Оценка пространственно-временной неоднородности сокращения левого желудочка в норме и после коронарного стентирования

Сложность геометрии и структуры сердца затрудняет оценку его механики. Классическое представление состоит в том, что функция миокарда заключается в сокращении и расслаблении. Сокращение приводит к сужению полости желудочков и изгнанию крови, а расслабление — к расширению и наполнению. F. Torrent-Guasp [9] представил миокард в виде единой мышечной полосы, образующей два спиральных оборота, которые определяют две полости: правую и левую. Широкая часть полосы названа основным или базальным циклом (первый виток спирали), за которой следует более узкая часть, завернутая во второй виток спирали, образующий верхушку сердца. Он назван апикальным циклом.

F. Torrent-Guasp и соавт. [8] описали 4 основных движения во время сокращения миокарда: 1) сужение (компрессия) за счет сокращения левого и правого сегментов базального цикла; 2) укорочение со скручиванием (во время фазы изгнания); 3) удлинение с раскручиванием (декомпрессия); 4) расширение. При этом сужение и укорочение соответствуют систоле и сопровождаются уменьшением объема желудочков, а удлинение соответствует диастоле и сопровождается увеличением объема желудочков. Расширение соответствует периоду диастазиса, во время которого объем желудочков не меняется.

Таким образом, согласно этой теории систола включает две временные фазы: фазу компрессии и фазу изгнания. В первую фазу компрессии происходит поперечное сужение основания желудочкового конуса за счет последовательного сокращения левого и правого сегментов базального цикла. В результате возникает резкое расширение и расслабление верхушки. Верхушка сердца состоит только из субэндокардиальных и субэпикардиальных волокон, которые и формируют «винтовой» ход вокруг центрального туннеля верхушки и обеспечивают основное вращательное движение. Продольное смещение верхушки сердца незначительно в течение всего сердечного цикла. По данным тканевой эхокардиографии (метод тканевого следа), максимальная продольная амплитуда смещения приходится на фиброзное кольцо митрального клапана и превышает 12 мм, наименьшая — в зоне верхушки — не более 2 мм [2].

Апикальный цикл состоит из нисходящего и восходящего сегментов. Первым сокращается нисходящий сегмент, волокна которого преимущественно имеют вертикальное направление. Сокращение нисходящего сегмента соответствует фазе изгнания, при этом совершается два одновременных действия: укорочение длинной оси желудочка и вращение против часовой стрелки основания желудочка. Укорочение нисходящего сегмента вызывает вращение верхушки по часовой стрелке и одновременное удлинение восходящего сегмента с вращением основания сердца против часовой стрелки (феномен «укорочение в одном направлении с одновременным удлинением в другом») [4]. Разница между вращением верхушки и базального отдела левого желудочка (ЛЖ) представляет собой скручивание ЛЖ. В результате происходит сужение верхушки.

Особенностью сокращения восходящих волокон апикального сегмента является начало его сокращения в раннюю диастолу. При этом происходят два одновременных действия: резкое удлинение продольной оси желудочка и вращение по часовой стрелке (раскручивание) основания желудочка.

Скручивание ЛЖ увеличивается с возрастом и при прогрессировании ИБС, а диастолическое раскручивание при этом замедляется. Субэндокардиальные слои миокарда, представленные продольными волокнами, наиболее чувствительны к ишемии вследствие наибольшего влияния на них внутрижелудочкового давления и относительно скудного кровоснабжения этой зоны. В результате нарушение раннего продольного расслабления и замедление раскручивания ЛЖ приводят к увеличению давления наполнения ЛЖ и его диастолической дисфункции, хотя фракция выброса ЛЖ при этом остается нормальной [1].

Цель настоящего исследования — провести анализ пространственно-временной неоднородности сокращения ЛЖ в норме и после коронарного стентирования (КС).

Обследованы 52 пациента (45 (86,5%) мужчин и 7 (13,4%) женщин) с ИБС в возрасте от 31 года до 67 лет (средний возраст 49 лет). Клиническая характеристика больных представлена в табл. 1.

Контрольную группу составила 22 пациента без ИБС (20 мужчин, 2 женщины в возрасте от 20 до 55 лет, средний возраст 31 год), которым с дифференциально-диагностической целью выполнена коронарография (КГ) с вентрикулографией.

При изучении механики сердца проводили двухмерную оценку динамического изменения площади ЛЖ методом трансторакальной эхокардиографии (ЭхоКГ) из апикальной позиции 2 и 4 камер на аппарате VIVID 7 pro (США). Это упрощенная характеристика сокращения, так как ЛЖ представляет собой трехмерный объект.

В первые 3 сут после КС выполняли ЭхоКГ с оценкой функции ЛЖ методом Симпсона и компьютерной постобработкой полученных данных (компьютерная программа USGraph — Ultra Sound Graphics, Т.В. Чумарная и др., 2008).

Компьютерная программа включает обработку изображений ЛЖ с ультразвукового аппарата, полученных методом Симпсона, и методы вычисления показателей региональной кинетики стенок ЛЖ для каждого обследуемого [7]. Для анализа сегментарной кинетики стенок ЛЖ использовали метод секторов, при котором площадь изображения ЛЖ, ограниченная конечным диастолическим контуром, делится на секторы с равными площадями, имеющими вершину в центре масс. Число секторов в нашем исследовании равно 20 (рис. 1).

Кадр с посекторным делением ЛЖ совмещался с каждым последующим кадром в течение сократительного цикла. Относительное изменение площади ЛЖ за систолу ΔS определяли по формуле:

где S — площадь изображения, ΔS — относительное изменение площади за систолу, EDS, ESS — площади конечного диастолического и конечного систолического изображения ЛЖ.

Сегментарную кинетику стенки ЛЖ оценивали при помощи анализа динамики изменения площади S_j соответствующего сектора в течение цикла и определяли по формуле:

где S_j — площадь j-го сектора ЛЖ, ΔS_j — максимальное относительное изменение площади сектора за систолу, EDS_j — конечная диастолическая площадь j-го сектора, ESS_j — конечная систолическая площадь j-го сектора.

Поперечное (радиальное) сокращение ЛЖ отражает степень утолщения миокарда, за счет чего изменяется площадь ЛЖ. Использование метода секторов с равной площадью позволяет оценить вклад каждого региона в глобальную систолу и сравнить значения ΔS_j со средней величиной ΔS.

В качестве количественной характеристики (τ_j) асинхронизма достижения локальной конечной систолы j-го региона по отношению к глобальной систоле использовали отношение времени достижения локальной и глобальной систолы соответственно:

где τ_j — доля времени, занимаемого локальной конечной систолой по отношению к глобальной конечной систоле, t(ESS_j) и t(ESS) — время достижения локальной систолы каждым j сектором и глобальной систолы соответственно.

В качестве количественной оценки степени неоднородности индивидуального сокращения ЛЖ использовали коэффициент вариации регионального изменения площади сектора (CV ΔS_j) и достижения локальной конечной систолы сектора (CVτ_j ) у каждого субъекта (В.С. Мархасин и др., 1994).

Через 6—8 мес после стентирования КГ выполняли повторно. Стеноз стента констатировали при сужении более 50% диаметра сосуда.

Все данные в исследовании представлены как среднее арифметическое ± стандартное отклонение. Статистически значимыми считали различия при p<0,05.

При компьютерной обработке данных ЭхоКГ установлены характерные особенности региональной кинетики стенки ЛЖ в контрольной группе (рис. 2).

При последовательной оценке секторов ЛЖ выявлено, что систолические изменения площадей отдельных секторов статистически значимо различаются. Наибольшие значения изменения площади секторов (ΔS) соответствуют срединным отделам свободной стенки ЛЖ и межжелудочковой перегородки (с 1-го по 8-й сектор и с 12-го по 20-й сектор). Минимальное изменение площади секторов наблюдается в верхушечной области (9—11-й сектор). Таким образом, сжатие основания желудочков за счет последовательного сокращения левого и правого сегментов базального цикла в первую фазу компрессии соответствует максимальному систолическому уменьшению площади ЛЖ в двухмерном режиме.

Средний коэффициент вариации изменения площади сектора (CV ΔS_j) каждого субъекта в группе пациентов статистически значимо отличался от такового в контрольной группе (табл. 2).

Анализируя динамику изменения площади каждого сектора, мы имели возможность оценить также временнýю неоднородность сокращения ЛЖ, используя характеристику τ_j асинхронизма достижения локальной конечной систолы по сравнению с глобальной конечной систолой (см. формулу 3). Дисперсионный анализ τ_j по фактору принадлежности к определенному региону указывает на значимые различия достижения локальной конечной систолы между регионами ЛЖ. Оказалось, что зависимость средних значений τ_j от номера региона также имеет несколько локальных экстремумов и во многом напоминает характер зависимости изменения площади сегмента, только в ее зеркальном отражении (см. рис. 2, серая сплошная линия). Пикам ΔS_j в срединных отделах стенки ЛЖ соответствуют локальные минимумы τ_j<1 и, значит, наиболее раннее завершение локальной систолы этими регионами по сравнению с глобальной конечной систолой. Минимуму ΔS_j в верхушечной области соответствует максимальная величина τ_j>1. Это соответствует положению о том, что во время сжатия основания желудочков в начале систолы происходят расслабление верхушки и более позднее достижение систолы верхушечными сегментами.

Таким образом, проведенный статистический анализ показал неоднородность сокращения сегментов ЛЖ в норме и выявил значимые количественные различия вклада отдельных регионов во время систолы.

Сравнение характеристик пространственно-временной неоднородности сокращения ЛЖ в норме и при ИБС. В четырехкамерной позиции в группе больных ИБС с нормальной или сохраненной фракцией выброса по сравнению с контрольной группой ΔS были статистически значимо ниже. Средний коэффициент вариации (CV ΔS_j ) в группе больных ИБС был статистически значимо выше, чем в контрольной группе, что указывает на существенное увеличение неоднородности при патологии (табл. 2).

Отмечен аналогичный характер зависимости средних величин ΔS_j от номера сектора. В верхушечной области ΔS_j в группе больных ИБС был ниже, чем в контрольной группе. Статистический анализ характеристики (τ_j )асинхронизма достижения локальной конечной систолы по всем 20 секторам в целом не выявил значимых различий между группой больных ИБС и контрольной группой (см. рис. 2, серая пунктирная линия).

Анализ групповых данных пациентов с острым инфарктом миокарда (ОИМ), постинфарктным кардиосклерозом (ПИКС) и стенокардией. При сравнении подгрупп пациентов со стенокардией, ОИМ и ПИКС во всех 3 группах отмечена зависимость средних величин ΔS_j от номера сектора. В верхушечной области ΔS_j в группе больных ИБС был статистически значимо ниже, чем в контрольной группе и не имел значимого различия между подгруппами пациентов (рис. 3).

В подгруппе пациентов с ПИКС выявлено наибольшее число дискинетичных сегментов, которое достигало 7 (с 6-го по 12-й сектор). У 8 (33,3%) пациентов этой подгруппы индивидуальные значения ΔS_j верхушечных секторов были меньше соответствующих средних значений в контрольной группе более чем на 2 стандартных отклонения (5% уровень ошибки) и в 75% случаев сочетались с наличием зон гипокинезии ЛЖ, выявленных при трансторакальной ЭхоКГ.

Коэффициент вариации (CV ΔS_j ) достигал максимальных значений в подгруппе больных с ПИКС по сравнению с контрольной группой и был выше, чем в группе с ОИМ и стенокардией (рис. 4).

В группе с ОИМ отмечено статистически значимое максимальное увеличение показателя (τ_j) асинхронизма достижения локальной конечной систолы по сравнению с контрольной группой, подгруппой больных с ПИКС и стенокардией (рис. 5).

Таким образом, наибольшее число дискинетичных сегментов ЛЖ отмечено в подгруппе пациентов с ПИКС, а максимальный временной асинхронизм сегментов ЛЖ выявлен у пациентов с ОИМ. Кроме того, полученные данные свидетельствуют о преимущественной дискинезии верхушки и позволяют предположить нарушение ее основного вращательного движения.

Повторное обследование через 6—8 мес после КС проведено у 26 пациентов. При выполнении контрольной КГ стеноз стента выявлен у 11 (42%) больных, что сопоставимо с данными литературы [3].

У больных без признаков рестеноза при оценке в динамике статистически значимо уменьшился конечный систолический объем ЛЖ, что свидетельствует об улучшении систолической функции ЛЖ (табл. 3).

1. Нарушение механической функции ЛЖ у оперированных больных с ИБС характеризуется неоднородностью сокращения сегментов ЛЖ преимущественно в подгруппе с ПИКС. Наибольшее число дискинетичных сегментов принадлежит верхушечной области. В этой же подгруппе коэффициент вариации изменения площади сектора достигает наибольшего значения.

2. В подгруппе пациентов с ОИМ отмечен максимальный временной асинхронизм преимущественно верхушечных сегментов ЛЖ.

3. Отсутствие улучшения показателей конечного систолического объема и систолической функции ЛЖ через 6 мес после КС обусловливает необходимость повторной КГ для исключения стеноза стента, в том числе у пациентов без клинических проявлений стенокардии.

4. Использование компьютерной постобработки данных ЭхоКГ дает дополнительную информацию о нарушении механической функции ЛЖ, что особенно важно у больных с нормальной фракцией выброса ЛЖ в отсутствие зон гипокинезии.

Работа поддержана грантами РФФИ (10-04-96075-р_урал_а) и грантом Президиум РАН: Целевая программа фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальная наука — медицине».