Оценка показателей сократительной функции миокарда у здоровых людей методом Х-Strain

УДК 616.12-008.331.1

В. А. Галимская, И. А. Донченко, В. Э. Олейников

ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ МИОКАРДА У ЗДОРОВЫХ ЛЮДЕЙ МЕТОДОМ Х-STRAIN

Аннотация. Целью исследования явилась оценка продольной, циркулярной и радиальной деформации, а также скорости деформации миокарда левого желудочка у здоровых людей. В исследование было включено 60 здоровых добровольцев. Метод X-Strain имеет достаточно хорошую воспроизводимость. Значения циркулярной и радиальной деформации миокарда существенно не различались на базальном, среднем и апикальном уровнях левого желудочка, однако продольная деформация имела статистическое различие. Циркулярная скорость деформации миокарда не отличалась на всех уровнях. Радиальная и продольная скорости деформации имели достоверные различия.

Ключевые слова: деформация миокарда, скорость деформации миокарда, метод Х-Strain, эхокардиография.

Abstract. The aim of the present investigation is to evaluate the longitudinal, circular and radial strain and strain rate of LV myocardium in healthy people. The study has included 60 healthy volunteers. The X-Strain method has a reasonably good reproducibility. The meanings of circular and radial strain has not been significantly different at basal, middle, and apical ventricular levels, however, the longitudinal strain have had statistical difference. The circular strain rate has not differed at all levels of the LV. Radial and longitudinal strain rate have had significant differences. Key words: myocardial strain, strain rate, method X-Strain, echocardiography.

Введение

Эхокардиографическое (ЭхоКГ) исследование традиционно используется для неинвазивной оценки миокардиальной функции левого желудочка (ЛЖ).

Оценка глобальной и региональной сократимости ЛЖ существенно расширяет возможности определения тактики ведения и методов лечения больных с ишемической болезнью сердца (ИБС). Особую проблему у данной категории больных представляет целесообразность проведения хирургического лечения, т. е. важна неинвазивная диагностика жизнеспособности миокарда. Прогноз для жизни у такого рода больных существенно изменяется в зависимости от наличия жизнеспособного миокарда и избранной тактики ведения - реваскуляризация коронарных артерий или медикаментозная терапия.

Рутинная ЭхоКГ позволяет оценивать региональную сократимость ЛЖ в сравнении с соседними зонами только визуально. Утолщение миокарда и внутреннее движение эндокарда определяется субъективно врачом-исследо-вателем, исходя из собственных впечатлений. Такой качественный подход создает существенные трудности в идентификации областей с незначительным нарушением миокардиальной функции. К числу ограничений методики следует отнести влияние опыта и квалификации специалиста на получение результата [1, 2].

Для преодоления проблемы субъективной оценки в последние годы предложен ряд новых методик анализа локальной функции левого желудочка, связанных с использованием режима тканевого доплера, а также более совре-

менной технологии тканевого следа, позволяющих получить количественные характеристики и объективизировать исследование.

Попытки оценить сократительную способность миокарда с применением тканевого доплера не нашли широкого применения из-за технических проблем - зависимости от угла сканирования, «шумовых помех», низкой чувствительности [3]. Наряду с тканевым доплером существует альтернативная техника, позволяющая анализировать деформационные характеристики миокардиальных волокон, лишенная ограничений присущих тканевому доплеру.

Недавние усовершенствования двумерной эхокардиографии позволили регистрировать тканевые точки и прослеживать эти акустические маркеры от кадра к кадру. Метод известен как «speckle traking», что означает «отслеживание спекловых точек» [4-7].

Мышечная оболочка сердца имеет трехслойное строение и довольно сложную конфигурацию. Субэпикардиальные и субэндокардиальные волокна, ориентированные продольно, во время систолы движутся в противоположные стороны. В субэпикардиальном слое движение происходит в направлении леворукой спирали, в субэндокардиальном - в направлении праворукой спирали. Праворукое спиральное движение субэндокарда присуще и трабекулам ЛЖ. Средний слой миокарда состоит из мощных волокон, сокращающихся циркулярно. Вследствие такой архитектоники сокращение миокарда происходит в трех направлениях: поперечном, продольном и циркулярном. Причем в основании желудочков мышечные волокна расположены спирально -в направление от эпикарда к эндокарду, а в верхушке направленность их противоположная. В связи с этим миокард имеет конфигурацию скрученной мышечной ленты. Большой вклад в сократительную функцию вносят циркулярные и радиальные волокна.

В систолу все сегменты миокарда сокращаются и движутся по направлению к центру тяжести сердца. Наоборот, в диастолу все сегменты движутся от центра тяжести, который в норме расположен в точке, равной 69 % расстояния от переднебокового края аортального клапана до верхушки [2, 8-10].

Оценка деформации и скорости деформации миокарда с помощью новой методики Х-Strain обеспечивает высокий уровень детализации систолической и диастолической функций ЛЖ при обычном эхокардиографическом исследовании, а также стресс-эхокардиографии для определения жизнеспособного миокарда.

Целью настоящего исследования явилась оценка продольной, циркулярной и радиальной деформации, а также скорости деформации миокарда ЛЖ у здоровых людей.

1. Материал и методы исследования

В исследование было включено 60 здоровых добровольцев: 27 мужчин, 33 женщины в возрасте от 19 до 58 лет (32,4 ± 11,9 года) со средней ЧСС 66,4 ± 4,2 уд./мин, САД 118,4 ± 8, ДАД 76,2 ± 5 мм рт. ст.

Перед проведением исследования было получено информированное согласие и одобрение локального этического комитета ПГУ. Всем субъектам проводилось общеклиническое обследование, регистрация ЭКГ в 12 отведениях и трехкратное офисное измерение АД.

Критериями исключения являлись: травмы грудной клетки, врожденные и приобретенные пороки сердца, артериальная гипертензия, любая форма

ИБС, нарушения ритма и проводимости сердца, хронические болезни органов дыхания, сахарный диабет, плохая визуализация эхограммы.

Ультразвуковое исследование сердца выполнялось в положении лежа на левом боку ультразвуковым сканером MyLab90 Esaote (Италия) с синхронизированной ЭКГ от конечностей, мультичастотным датчиком 2,5-3,5 MHz. Регистрировали цифровые сигналы динамического изображения сердца с частотой кадров в диапазоне от 40-64 кадров в секунду, по короткой оси на уровне митрального клапана и папиллярных мышц, из апикальной позиции 5, 4- и 2-камерные изображения. Компьютерный анализ основывался на обработке цифровых видеозаписей сердца с использованием программного обеспечения X-Strain™ Esaote (Италия), которое дает возможность оценивать скорость деформации, продольную, циркулярную эндокардиальную и радиальную деформации миокарда.

Скорость деформации миокарда (strain rate) - это скорость, с которой происходит деформация в единицу времени (с-1) [11]:

SR _ Va - Vb

d

где va и vb - мгновенные значения скорости движения миокарда в точках a и b; расстояние d определяет взаимную удаленность двух точек измерения скорости в определенный момент.

Собственно скорость деформации, так же как и определение деформации, дает возможность оценить степень локальной деформации миокарда.

Региональная деформация (strain) представляет собой безразмерную величину изменения длины cегмента, выраженную в процентах по отношению к его начальной форме. Для сердечной мышцы деформация может быть представлена удлинением или укорочением. Относительное изменение длины и будет являться деформацией, что выражается следующей формулой [11]:

S _ l -!0 _ ^

~ k ~k

где l - мгновенное значение длины; I0 - первоначальное значение длины; А! - изменение длины.

В соответствии с анатомическим строением слоев миокарда различают следующие виды деформации: продольную, циркулярную и радиальную. Продольная и циркулярная деформации представляют собой систолическое укорочение соответствующих миокардиальных волокон и имеют отрицательные значения, а радиальная - систолическое утолщение периферических волокон, характеризуется положительными величинами [10-12].

Для каждого индивидуума выбирали стартовое изображение в конце диастолы с хорошей визуализацией внутрисердечной границы. Границу эндокарда и эпикарда трассировали в виде последовательности точек полуавтоматическим режимом с визуальной коррекцией специалиста. Оценивались показатели деформационных характеристик миокарда в шести сегментах для каждой позиции.

Для каждой точки автоматически вычислялась деформация и ее скорость, показанные в виде векторов (рис. 1), добавленных на двухмерное изображение.

Рис. 1. Парастернальная позиция на уровне митрального клапана. Трассирование эндокардиальной и эпикардиальной границы. Графики эндокардиальной циркулярной деформации и скорости деформации миокарда

Регистрировались значения скорости деформации и деформации миокарда в графическом и цифровом формате. У ряда случайно отобранных лиц проводилось повторное определение показателей, характеризующих деформационные свойства миокарда, одним наблюдателем и между двумя квалифицированными специалистами для оценки воспроизводимости методики. С этой целью определялись показатели у 15 субъектов для всех 16 сегментов левого желудочка, двухкратно с интервалом в 30 дней в одинаковых условиях, на одном ультразвуковом сканере.

Значения деформации и скорости деформации миокарда представлены в виде М ± 5Ю. Воспроизводимость результатов двукратного исследования оценивалась методом вычисления абсолютной разности между соответствующими повторными измерениями как процент от их среднего значения. Сравнительный анализ показателей между группами проводился с помощью параметрического критерия г-Стьюдента, непараметрического критерия Манна-Уитни, теста ЛКОУЛ, с использованием пакета 81ай8йса 6. Статистически значимыми считали отличия прир < 0,05 [13].

2. Результаты исследования и обсуждения

Воспроизводимость результатов при исследовании двумя квалифицированными врачами для циркулярной и продольной эндокардиальной деформации и скорости деформации составила соответственно 93,6 и 94,2 %, для радиальной деформации и скорости деформации - 94,8 % (рис. 2). При парном наблюдении одним специалистом эти показатели составили 96,8; 97 и 97,2 % соответственно.

В один наблюдатель  между наблюдателями

Рис. 2. Воспроизводимость показателей деформации и скорости деформации миокарда

Значения циркулярной деформации в базальных и средних сегментах ЛЖ составляли 24,05 ± 4,76 и 24,89 ± 4,25 %; скорость деформации соответственно 1,66 ± 0,33 и 1,63 ± 0,29 5-1. Показатели циркулярной деформации и скорости деформации на базальном и среднем уровнях внутри групп достоверно не различались (табл. 1).

Таблица 1

Показатели деформации и скорости деформации миокарда ЛЖ

Уровни Продольная деформация, % Продольная скорость деформации, с-1

Б 21,03 ± 3,67 1,69 ± 2,13

С 19,93 ± 2,70 1,32 ± 0,30

А 21,45 ± 4,35 1,75 ± 1,75

Рс-а < 0,017 Рб-с < 0,001; Рс-а < 0,001

Циркулярная деформация, % Циркулярная скорость деформации, с-1

Б 24,05 ± 4,76 1,66 ± 0,33

С 24,89 ± 4,25 1,63 ± 0,29

Р нд нд

Радиальная деформация, % Радиальная скорость деформации, с-1

Б 33,68 ± 8,13 2,32 ± 0,45

С 33,30 ± 6,91 2,12 ± 0,40

А 33,01 ± 8,23 1,91 ± 0,41

Р1нд Рб-а < 0,001; рс-А < 0,001

Примечание. р - достоверность различий между парными выборками; р1 - достоверность различий по тесту АМОУЛ для более чем двух переменных; рБ-С, рБ-А, рС-А - достоверность различия между соответствующими уровнями ЛЖ; нд - различия недостоверны.

Продольная деформация имела следующие значения: в базальных сегментах 21,03 ± 3,67, в средних 19,93 ± 2,70 %, в апикальных 21,45 ± 4,35; скорости деформации: 1,69 ± 2,13; 1,32 ± 0,30; 1,75 ± 1,75 5-1 соответственно. Продольная деформация на разных уровнях ЛЖ различалась достоверно (р < 0,017). Причем в апикальных сегментах этот показатель был максимальным. Скорость деформации на базальном, среднем и апикальном уровнях также имела статистическое различие (табл. 1). Максимальные значения отмечались на апикальном уровне.

Радиальная деформация в базальных сегментах имела значения 33,68 ± ± 8,13 %, в средних 33,30 ± 6,91 % и апикальных сегментах 33,01 ± 8,23 %, скорости деформации: 2,32 ± 0,45; 2,12 ± 0,40; 1,91 ± 0,41 5-1 соответственно. Для значений радиальной деформации на отдельных уровнях ЛЖ не было получено достоверных различий (р < 0,7). Скорость радиальной деформации на базальном, среднем и апикальном уровнях достоверно отличалась (табл. 1).

Х^гат - программное обеспечение для исследования и количественного определения локальной и глобальной миокардиальной функции [8, 14, 15]. Достоинства данного метода определяются способностью дифференцировать активные и пассивные движения сегментов миокарда и оценивать такие компоненты миокардиальной функции, как продольное и циркулярное укорочение, в меньшей степени поддающиеся визуальному анализу. Это позволяет всесторонне исследовать инотропную функцию сердца, что дает веские основания предполагать спектр потенциальных клинических применений методики [16].

Метод оценки деформационных характеристик миокарда отличается достаточно хорошей воспроизводимостью между наблюдателями и при парном исследовании одним наблюдателем, что подтверждает результаты других авторов [17].

В целом деформация миокарда характеризовалась однородностью на всех трех уровнях ЛЖ: базальном, среднем и апикальном. Циркулярная скорость деформации миокарда не отличалась в базальном и среднем отделах, вероятно, за счет однородного строения циркулярного слоя миокарда в соответствующих отделах. Продольная и радиальная скорости деформации статистически различались на разных уровнях ЛЖ, и наиболее высокая скорость отмечалась в базальных отделах, что можно объяснить особенностями хода мышечных волокон ЛЖ [5, 8, 14].

Определение деформации миокарда и скорости деформации дает возможность кардиологам на ранней стадии обнаруживать ухудшение контрак-тильной способности миокарда. Независимость технологии от угла сканирования позволяет оценивать движения волокон миокарда во всех направлениях: продольном, циркулярном и радиальном [4, 7, 8].

Метод оценки деформации и скорости деформации миокарда ЛЖ Х^гат является новым способом, который позволяет быстро и полно оценить контрактильную способность ЛЖ [18].

Заключение

1. Метод Х81хат имеет достаточно хорошую воспроизводимость при парном исследовании одного наблюдателя и между наблюдателями.

2. Значения циркулярной и радиальной деформации миокарда существенно не различались на базальном, среднем и апикальном уровнях ЛЖ, однако продольная деформация имела статистическое различие (р < 0,017).

3. Циркулярная скорость деформации миокарда не отличалась на всех уровнях ЛЖ. Радиальная и продольная скорость деформации имели достоверные различия на разных уровнях ЛЖ. Максимальные значения для радиальной скорости деформации наблюдались на базальном уровне, а для продольной - на апикальном.

Список литературы

1. Perk, G. From Technical Considerations to Clinical Applications. Non-Doppler Twodimensional Strain Imaging by Echocardiography / Perk G. et al. // J. Am. Soc. Echocardiography. - 2007. -V. 20. - P. 234-243.

2. Алехин, М. Н. Тканевой доплер в клинической эхокардиографии / М. Н. Алехин - М., 2006. - С. 5-10.

3. Stora, C. Effect of Angular Error on Tissue Doppler Velocities and Strain / C. Stora, P. Aberg, B. Lind, L. A. Brodin // Echocardiography. - 2003. - V. 20. - P. 581-587.

4. Stefani, L. Two-dimensional tracking and TDI are consistent methods for evaluating myocardial longitudinal peak strain in left and right ventricle basal segments in athlete / Stefani L. et al. // Cardiovascular Ultrasound. - 2007. - V. 5:7. - P. 1-8.

5. Dandel, M. Echocardiographic strain and strain rate imaging-clinical applications / M. Dandel, R. Hetzer // Int. J. Cardiol. - 2009. - V. 132. - P. 11-24.

6. Castro, P. L. Potential pitfalls of strain rate imaging: angle dependency / P. L. Castro et al. // Biomed Sci. Instrum. - 2000. - V. 36. - P. 197-202.

7. Sitia, S. Speckle tracking echocardiography: A new approach to myocardial function / Simona Sitia, Livio Tomasoni, Maurizio Turiel // World J. Cardiol. - 2010. - January. -V. 26, № 2 (1). - P. 1-5.

8. Константинов, Б. А. Деформация миокарда и насосная функция сердца / Б. А. Константинов, В. А. Сандриков, Т. Ю. Кулагина. - М. : ООО «Фирма СТРОМ», 2006. - С. 304.

9. Реброва, О. Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTIKA / О. Ю. Реброва. - М. : МедиаСфера, 2003. - С. 312.

10. Ткаченко, С. Б. Тканевое допплеровское исследование миокарда / С. Б. Ткаченко, Н. Ф. Берестень. - М. : Реал Тайм, 2006. - С. 35-50.

11. Рыбакова, М. К. Практическое руководство по ультразвуковой диагностике. Эхокардиография / М. К. Рыбакова, М. Н. Алехин, В. В. Митьков. - М. : Видар-М, 2008. - С. 95-98.

12. Abraham, T. P. Role of tissue Doppler and strain echocardiography in current clinical practice / T. P. Abraham, V. L. Dimaano, H. Y. Liang // Circulation. - 2007. -V. 116. - P. 597-609.

13. Salvo, G. Di. Two-dimensional strain to assess regional left and right ventricular longitudinal function in 100 normal fetuses / G. Di. Salvo et al. // European Journal of Echocardiography. - 2008. - V. 9. - P. 754-756.

14. Suffoletto, M. Novel Speckle-Tracking Radial Strain From Routine Black-and-White Echocardiographic Images to Quantify Dyssynchrony and Predict Response to Cardiac Resynchronization Therapy / M. Suffoletto et al. // Circulation. - 2006. -V. 113. - P. 960-968.

15. Ingul, C. B. Automated analysis of strain rate and strain: feasibility and implications /

C. B. Ingul et al. // J. Am. Soc. Echocardiography. - 2005. - V. 18 (5). - P. 411-419.

16. Dandel, M. Strain and Strain Rate Imaging by Echocardiography - Basic Concepts and Clinical Applicability / M. Dandel et al. // Curr. Cardiol. Rev. - 2009. - May. -V. 5 (2). - P. 133-148.

17. Тишкова, Н. В. Возможности применения метода допплеровской визуализации тканей в кардиологии. РНПЦ радиационной медицины и экологии человека / Н. В. Тишкова // Медицинские новости. - 2008. - № 7. - С. 27-32.

18. Gilman, G. Strain rate and strain: s step-by-step approach to image and data acquisition / G. Gilman et al. // J. Am. Soc. Echocardiography. - 2004. - V. 17. - P. 10111020.

Галимская Вера Александровна

кандидат медицинских наук, доцент, кафедра терапии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет

E-mail: terapia-pgu@rambler.ru

Донченко Иван Андреевич аспирант, Медицинский институт, Пензенский государственный университет

E-mail: terapia-pgu@rambler.ru

Олейников Валентин Эливич

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой терапии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет

E-mail: oleynikoff@sura.ru

Galimskaya Vera Alexandrovna Candidate of medical sciences, associate professor, sub-department of therapeutics, Medical institute, Penza State University

Donchenko Ivan Andreevich Postgraduate student, sub-department of therapeutics, Medical institute, Penza State University

Oleynikov Valentin Elivich Doctor of medical sciences, professor, head of sub-department of therapeutics, Medical institute, Penza State University

УДК 616.12-008.331.1 Галимская, В. А.

Оценка показателей сократительной функции миокарда у здоровых людей методом Х^гат / В. А. Галимская, И. А. Донченко, В. Э. Олейников // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. - 2011. - № 3 (19). - С. 36-43.