Метод автоматического количественного акустического анализа в оценке диастолической функции левого желудочка
СтатьиОпубликовано в журнале:
Визуализация в клинике »» N16, Июнь 2000 EVALUATION OF LEFT VENTRICLE DIASTOLIC FUNCTION USING AUTOMATIC ACOUSTIC QUANTIFICATION
В.П. Седов, M.H. Алехин, A.M. Божьев
Sedov V.P., Alekhin M.N., Bozhyev A.M.
Медицинский центр Управления делами Президента Российской Федерации, Москва
Presidential Medical Center, Moscow
Представлены результаты определения скорости изменения объема левого желудочка методом автоматического количественного акустического анализа в реальном масштабе времени у 29 здоровых лиц и 10 больных артериальной гипертонией с признаками диастолической дисфункции левого желудочка. Определены пределы колебаний и средние значения максимальных скоростей увеличения и уменьшения объемов ЛЖ и времени достижения максимальной скорости увеличения объема ЛЖ у здоровых лиц. Установлены корреляционные связи между максимальной объемной скоростью наполнения левого желудочка и временем ее достижения с допплерэхокардиографическими показателями трансмитрального кровотока, характеризующими раннее наполнение левого желудочка. У больных с признаками диастоличсской дисфункции левого желудочка выявлено статистически достоверное уменьшение максимальной объемной скорости наполнения левого желудочка и увеличение времени ее достижения по сравнению со здоровыми.
Automatic real-time acoustic quantification was used to evaluate the rate of changes in left ventricle volume in 29 normal subjects and 10 patients suffering from arterial hypertension with the signs of left ventricle diastolic dysfunction. The range of fluctuations and the mean values of the peak filling rate and the time to the peak filling rate in normal subjects were established. The correlations between the peak filling rate and Doppler indices of transmitral blood flow that mark the early left ventricle filling were delineated. As compared to the normal subjects, the patients with the dias-tolic dysfunction showed a significant decrease in the peak filling rate and a rise in the time to the peak filling rate. ("Визуализация в клинике", 2000, 16:31-34)
Ключевые слова: эхокардиография, количественный акустический анализ, левый желудочек, диастолическая функция.
Key words: echocardiography, acoustic quantification, left ventricle, diastolic function.
Метод автоматического количественного акустического анализа (Acoustic Quantification) позволяет оценивать функцию сердца в реальном масштабе времени. Он основан на автоматическом определении границы между кровью и эндокардом. На основе этого ультразвуковая система обеспечивает автоматический расчет площадей и фракции их изменения или объемов и фракции выброса в каждом сердечном сокращении в реальном масштабе времени. По графику первой производной изменения площадей и объемов в реальном масштабе времени производится расчет максимальных скоростей увеличения и уменьшения площадей и объемов, а также времени достижения максимальной скорости увеличения площади или объема. Скорость максимального увеличения объема левого желудочка (ЛЖ) или наполнения и время достижения максимальной скорости наполнения ЛЖ характеризуют диастолическую функцию ЛЖ и используются при радионуклидной вентрикулографии и вентрикулоангиографии. В эхокардиографической практике для оценки диастолической функции ЛЖ широко применяется допплеровское исследование трансмитрального кровотока. При этом регистрируются линейные скорости диастолического наполнения ЛЖ. Метод автоматического количественного акустического анализа позволяет оценивать объемные скорости наполнения и опорожнения ЛЖ в реальном масштабе времени.
В ряде работ метод автоматического количественного акустического анализа сопоставлялся с допплерэхокардиографической оценкой диастолической функции ЛЖ [3-6] и с радионуклидной вентрикулографией [8]. Однако в доступной нам литературе мы не нашли нормальных значений максимальных скоростей изменения объема ЛЖ и времени достижения максимальной скорости увеличения объема ЛЖ, а также пределов их колебаний.
Целью данной работы явилось определение пределов колебаний и средних значений максимальных скоростей увеличения и уменьшения объемов ЛЖ и времени достижения максимальной скорости увеличения объема ЛЖ у здоровых лиц и их сопоставление с соответствующими показателями у больных с диастолической дисфункцией ЛЖ.
Материал и методы
В исследование включено 39 человек. Из них 29 обследованных (20 мужчин и 9 женщин) в возрасте от 16 до 54 лет (средний возраст 38.4+/-2.2 лет) не предъявляли жалоб, и у них не было выявлено патологии со стороны сердечно-сосудистой системы, в том числе при двухмерной и допплерэхокардиографии. Остальные 10 пациентов (7 мужчин и 3 женщины) в возрасте от 30 до 71 года (средний возраст 59.3+/-3.0 лет) страдали артериальной гипертонией и имели диастолическую дисфункцию ЛЖ по результатам допплерэхокардиографического исследования трансмитрального кровотока (отношение максимальной скорости раннего наполнения к максимальной скорости позднего наполнения у всех больных было менее 1). Больные с неоптимальной визуализацией сердца при эхокардиографическом исследовании, нарушениями локальной и глобальной сократимости ЛЖ, с нарушениями ритма (мерцательная аритмия, частая экстрасистолия, атрио-вентрикулярные блокады II-III степени, выраженная синусовая аритмия) в исследование не включались.
Всем больным проводилось трансторакальное эхокардиографическое исследование на аппарате "Sonos 2500" фирмы Hewlett Packard (США), оснащенном датчиками с переменной частотой 2.0-2.5 и 2.7-3.5 МГц. Наряду с общепринятыми методиками - одномерной, секторальной эхокардиографией, импульсной, цветовой и постоянноволновой допплерэхокардиографией [2] - проводилось секторальное исследование в режиме автоматического акустического анализа в масштабе реального времени [Intelligent Acoustic Quantification системы "Sonos 2500" фирмы Hewlett Packard (AQi)].
Все параметры наполнения и изгнания ЛЖ определяли с помощью опции автоматического акустического анализа в масштабе реального времени в двухмерном режиме из верхушечного доступа в четырехкамерной позиции. Метод автоматического акустического анализа самостоятельно определяет границы между кровью и тканью в сердце, позволяя вычислять объемы по заданному алгоритму в пределах выбранной исследователем зоны интереса (в данном случае полость ЛЖ). На основе этих данных система позволяет осуществлять мониторинг изменений объема ЛЖ в масштабе реального времени в последовательных сердечных сокращениях, построение кривой изменения объема с расчетом конечных диастолического и систолического объемов и фракции выброса в каждом сердечном сокращении (рис.). Объемы ЛЖ вычислялись методом дисков для одноплановой модели ЛЖ в четырехкамерной проекции [7].
Одновременно проводилось мониторирование первой производной изменения объема ЛЖ с расчетом максимальных скоростей его наполнения (МСН) и изгнания (МСИ), нормализованных по отношению к конечному диастолическому объему ЛЖ, и времени достижения максимальной скорости наполнения (ВМСН). Анализировались средние значения параметров наполнения и изгнания ЛЖ, вычисленные в трех-пяти последовательных сердечных сокращениях.
Рис. Пример определения показателей систолической и диастолической функций левого желудочка методом автоматического акустического количественного анализа в четырехкамерной позиции из верхушечного доступа. А - кривая изменения объема левого желудочка, В - первая производная кривой изменения объема. EDV - конечный диасталический объем, ESV - конечный систолический объем, EF - фракция выброса, PFR - максимальная скорость наполнения, PER - максимальная скорость изгнания, TPFR - время достижения максимальной скорости наполнения.
Fig. Automatic acoustic quantification of left ventricle systolic and diastolic function. Apical four-chamber view. A - left ventricle volume waveform, В - left ventricle dV/dt waveform. EDV - end diastolic volume, ESV - end systolic volume, EF - ejection fraction, PFR - peak filling rate, PER - peak ejection rate, TPFR - time to peak filling rate.
Для исключения влияния ЧСС и условий нагрузки на максимум скорости заполнения использовалось соотношение МСН/МСИ [1]. Время достижения максимальной скорости наполнения соотносилось с продолжительностью сердечного цикла (BMCH/RR) и выражалось в процентах.
Для оценки характера диастолического наполнения ЛЖ у всех обследованных проводилось импульсноволновое допплерэхокардиографическое исследование трансмитрального кровотока в четырехкамерной позиции сердца из верхушечного доступа с положением контрольного объема на уровне концов створок митрального клапана. Определяли следующие параметры диастолической функции ЛЖ: максимальные скорости раннего (Е), позднего (А) наполнения, интеграл скорости раннего (Ei), позднего (Ai) наполнения ЛЖ, время замедления максимальной скорости раннего наполнения (ВЗ). Рассчитывались следующие показатели: отношение максимальной скорости раннего наполнения к максимальной скорости позднего наполнения ЛЖ (Е/А), нормализованная максимальная скорость раннего наполнения (Eн) по формуле: Eн = Е / (Ei+Ai),
фракция позднего наполнения (ФПН) по формуле: ФПН = Е / (Ei+Ai) x 100%,
скорость уменьшения максимальной скорости раннего наполнения как отношение Е/ВЗ.
Статистическую обработку результатов производили с помощью электронных таблиц Excel 7.0 и пакета статистических программ Statistica 4.0. Достоверность различий определяли по критерию t Стьюдента. При корреляционно-регрессионном анализе использовали коэффициент линейной корреляции Пирсона (r).
Результаты и их обсуждение
Пределы колебаний и средние значения показателей изменения объема ЛЖ у здоровых мужчин и женщин, вычисленные методом автоматического акустического анализа, представлены в табл. 1. Ранее приводились только показатели изменения площадей ЛЖ у здоровых лиц, вычисленные методом автоматического акустического анализа [5].
При корреляционном анализе установлена статистически значимая связь между МСН ЛЖ и площадью поверхности тела (r=-0.53), а также нормализованной максимальной скоростью раннего наполнения ЛЖ (r=0.53). Статистически значимая связь была обнаружена между ВМСН и максимальной скоростью раннего наполнения (r= -0.42), а также скоростью уменьшения максимальной скорости раннего наполнения (r=-0.39). Время достижения максимальной скорости наполнения ЛЖ нормализованное к продолжительности сердечного цикла, статистически достоверно коррелировало с интегралом скорости раннего наполнения (Ei) ЛЖ (r=-0.37). Статистически значимых связей между показателями изменения объема ЛЖ в диастолу, полученными методом автоматического акустического анализа, и допплерэхокардиографическими показателями, характеризующими позднее наполнение ЛЖ (А, Аi, Е/А, ФПН), обнаружено нe было. Аналогичные данные приводят N. Angomachalelis et аl. [3] для показателей изменения площади ЛЖ в диастолу, согласно которым максимальная скорость увеличения площади ЛЖ хорошо коррелирует с допплерэхокардиографическим пиком E трансмитрального кровотока (r=0.59).
Таблица 1. Параметры изменения объема левого желудочка, рассчитанные методом автоматического количественного акустического анализа, у здоровых лиц (М+/-m)
| Показатель | Мужчины (n=20) | Женщины (n=9) | р |
| МСН, с-1 разброс значений | 3.68+/-0.14 (2.7-4.9) | 4.25+/-0.17 (3.4-4.7) | <0.05 |
| МСИ, с-1 разброс значений | 3.20+/-0.01 (2.5-3.9) | 3.56+/-0.19 (2.6-4.6) | нд |
| ВМСН, мсек разброс значений | 110.6+/-10.2 (54-216) | 129.3+/-12.8 (50-171) | нд |
| BMCH/RR,% разброс значений | 11.85+/-1.17 (4-22) | 16.00+/-1.9 (6-25) | нд |
| МСН/МСИ разброс значений | 1.15+/-0.08 (0.84-1.59) | 1.11+/-0.11 (0.97-1.5) | нд |
Таблица 2. Параметры изменения объема левого желудочка, рассчитанные методом автоматического количественного акустического анализа, в группе здоровых лиц и у больных с диастолической дисфункцией левого желудочка (М+/-m)
Показатели изменения объема ЛЖ, вычисленные методом автоматического акустического анализа, сравнивались в группах здоровых лиц и больных артериальной гипертонией с признаками диастолической дисфункции ЛЖ и представлены в табл. 2.
| Показатель | Здоровые (n=29) | Больные с диастолической дисфункцией ЛЖ (n=10) | p |
| МСН, с-1 | 3.85+/-0.12 | 3.23+/-0.13 | <0.01 |
| МСИ, с-1 | 3.32+/-0.09 | 3.32+/-0.18 | нд |
| ВМСН, мсек | 116.4+/-8.1 | 179.9+/-26.7 | <0.01 |
| BMCH/RR,% | 13.1+1.0 | 18.3+/-2.9 | <0.05 |
| МСН/МСИ | 1.14+/-0.06 | 0.99+/-0.01 | <0.05 |
Сравниваемые группы были сопоставимы между собой по полу, ЧСС, конечному диастолическому размеру и объему ЛЖ, показателям глобальной сократимости ЛЖ (фракции выброса и степени укорочения передне-заднего размера ЛЖ), но группа больных артериальной гипертонией была достоверно старше (р<0.001) по сравнению со здоровыми. Как видно из табл. 2, все показатели изменения объема ЛЖ в диастолу у больных артериальной гипертонией с признаками диастолической дисфункции ЛЖ достоверно отличались от соответствующих показателей у здоровых лиц. МСИ, отражающая изменение объема в систолу ЛЖ, оказалась практически одинаковой в сравниваемых группах.
Полученные в нашей работе данные о том, что показатели диастолического наполнения ЛЖ, определенные методом автоматического количественного акустического анализа, коррелируют с допплерэхокардиографическими показателями трансмитрального кровотока и позволяют дифференцировать диастолическую дисфункцию ЛЖ, согласуются с мнением большинства исследователей [3-6]. По данным A. Vitarelli et аl. [8], наблюдается высокая корреляция между МСН ЛЖ (r=0.87) и ВМСН ЛЖ (r=0.90), определенными методом автоматического количественного акустического анализа и радио-нуклидной вентрикулографией.
Таким образом, автоматический акустический количественный анализ представляется ценным методом исследования не только у больных с систолической, но и с диастолической дисфункцией ЛЖ, позволяющим неинвазивно в масштабе реального времени определять объемные показатели диастолического наполнения, что было доступно ранее только при применении сложных и дорогостоящих методов исследования.
Выводы
1. Метод автоматического акустического анализа позволяет неинвазивно рассчитывать показатели изменения объема левого желудочка в масштабе реального времени.
2. Максимальная скорость наполнения левого желудочка и время ее достижения коррелируют с допплерэхокардиографическими показателями трансмитрального кровотока, характеризующими раннее наполнение левого желудочка.
3. У больных с признаками диастолической дисфункции левого желудочка наблюдается уменьшение максимальной скорости наполнения левого желудочка и увеличение времени ее достижения.
Литература
1. Глотов М.Н. Диагностика с помощью радионуклидной вентрикулографии диастолической функции левого желудочка у больных гипертонической болезнью и влияние на нее верапамила и каптоприла. Автореф. дисс. канд. мед. наук, М., 1995,23 с.
2. Шиллер Н., Осипов М.А. Клиническая эхокардиография. М., 1993.
3. Angomachalelis N., Hourzamanis A., Vakalis D. et al. Acoustic quantification: new diastolic indices of left ventricular function in hypertension correlation with Doppler echocardiography. Postgrad. Med. J., 1994, 70(Suppl 1): 57-66.
4. Gottlieb S., Keren A., Khoury Z., Stern S. Findings of automatic border detection in subjects with left ventricular diastolic dysfunction by Doppler echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr., 1995, 8(2): 149-61.
5. Hausmann В., Hach Н., Voigt В., Simon R. Echokardiographische On-line-Quantifizierung der links- und rechtsventrikularen Funktion durch automatische Konturerkennung (ABD): Referenzwerte und Reproduzierbarkeit bei gesunden Probanden. Z. KardioL, 1994,83(8): 556-61.
6. Kimball T.R., Witt S.A., Daniels S.R. et al. The role of automatic endocardial edge detection in the evaluation of left ventricular diastolic function in children. J. Am. Soc. Echocardiogr., 1996, 9(1): 18-26.
7. Schiller N.B. et al. Recomendations for quantification of the left ventricle by two-dimensional echocardiography. J. Am. Soc. Echocardiogr., 1989, 2(5): 364.
8. Vitarelli A., Penco M., Ferro-Luzzi M. et al. Assessment of diastolic left ventricular filling by echocardiographic automated border detection and comparison with radionuclide ventriculography. J. Am. Soc. Echocardiogr., 1996, 9(2): 135-46.
Поступила 23.03.99
