СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОВЫШЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ АОРТЫ У ПАЦИЕНТОВ С КАРДИОПАТОЛОГИЯМИ
METHOD FOR DETECTING HIGH AORTIC RIGIDITY IN PATIENTS SUFFERING CARDIOPATHOLOGIES

Изобретение относится к области медицины, а именно к кардиологии, и может использоваться в функциональной и ультразвуковой диагностике для выявления увеличения скорости пульсовой волны (СПВ), отражающей повышенную жесткость аорты, являющуюся одним из важнейших маркеров сердечно-сосудистых заболеваний и весомым предиктором смертности от сердечно-сосудистых патологий. Раннее выявление повышенной аортальной жесткости позволяет предположить начальные атеросклеротические изменения в различных артериальных бассейнах, в том числе и в коронарном русле и начать своевременную терапию. Высокая информативность и простота выполнения позволяют рекомендовать заявляемый метод для широкого применения при дуплексном сканировании аорты.
Существующие способы выявления повышенной локальной и регионарной аортальной жесткости реализуются с использованием многих методов: ангиографии, магнитно-резонансной томографии, сфигмографии, ультразвукового исследования. У перечисленных методов присутствуют как преимущества, так и ограничения. В последние годы разные авторы подчеркивают существенное значение методов измерения СПВ, основанных на применении визуализирующих методик. Заявляемый способ позволяет оценивать регионарную аортальную жесткость, выраженную скоростью пульсовой волны, с использованием дуплексного сканирования сегментов аорты.
Из уровня техники известен способ измерения скорости распространения пульсовой волны по мозговым артериям (Патент на изобретение RU 2269935, МПК А61В 8/06, А61В 5/02), заключающийся в синхронной регистрации ЭКГ в стандартных отведениях и импульсно-волновой допплерограммы с M1 сегмента средней мозговой артерии, определении времени запаздывания относительно вершины зубца S либо окончания нисходящего колена зубца R ЭКГ-кривой. Скорость распространения пульсовой волны аорта - сегмент M1 средней мозговой артерии в см/с (V) рассчитывается по формуле V=0,93×(S1+S2)/t, где 0,93 - коэффициент, учитывающий ошибку измерения по поверхности тела длины участка аорта - M1 сегмент средней мозговой артерии, S1 -расстояние от яремной вырезки грудины до угла нижней челюсти в сантиметрах, S2 - расстояние от угла нижней челюсти до точки пересечения переднего края ушной раковины и верхнего края скуловой дуги в см, t - время запаздывания в секундах. Измерение длины (S1+S2) участка аорта - M1 сегмент средней мозговой артерии производят по поверхности тела с учетом анатомического хода сосуда.
Однако данный метод характеризуется узконаправленностью, т.е. невозможностью его применения для измерения СПВ в других сегментах сосудистого русла.
Известен также внутрисосудистый метод, позволяющий произвести измерения СПВ с помощью внутрисосудистого УЗ исследования в любом сегменте кровеносной системы (Patent US №7672706). При этом в просвет артерии, непосредственно в области желаемого сегмента, устанавливают катетер, оснащенный одним или несколькими визуализирующими устройствами для сбора данных о пульсовой волне (УЗ датчики, камеры). Предпочтительно использование двух или более устройств, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. В дальнейшем изображения, полученные от визуализирующих устройств, изучают для выявления, в какое время пульсовая волна прошла данный сегмент сосуда. Разницу во времени прохождения пульсовой волны между двумя точками используют для вычисления СПВ.
Недостатком данного метода является необходимость использования дорогостоящего оборудования, высококвалифицированных специалистов, а также большая трудоемкость, что делает возможным использование способа в крупных, оснащенных научных центрах, преимущественно в исследовательских целях.
Наиболее близким к заявляемому является чреспищеводный метод измерения СПВ в аорте (US Patent Application №0050187468). В основе чреспищеводного метода лежит модифицированное чреспищеводное допплеровское исследование, применяемое для измерения СПВ и скорости изменения давления в аорте. Чреспищеводный зонд для данного исследования оснащен УЗ датчиками, расположенными в верхнем и нижнем концах зонда, на определенном расстоянии друг от друга (от 2 до 5 см). Зонд устанавливают в пищевод исследуемого пациента, после чего производят регистрацию ультразвуковой допплерограммы аорты с помощью встроенных УЗ датчиков. Измерение СПВ производят путем деления известного расстояния между ультразвуковыми датчиками на время между зарегистрированными в двух точках максимальными пиками скоростей кровотока в аорте. За нормальные значения СПВ принимают величины в диапазоне от 3 до 10 м/с, зарегистрированные у здоровых добровольцев молодого возраста (Bulpitt at al. J Am Soc Geriatr 1999 г.; 47 (6): 657-663; Rogers et al. J Am Coil Cardiol 2001; 38:1123-9).
Однако данный метод является трудоемким, требующим дополнительного дорогостоящего оборудования для чреспищеводного исследования. Кроме того, пациентам с заболеваниями пищевода (доброкачественные и злокачественные новообразования, стриктуры, дивертикулы, варикозное расширение вен пищевода) данный метод противопоказан.
Преимуществами предлагаемого метода являются доступность для широкого применения в большинстве учреждений, оснащенных УЗ системами среднего класса для проведения УЗИ аорты, отсутствие необходимости в дополнительном дорогостоящем оборудовании, отсутствие противопоказаний. Потенциально это открывает новые возможности для обследования больных кардиологического профиля, в том числе и на уровне первичного звена здравоохранения.
Задача настоящего изобретения состоит в создании способа оценки аортальной жесткости у пациентов с кардиопатологиями, основанного на упрощенном принципе определения СПВ, доступного для широкого применения в большинстве медицинских учреждений, где проводится УЗИ аорты, с обеспечением достоверности и воспроизводимости получаемого результата.
Технический результат заключается в более точном определении СПВ, в т.ч. за счет введения поправки на измеряемое расстояние прохождения пульсовой волны и использования разработанных четких диагностических критериев оценки повышенной жесткости аорты для каждой возрастной декады. При этом точность измерения СПВ также увеличивается при соблюдении обязательных условий, обеспечивающих визуализацию нисходящего отдела аорты параллельно опрашиваемому объему, а визуализацию брюшного отдела аорты перпендикулярно опрашиваемому объему.
При апробации заявляемого способа определены воспроизводимость метода, выявлены высокие чувствительность, специфичность метода, согласованность с методом «золотого стандарта».
2
1
1
2
1
2
2
1
Поставленная задача решается тем, что способ выявления повышенной жесткости аорты у пациентов с кардиопатологией включает регистрацию кровотока методом дуплексного сканирования в нисходящем и брюшном отделах аорты с параллельной регистрацией ЭКГ-кривой, при этом регистрацию кровотока в нисходящем отделе аорты осуществляют секторным датчиком, устанавливаемым в области яремной ямки, а в брюшном отделе аорты - конвексным датчиком, устанавливаемым в надпупочной области; в процессе сканирования сегмента нисходящего отдела аорты в В-режиме измеряют расстояние S от поверхности тела до точки локации кровотока; затем измеряют расстояние S по поверхности тела пациента между яремной ямкой и точкой установки датчика в проекции бифуркации аорты в надпупочной области, после чего осуществляют измерение времени прохождения пульсовой волны от нисходящего отдела аорты до бифуркации, для чего на спектре допплеровского сдвига частот (СДСЧ) определяют время T от точки, соответствующей верхушке зубца Q на ЭКГ-кривой, до точки, соответствующей началу СДСЧ в нисходящем отделе аорты, и время Т - от точки, соответствующей верхушке зубца Q на ЭКГ-кривой, до точки, соответствующей началу СДСЧ в брюшном отделе аорты, а скорость пульсовой волны СПВ определяют по формуле СПВ=(S-S)/(T-T), при этом о повышенной жесткости аорты судят при превышении СПВ: для пациентов в возрасте младше 30 лет - более 5,9 м/с, от 30 до 39 лет - более 6,6 м/с, от 40 до 49 лет - более 7,0 м/с, от 50 до 59 лет - более 8,0 м/с, от 60 до 69 лет - более 10.3 м/с, старше 70 лет - более 11,4 м/с.
Частоту секторного датчика выбирают из диапазона значений 2-4 МГц, частоту конвексного датчика 2-5 МГц. Точку локации кровотока в нисходящем отделе аорты устанавливают в непосредственной близости от дуги аорты, а точку локации кровотока в брюшном отделе аорты устанавливают в непосредственной близости от разветвления на общие подвздошные артерии. Наилучший результат получают при регистрации кровотока в нисходящем отделе аорты при положении датчика в области яремной ямки строго перпендикулярно плоскости нисходящего отдела аорты, а при регистрации кровотока в области бифуркации аорты при положении датчика в надпупочной области строго параллельно плоскости аорты. Запись ЭКГ и допплеровского спектра осуществляют со скоростью развертки 50-100 мм/с. Количество сердечных циклов, в течение которых осуществляют запись спектра допплеровского сдвига частот, определяют исходя из качества получаемых изображений, которое необходимо для последующего анализа. При вычислении СПВ используют медианы результатов измерения времени прохождения пульсовой волны в нескольких сердечных циклах в нисходящем и брюшном отделах аорты.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено ультразвуковое изображение для пояснения процесса измерения интервалов времени между зубцом Q ЭКГ и началом спектра допплеровского сдвига частот в нисходящем (а) и брюшном (б) отделах аорты; на фиг.2 представлено ультразвуковое изображение для пояснения процесса измерения расстояния от поверхности тела до точки лоцирования кровотока в нисходящем отделе аорты; на фиг.3 представлено схематичное изображение аорты при измерении расстояний для расчета СПВ; на фиг.4 - схема измерения и расчета времени прохождения пульсовой волны в аорте с использованием спектра допплеровского сдвига частот (СДСЧ) и ЭКГ-кривой; на фиг.5 представлен график корреляции каротидно-феморальной СПВ, измеренной Сфигмокором, и СПВ, измеренной с использованием УЗИ.
Способ определения жесткости аорты у пациентов с кардиопатологиями заключается в следующем.
Для измерения регионарной жесткости аорты определяют скорость пульсовой волны (СПВ) с использованием В-режима и допплеровских режимов УЗИ.
Для получения наиболее достоверных результатов исследований желательно соблюдение следующих условий.
1. До исследования пациент должен 3 часа воздерживаться от курения, приема пищи, тонизирующих напитков (воздержание от приема алкоголя не менее чем 10 часов до обследования).
2. Пациент находится в положении лежа на спине;
3. Исследование проводится после не менее чем 10-минутного отдыха пациента лежа на спине;
4. Необходимо исключить разговоры и сон пациента;
5. Желательно снизить эффект белого халата, т.к. он связан с подъемом давления и влияет на жесткость аорты;
6. Желательно проводить исследование вне эпизодов аритмий, т.к. они могут искажать результаты.
При соблюдении вышеуказанных условий проводят следующее исследование.
1. Пациенту устанавливают электроды ЭКГ электропривода, подсоединенного к УЗ системе (на примере En Visor HD). Используют 3 стандартных отведения: 1 Электрод, кодирующийся красным цветом, устанавливают на запястье правой руки, электрод, кодирующийся желтым цветом, устанавливают на запястье левой руки, электрод, кодирующийся зеленым цветом, устанавливают на запястье левой руки примерно на 2 см дистальнее желтого.
2. Проводят синхронизированную с ЭКГ запись спектра скоростей потока в нисходящей аорте из супрастернального доступа в 10-15 сердечных циклах (фиг.1а). Для этого устанавливают секторный датчик (частотой 2-4 МГц - проверить) в область яремной ямки и визуализируют на экране нисходящий отдел аорты таким образом, чтобы плоскость аорты была строго перпендикулярна поверхности датчика (фиг.2). Далее опрашиваемый объем допплеровского режима устанавливают в область нисходящего отдела аорты в непосредственной близости от дуги аорты. Плоскость аорты должна быть строго перпендикулярна поверхности датчика, а плоскость опрашиваемого объема и плоскость аорты - строго параллельны. Регистрируют и записывают в память прибора спектр скоростей потока в нисходящем отделе аорты параллельно с регистрацией ЭКГ (фиг.1 а) со скоростью развертки 50-100 мм/с.
3. В В-режиме измеряют дистанцию от поверхности датчика до локализации опрашиваемого объема (82) при лоцировании потока в нисходящем отделе аорты (фиг.2, 3).
4. Проводят синхронизированную с ЭКГ запись спектра скоростей потока в брюшном отделе аорте на уровне бифуркации в 10-15 сердечных циклах (фиг.16). Для этого конвексный датчик устанавливают в поперечном положении до достижения визуализации уровня бифуркации, после чего разворачивают датчик до продольного положения. Устанавливают опрашиваемый объем допплеровского режима в область бифуркации. С целью увеличения точности оценки СПВ возможны варианты регистрации кровотока с учетом угла, под которым находится плоскость аорты по отношению к плоскости датчика. Для упрощения исследования в заявленном методе выбирают осознанное отхождение от классических правил работы в допплеровских режимах - угол между опрашиваемым объемом и потоком в аорте и максимально приближают к 90, поскольку абсолютное значение скоростных показателей в аорте в данном случае значения не имеет, а плоскость аорты располагают параллельно поверхности датчика (фиг.16). При этом кривая СДСЧ искажается, однако с достаточной точностью определяется момент прихода волны кровотока. Далее регистрируют и записывают в память прибора спектр скоростей потока в брюшном отделе аорты.
1
5. Измеряют расстояние (S) от яремной вырезки до места установки датчика на проекции брюшной аорты по поверхности тела сантиметровой лентой (фиг.3).
6. Для расчета СПВ из 10-15 зарегистрированных синхронно с ЭКГ спектров допплеровского сдвига частот для анализа отбирают не менее 8-10 качественно зарегистрированных спектров.
1
2
7. На УЗ системе, используя сохраненные в памяти прибора данные, измеряют время от зубца Q ЭКГ до начала сигнала в нисходящем отделе аорты (T) (фиг.4, 1а) и в брюшном отделе аорты (Т) в 8-10 сердечных циклах.
1
2
8. Вычисляют медианы измеренного времени Me(T) и Me(T).
2
1
9. Вычисляют время распространения пульсовой волны T=Me(T)-Me(T).
1
2.
10. Вычисляют расстояние прохождения пульсовой волны S=S-S
11. Вычисляют скорость пульсовой волны СПВ=S/T.
12. Оценивают СПВ и делают вывод о состоянии жесткости аорты. С целью выявления согласованности результатов расчета СПВ, полученного с использованием ультразвуковых методов, были оценены внутриоператорская и межоператорская воспроизводимость по методу Бленда и Альтмана с определением коэффициента вариации у 30 пациентов (таблица 1).
Таблица 1. Внутриоператорская и межоператорская воспроизводимость оценки скорости пульсовой волны с использованием визуализирующих ультразвуковых методик.
Количество исследований
Коэффициент вариации, %
Внутриоператорская воспроизводимость
30
7,55
Межоператорская воспроизводимость
30
9,04
Для оценки количества удачных измерений СПВ с использованием УЗ технологий на практике была определена реализуемость метода (таблица 2).
Таблица 2. Реализуемость метода оценки региональной жесткости аорты с применением УЗ дуплексного сканирования аорты с ЭКГ синхронизацией
Число измерений
Число удачных измерений
Реализуемость, %
100
100
100
Для оценки диагностической ценности определения СПВ УЗ методами были определены их чувствительность, специфичность в диагностике повышенной жесткости стенки аорты. Для этого у 61 пациента, в числе которых 35 пациентов с артериальной гипертонией на фоне сахарного диабета и 26 пациентов в качестве контроля, была определена СПВ УЗ методами и каротидно-феморальная СПВ (кфСПВ) с использованием Сфигмокора в качестве «золотого стандарта» (Laurent S, Cockcroft J, Van Bortel L, et al. Expert consensus document on arterial stif&iess: methodological issues and clinical applications//Eur Heart J. 2006 Nov; V.27 (21). P.2588-2605).
Таблица 3. Степень совпадения результатов измерения кфСПВ, измеренной Сфигмокором и СПВ, измеренной с использованием УЗ, при выявлении пациентов с повышенной жесткостью аорты.
Чувствительность
0,83
Специфичность
0,89
Каппа
0,75±0,086
95% CI - 0.58-0.92
Таким образом, при оценке внутриоператорской и межоператорской воспроизводимости значения коэффициентов вариации не превышали 10% (допустимого значения для хорошо воспроизводимых показателей). Реализуемость метода составила 100%. При оценке степени согласованности результатов УЗИ с методом «золотого стандарта» выявлены высокие чувствительность и специфичность УЗ методов оценки СПВ и высокая степень согласованности результатов с «золотым стандартом» (Каппа). Вышесказанное позволяет проводить достоверную оценку регионарной жесткости аорты ультразвуковыми методами.
Разработка критериев оценки СПВ УЗ методами проводилась на основе выяснения степени корреляции с результатами традиционного измерения сфигмографическими методами каротидно-феморальной СПВ («золотой стандарт»), для чего было обследовано 30 пациентов, как потенциально здоровых, так и с различными кардиопатологиями. По данным УЗ методов СПВ составила 6,5 (5,2; 7,8) м/с и была ниже в среднем на 17 (13; 20)%, чем кфСПВ по данным сфигмографии на приборе Сфигмокор, которая составила 8,0 (6,6; 9,4) м/с, p<0,05. Однако отмечалась тесная корреляция между двумя значениями СПВ, r=0.85, p<0,0001 (Фиг.5).
УЗИ
Сф-кор
УЗИ
Boutouyrie P. et al. в 2010 году в популяционном исследовании выработали нормативы кфСПВ в зависимости от возрастных показателей. Исследование проводилось на приборе Сфигмокор. В соответствии с графиком (фиг.5) кфСПВ, измеренная на Сфигмокоре, и СПВ, измеренная с использованием УЗИ, согласуются уравнением СПВ=0,63+0,74∗СПВ. Пересчетные должные величины СПВ для разных возрастов представлены в таблице 4.
Таблица 4. Нормальные значения СПВ в зависимости от возраста по данным двух методов.
Возраст, лет
СПВ<sub>Сф-кор,</sub> м/с (медиана, 10-90 процентили) (Boutouyrie, 2010)
СПВ узи, м/с. Пересчетная (с использованием уравнения на рис 1) медиана, 10-90 процентили
Меньше 30
6.1 (5.3-7.1)
5,1 (4,6; 5,9)
30-39
6.4 (5.2-8.0)
5,4 (4,5; 6,6)
40-49
6.9 (5.9-8.6)
5,7 (5,0; 7,0)
50-59
8.1 (6.3-10.0)
6,6 (5,3; 8,0)
60-69
9.7 (7.9-13.1)
7,8 (6,5;10,3)
Больше 70
10.6 (8.0-14.6)
8,5 (6,6; 11,4)
Таким образом, значения СПВ, измеренной с использованием УЗИ, превышающие 90 процентиль для данной возрастной декады, свидетельствуют о повышенной регионарной жесткости аорты.
Возможности данного метода были продемонстрированы на пациентах с различными нозологиями: 45 пациентов с ИБС, 42 пациента с ГБ, 46 пациентов с сочетанием ИБС и АГ и 25 пациентов с АГ на фоне неспецифического аортоартериита.
Таблица 5. Процент показателей, превышающих нормальные значения (90 процентиль) в определенной возрастной категории у пациентов с кардиопатологиями.
Возраст/ Нозология
ИБС
ГБ
ИБС+АГ
НАА
Меньше 30 лет (СПВ≥5,9)
n=3
67%
30-39 лет (СПВ≥6,6)
n=11
n=8
n=9
45%
25%
78%
40-49 лет (СПВ≥7,0)
n=30
n=7
n=14
n=5
43%
29%
86%
80%
50-59 лет (СПВ≥8,0)
n=4
n=18
n=12
n=3
25%
28%
33%
66%
б0-69 лет (СПВ≥10,3)
n=9
n=20
n=3
33%
40%
33%
Таким образом, у пациентов с различными кардиопатологиями в определенном проценте случаев (от 25% до 80%) в зависимости от возрастной нормы наблюдается повышенная региональная жесткость аорты, оцененная предложенным УЗ методом.