпи-эндокардиальной задержки медиана (мин; 25-75% IQR; макс) составила 5 (0; 2-8; 21) мс, а расстояние между зонами ранней активации - 12 (2; 9-16; 26) мм при отсутствии статистически значимой корреляции (р=0,322) между этими параметрами.
Корреляция между значениями точности на эпи-кардиальных поверхностях эпи- и эпи-эндокардиаль-ных моделей составила 0,56 (р=0,001). Диаграмма рассеяния значений точности и их взаимосвязь показаны
на рис. 5в. Линейный регрессионный анализ показал наличие статистически значимой связи между значениями точности на разных моделях (р=0,001). Характеристики параметров МСКТ и их влияние на точность картирования Медиана ЧСС (мин-макс) во время проведения МСКТ составила 63 (50-76) в 1 мин, количество срезов торса - 150 (100-660), сердца - 190 (50-660), объем введенного контрастного препарата - 80 (60-100) мл. У 20,7% (6/29) пациентов положение тела при МСКТ, как и при регистрации ЭКГ, было на спине с заведенными за голову руками, у остальных - руки располагались вдоль туловища, при этом у 91,3% (21/23) из них значения точности НЭФК были менее 10 мм, хотя статистически значимого различия обнаружено не было (р=0,694). У 93,1% (27/29) толщина среза торса со-
Рис. 6. Диаграмма Блэнда-Альтмана сопоставления толщины стенки ЛЖ по данным МСКТ и полигональной модели. По оси X - средние значения, по оси Y- разность между парами измерений. Пунктирными линиями обозначены средняя разность (bias) и 95% доверительные интервалы (CL). Сплошными линиями обозначены нулевое значение и средняя разность ± 1,96 SD. Овал серого цвета показывает 95% всех измерений.
Рис. 7. Диаграмма рассеяния точности НЭФК на эпикарде эпи-эндокардиальной модели (ось X) и толщины стенки ЛЖ полигональной модели (ось У). Сплошной линией показан график нелинейной регрессионной зависимости. Овал серого цвета показывает 95% всех измерений.
ставила 3 мм, при этом у 55,2% (16/29) толщина среза сердца составила 1 мм, а у остальных - 3 мм, при этом значимых различий также обнаружено не было. Между значениями точности и параметрами МСКТ не было обнаружено значимых корреляций.
Качество построения полигональных моделей и сопоставление с данными МСКТ При оценке толщины стенки ЛЖ по данным МСКТ медиана (мин-макс) составила 9 (5-17) мм, на полигональной модели - 8 (3-20) мм. Корреляция значений составила 0,5 (p=0,006), при этом значимых различий обнаружено не было (p=0,035). Средняя разница (SD) составила -0,93 (2,6). Диаграмма рассеяния разности и средних значений (Блэнда-Альтмана) представлена на рис. 6. Значимых линейных взаимосвязей между толщиной стенки ЛЖ и значениями точности НЭФК на эпи-эндокардиальных моделях обнаружено не было. Нелинейный регрессионный анализ показал наличие значимой связи между значениями точности и толщины стенки полигональной модели ЛЖ (p <0,001) (рис. 7).
Характеристики имплантированных СРТ устройств, параметров стимуляции и их влияние на точность картирования У 65,5% (19/29) пациентов были имплантированы различные СРТ устройства Medtronic, у остальных -Biotronik. Основные параметры устройств и режимов стимуляции представлены в табл. 3. Во всех приборах были разные вектора направления стимуляции: 58,6% (17/29) пациентов - с кончика ЛЖ электрода на спираль ПЖ электрода (LVtip to RVcoil), 27,6% (8/29) - с кончика ЛЖ электрода на кольцо ПЖ электрода (LVtip to RVring), остальные - с кончика ЛЖ электрода на кольцо ЛЖ электрода (LVtip to LVring). Значимых взаимосвязей между параметрами стимуляции и значениями точности НЭФК на эпикардиальных и эпи-эндокардиаль-ных моделях обнаружено не было.
Локализация имплантированного ЛЖ электрода по данным объемной реконструкции МСКТ представлена в табл. 4. Все случаи были разделены на 5 групп согласно локализации ЛЖ электрода в основных анатомических зонах в соответствии с принятыми рекомендациями по сегментации сердца [17]. Значимых взаимосвязей между положением ЛЖ электрода, клиническими характеристиками,
Таблица 3.
Основные параметры стимуляции по данным телеметрии имплантированных СРТ устройств
Характеристика Значение
Время после имплантации [мес] 6 (0; 5-11; 44)
СРТ-Д, п (%) 24 (82,8)
Биполярный ЛЖ электрод, п (%) 22 (75,9)
Биполярная ЛЖ стимуляция, п (%) 21 (72,4)
Амплитуда стимула [мВ] 2,5(1,5; 2-2,8; 5,5)
Длительность стимула [мс] 0,4 (0,4; 0,4-1; 1)
Количество поверхностных электродов, п 200 (148; 178-222; 237)
Значения представлены как медиана (мин; 25-75%; макс) или как число(%)
параметрами стимуляции и точностью НЭФК обнаружено не было.
Влияние иных параметров на точность
картирования
Все основные клинические характеристики исследованной группы были проанализированы и сопоставлены с точностью НЭФК, при этом значимых взаимосвязей между ними и значениями точности обнаружено не было.
Кроме вышеперечисленных параметров были проанализированы количество поверхностных ЭКГ электродов на торсе, длительность и амплитудно-временные характеристики выбранных для анализа фрагментов ЭКГ. Данные параметры представлены в табл. 5. В результате значимых взаимосвязей между ними и значениями точности не было обнаружено.
Многомерный анализ данных
Вследствие отсутствия значимых взаимосвязей между точностью НЭФК и отдельными факторами картирования был проведен многомерный анализ данных. Все исследованные факторы были разбиты на следующие группы: клинические, МСКТ, качество построение трехмерных моделей, характеристики стимуляции и отдельные дополнительные параметры. В результате обобщенного дискриминантного линейного анализа была получена модель, включающая все вышеперечисленные факторы и позволяющая дифференцировать точность НЭФК более и менее 10 мм в 100% случаев. В результате дальнейшего разведочного анализа была получена модель множественной линейной регрессии, в которой точность НЭФК была статистически значимо связана с амплитудой стимуляции ЛЖ электрода (р=0,002). Кроме того, такая же зависимость была получена для модели множественной нелинейной регрессии (р=0,002). Однако при более подробном изучении полученных моделей на соответствие данным с исключением значений выбросов и экстремальных значений статистически значимых взаимосвязей обнаружено не было.
Анализ выбросов значений точности НЭФК
Для изучения экстремальных значений точности НЭФК (43 и 47 мм) обнаруженных у одного пациента были последовательно изучены следующие факторы: качество МСКТ, правильность наложение поверхностных электродов и регистрации многоканальной ЭКГ, качество построения трехмерной эпикардиальной и эпи-эндокардиаль-ной воксельной и полигональной моделей желудочков сердца, параметры стимуляции имплантированного СРТ устройства. В результате было обнаружено, что в данном случае электрод располагался в области срединного сегмента передней стенки ЛЖ, а конфигурация вектора стимуляция была с кончика ЛЖ электрода на кольцо ПЖ электрода (ЦУйр й RVrmg). При этом форма стимулированного QRS шириной 160 мс была нехарактерна для изолированной ЛЖ стимуляции. При изменении вектора стимуляции с кончика ЛЖ электрода на кольцо ЛЖ электрода (ЦУйр й ЦУй^) ширина ком-
плекса QRS составила 230 мс с формой, характерной для изолированной ЛЖ стимуляции.
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Основные результаты
Точность НЭФК на эпикардиальной модели в 69% случаев составила менее 10 мм, в то время как на эпикарде эндокардиальной модели точность менее 14 мм наблюдалась в 70% случаев. В то же время в 90% случаев на эпикардиальной модели точность составила менее 14 мм, а на эпикарде эпи-эндокардиальной модели - менее 19 мм (рис. 4). При этом медиана и IQR находились в пределах 11 мм для эпикардиальной модели и 16 мм для эпикарда эпи-эндокардиальной модели, что показывает достаточную точность НЭФК для неинвазивной диагностики ранней зоны активации фокусных аритмий. Вместе с тем, значения точности на эпикардиальной поверхности разных моделей статистически значимо различались (рис. 5), что может говорить о том, что данный алгоритм решения обратной задачи ЭКГ лучше реконструирует потенциалы на эпикарде, тогда как значения точности на эпикарде и эндокарде эпи-эндокардиальной модели не имели значимых различий (рис. 5). Несмотря на отсутствие значимой корреляции между временем эпи-эндокарди-альной задержки и расстоянием между зонами ранней активации, расчетная средняя скорость проведения возбуждения (2,4 м/с) согласуется с опубликованными литературными данными [18].
Двумерный анализ значений точности на эпикар-диальной поверхности разных моделей (рис. 5) показывает, что основные значения находятся в границах от 5 до 15 мм со смещением в область значений до 1012 мм, тогда как наличие значений более 15 мм более выражено на эпикарде эпи-эндокардиальной модели. Двумерная медиана Тьюки составляет 8,2 мм для эпи-кардиальной модели и 11,3 мм для эпикарда эпи-эндо-кардиальной модели, что также говорит о достаточной точности измерений. При этом корреляционная связь
Локализация ЛЖ электрода по данным объемной рек
между значениями на разных моделях является значимой, но невыраженной (г=0,56), а двумерная диаграмма рассеяния Тьюки (рис. 5) говорит о сомнительной робастности полученной линейной регрессионной связи. Данный факт также косвенно может свидетельствовать о более корректной реконструкции униполярных электрограмм на эпикардиальных моделях, вместе с тем показывая, что используемый алгоритм решения обратной задачи ЭКГ по-разному реконструирует электрограммы на одинаковых поверхностях разных моделей одних и тех же пациентов.
Смещение эндокардиальной области активации от исходной точки стимуляции и от первичной эпи-кардиальной зоны ранней активации на эпи-эндокар-диальных моделях может являться следствием анизотропии проведения волны возбуждения. При этом отсутствие статистически значимых различий между значениями точности на эпикарде и эндокарде может свидетельствовать в пользу необходимости более подробного изучения особенностей эпи-эндокардиального проведения в связи с наличием рубцовых изменений и различных нарушений проводимости.
Влияние различных характеристик
исследованной группы на точность
Отсутствие статистически значимых различий в точности НЭФК по некоторым отдельным клиническим характеристикам, таким как наличие ИМ и полной блокады ЛНПГ у значительной части исследованной группы пациентов, может свидетельствовать о том, что текущий алгоритм реконструкции униполярных электрограмм не учитывает наличие структурных изменений в миокарде. Однако средняя точность НЭФК при этом вполне достаточна для неинвазивной диагностики зоны ранней активации фокусных аритмий.
Анализ параметров МСКТ и их влияния на точность НЭФК показал отсутствие значимых взаимосвязей в исследованной группе, что может говорить о независимости точности реконструкции электрограмм от характеристик визуализации. При этом данный факт также может косвенно говорить о робастности
Таблица 4.
струкции МСКТ
Группа Локализация, стенка ЛЖ Значение, п (%) Локализация, сегмент Значение, п (%)
I нижне-боковая 13 (44,8) нижне-боковой базальный 8 (27,6)
нижне-боковой срединный 3 (10,3)
нижне-боковой базально-срединный 2 (6,9)
II граница передне-боковой и нижне-боковой 9 (31) базальный на границе передне-бокового и нижне-бокового 5 (17,2)
срединный на границе передне-бокового и нижнебокового 1 (3,4)
базально-срединный на границе передне-бокового и нижнебокового 3 (10,3)
III передне-боковая 4 (13,8) передне-боковой базальный 3 (10,3)
передне-боковой срединный 1 (3,4)
IV нижняя 1 (3,4) нижний срединный 1 (3,4)
V передняя 2 (6,9) передний срединный 1 (3,4)
передний базальный 1 (3,4)
используемого алгоритма реконструкции униполярных электрограмм.
Отсутствие значимых различий между значениями точности по характеристикам имплантированных СРТ устройств и параметров стимуляции свидетельствует об их незначимом влиянии на использованный алгоритм реконструкции электрограмм в исследованной группе пациентов, а также косвенно свидетельствует о ва-лидности использования имплантированных СРТ устройств для верификации точности алгоритмов решения обратной задачи ЭКГ. Кроме того, отсутствие значимых различий в точности НЭФК в группах с различной локализацией стимулирующего ЛЖ электрода показывает робастность используемого алгоритма решения обратной задачи ЭКГ для всех анатомических сегментов ЛЖ, за исключением верхушки и перегородки, для которых требуется проведение отдельных исследований.
Качество построения полигональных моделей, использованных для расчета точности НЭФК, можно считать удовлетворительным вследствие отсутствия значимых различий в толщине стенок ЛЖ по сравнению с данными МСКТ. Кроме того, средняя разница (SD) в -0,93 (2,6) мм говорит об отсутствии систематического расхождения, а значение SD 2,6 мм невелико по сравнению со значениями толщины стенки ЛЖ. Эти факты вместе с расположением 95% значений всех измерений в пределах средней разности ±1,96 SD говорят о хорошей согласованности двух методов измерения толщины стенки ЛЖ (рис. 6).
Анализ взаимосвязей между значениями точности и толщины стенки полигональной эпи-эндокар-диальной модели ЛЖ показал наличие статистически значимой нелинейной регрессионной зависимости. Вместе с тем, анализ диаграммы рассеяния говорит о сомнительной робастности полученной модели нелинейной зависимости, что требует дальнейших исследований на большей выборке пациентов (рис. 7).
Отсутствие значимых взаимосвязей между значениями точности и количеством поверхностных ЭКГ электродов на торсе, а также отсутствие различий в точности при разном положении торса и рук пациента во время проведения МСКТ и регистрации ЭКГ, говорит в пользу того, что данные факторы, по-видимому не оказывают значимого влияния на точность, а также косвенно указывает на робастность используемого алгоритма решения обратной задачи ЭКГ. Вместе с тем
Дополнительные параметры исследования: количество поверхностных ЭКГ электродов на торсе, длительность и амплитудно-временные характеристики выбранных для анализа фрагментов ЭКГ
Характеристика Значение
Количество поверхностных электродов, п 200 (148; 178-222; 237)
Длительность QRS комплекса, мс 227 (170; 205-244; 315)
Амплитуда стимула на ЭКГ во II ст.отв. [мВ] 0,06 (0,004; 0,03-0,13; 0,75)
Длительность стимула во II ст.отв. [мс] 17 (16; 16-18; 20)
Длительность стимул-QRS, мс 24 (17; 21-36; 62)
Значения представлены как медиана (мин; 25-75%; макс)
нельзя исключить тот факт, что количество поверхностных электродов у всех пациентов было заведомо больше необходимо. В виду этого изучение минимального необходимого количества поверхностных электродов представляет собой отдельную задачу и требует дальнейших исследований.
Оценка наличия выбросов и экстремальных значений, проведенная в данном исследовании на предварительном разведочном этапе, показала, что у одного пациента значения точности НЭФК значимо отличались от остальных значений по изучаемой выборке. При подробном анализе данного случая было обнаружено, что форма стимулированного QRS была нехарактерна для изолированной ЛЖ стимуляции, а ширина комплекса QRS составила 160 мс, что с учетом конфигурация вектора стимуляция с кончика ЛЖ электрода на кольцо ПЖ электрода (ЦУйр й RVring) может быть объяснено феноменом катодно-анодной стимуляции [19; 20]. Данное предположение подтверждается фактом уширения комплекса QRS до 230 мс с формой, характерной для изолированной ЛЖ стимуляции, при изменении вектора стимуляции с кончика ЛЖ электрода на кольцо ЛЖ электрода (ЦУйр й ЦУп^). Феномен катодно-анодной стимуляции, по всей видимости, должен учитываться при оптимизации СРТ устройств на основании поверхностной ЭКГ.
Кроме одномерного анализа данных в данном исследовании применялись методы многомерного анализа данных. Необходимость их использования объясняется выраженной разнородностью характеристик изучаемой группы пациентов и возможным наличием сложных внутренних взаимосвязей, которые не могут быть установлены с помощью одномерных методов. Применение обобщенного пошагового дискриминантного анализа позволило построить линейную модель взаимосвязи точности НЭФК и изучаемых групп факторов, выявить наиболее важные из них и оценить степень их влияния на точность. Обнаруженная в процессе множественного линейного и нелинейного регрессионного анализа взаимосвязь точности НЭФК и амплитуды стимуляции ЛЖ электрода показывает наличие сложных внутренних взаимосвязей между используемым алгоритмом решения обратной задачи и характеристиками исследуемой группы. Вместе с тем, исчезновение данной зависимости при исключении экстремальных значений и выбросов из построенной модели свидетельствует о ее низкой робастности. Таким образом, оценка и анализ многомерных взаимосвязей между точностью алгоритма решения обратной задачи и различными характеристиками группы пациентов требует дальнейших исследований, которые позволят более полно и детально изучить и объяснить наблюдаемые факты. Оценка репрезентативности результатов и сравнение с другими исследованиями
Отсутствие статистически значимых различий внутри исследованной группы по клиническим характеристикам, параметрам регистрации ЭКГ,
Таблица 5.
стимуляции и визуализации анатомии сердца в исследованной группе пациентов может свидетельствовать о ее достаточной однородности. Данный факт в свою очередь показывает, что выбранный метод формирования выборки был близок к случайному, что увеличивает репрезентативность данного исследования и уменьшает вероятность систематической ошибки. Учитывая, что достаточная репрезентативность исследования позволяет обобщить полученные результаты на всю генеральную совокупность, можно предположить, что результаты данного исследования корректно и достоверно характеризуют точность используемого алгоритма решения обратной задачи ЭКГ в форме потенциалов.
В целом, для верификации точности неинвазив-ного ЭКГ имиджинга возможно использование нескольких подходов. Один из них заключается в моделировании in silico, например, с помощью виртуальной стимуляции на реалистичных трехмерных объемных моделях желудочков и предсердий сердца с последующим решением прямой и обратной задачи и сравнением результатов с исходными данными. Другой подход -практические исследования на моделях торса-сердца животных в эксперименте in vivo, а также проверка в реальной клинической практике [21]. Клинические верификационные исследования достаточно сложны в связи со значительными ограничениями, однако именно они позволяют справедливо и корректно оценить точность неинвазивного ЭКГ имиджинга.
Данное исследование является первым клиническим исследованием точности НЭФК на эпикарди-альной и эндокардиальной поверхности желудочков сердца, учитывающим качество построения полигональных моделей и возможное влияние других факторов на используемый алгоритм решения обратной задачи ЭКГ. Проведенные ранее клинические и экспериментальные исследования оценивали точность реконструкции только эпикардиальных потенциалов [22-25] или эпи-эндокардиальных активационных карт [26], но не проводили подробный анализ множества факторов и их совокупного влияния на используемые алгоритмы решения обратной задачи, в том числе сравнение эпи- и эндокардиальных моделей и ослепление при анализе данных [8; 9], что могло внести значимую погрешность в результаты.
ОГРАНИЧЕНИЯ ДАННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
В данной работе у каждого пациента проводилась стимуляция только в одной точке ЛЖ (с кончика электрода), что недостаточно для полноценной и корректной оценки точности используемого алгоритма решения обратной задачи во всех анатомических сегментах ЛЖ. Вместе с тем, данная ситуация может компенсироваться различным положением ЛЖ электрода у разных пациентов и учетом этого фактора в данном исследовании.
Для расчета использовался один комплекс QRS стимулированной эктопии, что не позволяет оценить влияние дыхательных движений на точность НЭФК
Отсутствие данных визуализации фиброзных и рубцовых изменений ЛЖ на основе МРТ с отсро-
ченным контрастированием не позволяет корректно оценить влияние этого фактора на точность реконструкции униполярных электрограмм и оценить вносимую им погрешность в алгоритм решения обратной задачи на эпикардиальной и эндокардиаль-ной поверхности.
Данное исследование включило достаточно однородную группу пациентов по изучаемым характеристикам. Однако необходимо отметить, что его репрезентативность не может считаться полноценной до момента получения результатов систематического исследования точности НЭФК, так как результаты проведенного исследования могут сильно зависеть от используемых методов и условий регистрации исходных данных. Кроме того, это может влиять на возможность и обоснованность распространения выявленных взаимозависимостей на всю генеральную совокупность и приводить к необходимости вносить коррективы и ограничения в сферу применимости полученных результатов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Топическая диагностика фокусных аритмий с помощью различных систем инвазивного электроанатомического картирования основана на регистрации электрических потенциалов на поверхности эндокарда или эпикарда. При этом волна возбуждения фокусных аритмий, возникающая в различных участках миокарда, распространяется до эпикардиальной и эндокарди-альной поверхности с разной скоростью, и возникающие зоны прорыва возбуждения чаще всего смещены друг относительно друга на некоторое расстояние. В связи с этим одновременная регистрация зон ранней активации на эпикарде и эндокарде при многофокусных неустойчивых аритмиях является сложной и часто невозможной задачей.
Данное исследование показало возможность НЭФК с достаточной точностью (медиана менее 12 мм) распознавать зону ранней активации стимулированной эпикардиальной левожелудочковой эктопии на эпикардиальных и эпи-эндокардиальных моделях. Учитывая особенности инвазивного электроанатомического картирования, НЭФК может являться в данном случае методикой, позволяющей не только с достаточной точностью оценить расположение всех фокусных источников за счет возможности визуализации ранней зоны активации каждого QRS комплекса (ЬеаМо-Ьеа^), но и оценить глубину залегания источника возбуждения за счет сравнения времени прорыва возбуждения по обе стороны стенки камеры сердца.
Благодарности
Авторы выражают благодарность и искреннюю признательность сотрудникам отделения компьютерной томографии ФГБУ «НМИЦ» и заведующему НИО физиологии кровообращения Андрею Валерьевичу Козленку за помощь в организации и проведении исследований.
Финансирование
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках гранта № 18-29-02036.
ЛИТЕРАТУРА
1. MacLeod R., Brooks D. Recent progress in inverse problems in electrocardiology // IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 1998. 17. № 1. С. 73-83.
2. Ramanathan C., Ghanem R.N., Jia P. et al. Noninvasive electrocardiographic imaging for cardiac electrophysiol-ogy and arrhythmia // Nature medicine. 2004. 10. № 4. С. 422-428.
3. Berger T., Hintringer F., Fischer G. Noninvasive Imaging of Cardiac Electrophysiology // Indian Pacing and Electrophysiology Journal. 2007. 7. № 3. С. 160-165.
4. Seger M., Tilg B., Modre-Osprian R. et al. ECG mapping and imaging of cardiac electrical function // Studies in health technology and informatics. 2003. 95. С. 56-61.
5. Бокерия Л.А., Ревишвили А.Ш., Калинин В.В. и др. Неинвазивное эндокардиальное картирование желудочков сердца на основе решения обратной задачи электрокардиографии // Вестник аритмологии. 2009. № 57. С. 24-28.
6. Bokeriya L.A., Revishvili A.S., Kalinin A.et al. Hardware-Software System for Noninvasive Electrocardiographic Heart Examination Based on Inverse Problem of Electrocardiography // Biomedical Engineering, Translated from Meditsinskaya Tekhnika. 2008. 42. № 6. С. 273279.
7. Чмелевский М.П., Зубарев С.В., Буданова М.А. Не-инвазивное электрофизиологическое картирование в диагностике желудочковых аритмий: от научных исследований к клинической практике // Трансляционная медицина. 2015. 5. № 2. С. 91-103.
8. Ревишвили А.Ш., Калинин В.В., Ляджина О.С., Фетисова Е.А. Верификация новой методики неинвазив-ного электрофизиологического исследования сердца, основанной на решении обратной задачи электрокардиографии // Вестник аритмологии. 2008. № 51. С. 7-13.
9. Revishvili A., Wissner E., Lebedev D. et al Validation of the mapping accuracy of a novel non-invasive epicar-dial and endocardial electrophysiology system // Europace : European pacing, arrhythmias, and cardiac electrophysi-ology : journal of the working groups on cardiac pacing, arrhythmias, and cardiac cellular electrophysiology of the European Society of Cardiology. 2015. 17. № 8. С. 12821288.
10. Зубарев С.В., Чмелевский М.П., Буданова М.А. и др. Совершенствование методики поверхностного не-инвазивного эпи- и эндокардиального картирования при нарушениях внутрижелудочковой проводимости // Вестник аритмологии. 2015. № 80. С. 42-48.
11. KDIGO 2012 Clinical Practice Guideline for the Evaluation and Management of Chronic Kidney Disease // Kidney international supplements. 2013. 3. № 1. С. 163.
12. Denisov A.M., Zakharov E.V., Kalinin A.V., Kalinin V.V. Numerical solution of the inverse electrocardiography problem with the use of the Tikhonov regularization method // Moscow University Computational Mathematics and Cybernetics. 2008. 32. № 2. С. 61-68.
13. International Committee of Medical Journal Editors. Recommendations for the Conduct, Reporting, Editing, and Publication of Scholarly Work in Medical Journals, 2017. URL: http://www.icmje.org/icmje-rec-
ommendations.pdf. 19 c.
14. Lang T.A., Secic M. How to report statistics in medicine: Annotated guidelines for authors, editors, and reviewers / Thomas A. Lang, Michelle Secic. 2-e изд. New York: American College of Physicians, 2006.
15. Elm E. von, Altman D.G., Egger M. et al. The Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology (STROBE) statement: guidelines for reporting observational studies // Epidemiology (Cambridge, Mass.). 2007. 18. № 6. С. 800-804.
16. Vandenbroucke J.P., Elm E. von, Altman D.G. et al. Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology (STROBE): explanation and elaboration // Epidemiology (Cambridge, Mass.). 2007. 18. № 6. С. 805835.
17. Cerqueira M.D., Weissman N.J., Dilsizian V. et al. Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart. A statement for healthcare professionals from the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association // Circulation. 2002. 105. № 4. С. 539-542.
18. Аритмии сердца. Механизмы, диагностика, лечение. Том 1 / Coct. Мандел В.Дж. Москва: Медицина, 1996.
19. Benezet-Mazuecos J., Iglesias J.A., Rubio J.M., Farre J. Anodal Stimulation in Biventricular Pacing: Unrecognized and Misinterpreted Phenomenon // Pacing and clinical electrophysiology : PACE. 2015. 38. № 12. С. 14851488.
20. Wikswo J.P., Lin S.F., Abbas R.A. Virtual electrodes in cardiac tissue: a common mechanism for anodal and cathodal stimulation // Biophysical journal. 1995. 69. № 6. С. 2195-2210.
21. Nash M.P., Pullan A.J. Challenges facing validation of noninvasive electrical imaging of the heart // Annals of noninvasive electrocardiology : the official journal of the International Society for Holter and Noninvasive Electrocardiology, Inc. 2005. 10. № 1. С. 73-82.
22. Barr R.C., Spach M.S. Inverse calculation of QRS-T epicardial potentials from body surface potential distributions for normal and ectopic beats in the intact dog // Circulation research. 1978. 42. № 5. С. 661-675.
23. Bear L.R., LeGrice I.J., Sands G.B. et al. How Accurate Is Inverse Electrocardiographic Mapping? // Circulation: Arrhythmia and Electrophysiology. 2018. 11. № 5. e006108.
24. Cluitmans M., Bonizzi P., Karel J. et al. In Vivo Validation of Electrocardiographic Imaging // JACC: Clinical Electrophysiology. 2017. 3. № 3. С. 232-242.
25. Sapp J.L., Dawoud F., Clements J.C., Horacek B.M. Inverse solution mapping of epicardial potentials: quantitative comparison with epicardial contact mapping // Circulation. Arrhythmia and electrophysiology. 2012. 5. № 5. С. 1001-1009.
26. Oosterhoff P., Meijborg V.M.F., van Dam P.M. et al. Experimental Validation of Noninvasive Epicardial and Endocardial Activation Imaging // Circulation. Arrhythmia and electrophysiology. 2016. 9. № 8. e004104.
ВЕРИФИКАЦИЯ ТОЧНОСТИ НЕИНВАЗИВНОГО ЭПИ-ЭНДОКАРДИАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ СЕРДЦА ПРИ ЛЕВОЖЕЛУДОЧКОВОЙ ЭПИКАРДИАЛЬНОЙ СТИМУЛИРОВАННОЙ ЭКТОПИИ
М.П.Чмелевский, С.В.Зубарев, М.А.Буданова, Т.В.Трешкур, Д.С.Лебедев
Топическая диагностика фокусных аритмий с помощью различных систем инвазивного электроанатомического картирования основана на регистрации электрических потенциалов на поверхности эндокарда или эпикарда. Однако одновременная регистрация зон ранней активации на эпикарде и эндокарде при многофокусных неустойчивых аритмиях является сложной и часто невозможной задачей. Неинвазивное электрофизиологическое картирование сердца (НЭФК) является инновационной методикой, позволяющей осуществлять картирование эн-докардиальной и эпикардиальной поверхности сердца за один сердечный цикл. Целью данной работы явилась верификация точности НЭФК при левожелудочковой (ЛЖ) эпикардиальной стимулированной эктопии с оценкой качества построения полигональных моделей и подробным анализом совокупного влияния множества различных факторов в рамках одноцентрового слепого поперечного исследования.
Материалы и методы. В исследование были включены 30 пациентов с ранее имплантированными устройствами сердечной ресинхронизирующей терапии (СРТ). Всем пациентам проводилось регистрация многоканальной ЭКГ с использованием системы «Amycard 01C EP LAB» (ООО «Амикард», Россия - EP Solutions SA, Switzerland) при изолированной моно- или биполярной эпикардиальной стимуляции с кончика ЛЖ электрода. Для получения трехмерных анатомических моделей сердца проводилась МСКТ с контрастированием и ЭКГ синхронизацией (Somatom Definition 128, Siemens AG, Germany) с последующим построением полигональных эпи- и эпи-эндокардиальных моделей желудочков. Зона ранней активации миокарда определялась на изопотенциальных картах с точностью до 1 мс с последующим измерением расстояний до кончика ЛЖ электрода.
Результаты. Среднее значение (SD) точности составило 9 (6) мм для эпикардиальной модели и 12 (5) мм -для эпикарда эпи-эндокардиальной модели, медиана (25-75% IQR) - 7 (5-11) мм и 11 (9-16) мм, соответственно. Сопоставление точности НЭФК на эпи- и эпиэндо-моделях показало наличие статистически значимого различия (p=0,007). Значимых взаимосвязей между параметрами МСКТ, стимуляции, клиническими характеристиками и значениями точности не было обнаружено.
Выводы. Проведенное исследование является первым клиническим исследованием точности НЭФК на эпикардиальной и эндокардиальной поверхности желудочков сердца, учитывающим качество построения полигональных моделей и возможное влияние разных факторов на используемый алгоритм решения обратной задачи ЭКГ. Данное исследование показало возможность НЭФК с достаточной точностью (медиана менее 12 мм) распознавать зону ранней активации стимулированной левожелудочковой эктопии на эпикардиальных и эпи-эндокар-диальных моделях. Таким образом, это подтверждает принципиальную возможность использования НЭФК для неинвазивной диагностики ранней зоны активации фокусных аритмий в ЛЖ.
VALIDATION OF NONINVASIVE EPI-ENDOCARDIAL ELECTROCARDIOGRAPHIC IMAGING ACCURACY
USING LEFT VENTRICULAR EPICARDIAL PACING
M.Chmelevsky, S.Zubarev, M.Budanova, T.Treshkur, D.Lebedev
Topical diagnosis of focal arrhythmias using different invasive electroanatomic mapping systems is based on the registration of electrical potentials on the endo- or epicardial surface. At the same time, simultaneous registration of early activation zones on both epi- and endocardium remains a challenging task, especially in complex and unstable atrial and ventricular arrhythmias. Noninvasive ElectroCardioGraphic Imaging (ECGI) is a method that allows to electrically map endocardial and epicardial surfaces. The aim of this single-center cross-sectional single-blind study was to evaluate the accuracy of noninvasive ECGI epi-endocardial mapping based on the left ventricular (LV) epicardial pacings in patients with implanted CRT devices.
Methods. 30 patients with previously implanted pacemakers underwent epi-endocardial ECGI mapping using "Amycard 01C EP Lab" system (Amycard LLC, Russia - EP Solutions SA, Switzerland). Multichannel ECG were recorded during left epicardial ventricular pacings followed by torso and ECG-gated cardiac computed tomography. The data obtained from CT was imported into "Amycard 01C EP lab" software in DICOM-format to reconstruct 3D polygonal models of the torso and heart. In this study we consider both epicardial and epi-endocardial 3D models of the heart. Early activation zone was determined from the isopotential maps with 1 ms step followed by geodesic distance measurement between noninvasively reconstructed and the reference pacing site.
Results. The mean (SD) geodesic distance between noninvasively reconstructed and the reference pacing sites was 9 (6) mm for the LV epicardial and 12 (5) for the LV epi-endocardial models, median (25-75% IQR) - 7 (5-11) mm и 11 (9-16) mm respectively. There was a significant difference in accuracy for LV epicardial and epi-endocardial models (p=0,007). At the same time, there were no significant interrelations between cardiac CT, pacing, clinical characteristics and accuracy values.
Conclusions. This is the first clinical study that specifically demonstrates noninvasive epi-endocardial ECGI accuracy considering also the quality of polygon models as well as possible influence of different factors on the utilized inverse ECG problem algorithm. The main finding of this study was that the median accuracy of noninvasive ECGI mapping was 12 mm for the epicardial LV pacing on epi- and endocardial surfaces. Therefore, this study showed sufficient accuracy to use this technology in routine clinical practice for identification of focal arrhythmia sources.
