дисперсионное картирование сердца что это

Метод дисперсионного картирования ЭКГ в клинической практике

Метод дисперсионного картирования ЭКГ в клинической практике

Книга содержит описание нового метода электрокардио­графической диагностики – дисперсионного картирования, который уже нашел свое применение в повседневной клинической практике. Являясь относительно новым и перспективным методом исследования, он продолжает интенсивно развиваться.

В книге рассмотрены наиболее общие теоретические предпосылки и методические аспекты использования метода, представлены основные принципы анализа и приведены базовые положения методики. Изложены некоторые результаты собственных оригинальных исследований. Значительное внимание уделено данным о диагностическом и прогностическом значении метода дисперсионного картирования в группах здоровых лиц и больных различными формами ИБС. Рассмотрены отдаленные клинических исходы острого коронарного синдрома и другие результаты клинических исследований, выполненных на протяжении последних лет.

Книга предназначена для специалистов в области функциональной диагностики, кардиологов и терапевтов, научных сотрудников и аспирантов соответствующих специальностей, разработчиков медицинской диагностической аппаратуры, занимающихся проблемой новых методов электрокардиографии.

Авторы:

Иванов Геннадий Георгиевич

д.м.н., профессор,
заведующий отделом кардиологии НИЦ Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова,
профессор кафедры госпитальной терапии Российского университета дружбы народов

Сула Анатолий Сергеевич

к.т.н., научный консультант ООО “Медицинские компьютерные системы”

Оглавление

Сокращения

Аббревиатура

Значения

New York Heart Association

вариабельность сердечного ритма

ишемическая болезнь сердца

Московский областной научно-исследовательский и клинический институт им. М.Ф. Владимирского

острый инфаркт миокарда

острый коронарный синдром

Российский кардиологический научно-производственный комплекс Росмедтехнологий (Кардиоцентр)

Российский университета дружбы народов

частота сердечных сокращений

чрескожная транслюминальная ангиопластика

Введение

В настоящее время электрокардиология по-прежнему является быстро развивающейся областью науки и клинической практики. Важнейшей тенденцией современного этапа ее развития является расширение круга диагностических задач, которые могут решаться с использованием новых ЭКГ-методов функциональной диагностики. Они разрабатываются на основе и с привлечением последних достижений электрофизиологии, биофизики, информатики, математического моделирования и компьютерных технологий. Непрерывно накапливаются знания и опыт в оценке и диагностике физиологических и патологических состояний с использованием принципиально новых диагностических подходов.

Современная электрокардиология далеко ушла от традиционного клинического анализа электрокардиограммы и располагает новыми технологиями, позволяющими на основе применения специальных методов анализа электрокардиосигнала судить об энергетических и обменных процессах в миокарде на молекулярно-клеточном уровне.

С целью сокращения случаев преждевременной смертности от сердечно-сосудистых заболеваний в нашей стране предпринимаются действия, направленные на изменение образа жизни и усовершенствование системы здравоохранения, обеспечивающей быструю диагностику и лечение. Одним из важных направлений исследований в области новых технологий в функциональной диагностике является разработка методов исследования электрической нестабильности миокарда и неинвазивной оценки его электрофизиологических свойств.

Регистрируемый с поверхностных электродов ЭКГ-сигнал, отражая функцию или дисфункцию специфических ионных каналов и являясь интеграцией электрофизиологического феномена миллионов миоцитов, содержит важную дополнительную информацию, не видимую на стандартной ЭКГ и не доступную для анализа стандартными технологиями анализа ЭКГ сигнала.

В перспективных компьютерных электрокардиографических системах 3-го и 4-го поколения реализуется более строго биофизически обоснованный подход к параметризации кардиоэлектрического потенциала, требующий специального преобразования измеренных сигналов отведений на основе дополнительных сведений о физической структуре сердца и тела. Используются математические модели с интеграцией известных принципов врачебной логики и новых ЭКГ-методов.

Базируются новые методы на современных методах цифровой обработки ЭКГ-сигнала, которые позволяют измерять и оценивать данные, не доступные стандартному методу оценки, принципы которого основаны на врачебной логике описания изменений контурного анализа ЭКГ и нарушений ритма. Современные ЭКГ-системы являются достижением новых методов математического описания с обработкой измеряемых данных электрокардиограммы, использованием в анализе сложных новых характеристик и параметров с графическим представлением полученных результатов.

Имеются аргументированные данные об информативности для диагностики ишемии и нарушений электрических свойств миокарда новых методов ЭКГ диагностики, позволяющих регистрировать параметры электрической активности миокарда, недоступные для обычной ЭКГ. Обоснованность данных подходов базируется на представлении о том, что электрофизиологическая альтернация клеток и их мембран ассоциируется с ремоделированием после эпизода ишемии или перенесенного инфаркта миокарда, участвует в аритмогенезе, а также развитии «электромеханического несоответствия» в зонах миокардиальной дисфункции. Отражая электрическое ремоделирование, новые технологии являются «чувствительным» индикатором происходящих на уровне клеточных мембран патологических процессов. Поэтому, если контролировать дисперсионные характеристики ЭКГ, обусловленные микроколебаниями линии записи ЭКГ, можно получить информацию о развитии патологического процесса с упреждением, т.е. на ранних стадиях.

Комплексный анализ показателей изменений электрофизиологических свойств миокарда, представляется важным аспектом нового методологического подхода для оценки тяжести ишемического повреждения миокарда, прогноза течения ИБС, определения показаний для превентивной «агрессивной» терапии и оценке ее эффективности у больных с ИБС, электрической нестабильности миокарда.

1. Электрофизиологические основы метода дисперсионного картирования

Метод дисперсионного картирования ЭКГ (ДК ЭКГ) основан на формировании информационно-топологической модели малых колебаний ЭКГ – электрических микроальтернаций ЭКГ-сигнала. Анализ малых колебаний характеристик низкоамплитудных хаотических осцилляций регистрируемых параметров, которые при приближении к точкам потери структурной устойчивости начинают изменяться раньше, чем это проявится в величине средних значениях регистрируемых параметров, лежит в основе метода. Следствием этих тонких и чувствительных механизмов является то, что даже в здоровом сердце периодические процессы де- и реполяризации миокарда при каждом сокращении имеются незначительные низкоамплитудные колебания, величина которых проявляется в виде низкоамплитудных колебаниях (дисперсии) ЭКГ-сигнала. Отклонения самых различных электрофизиологических характеристик при разнообразных патологических процессах ведет к изменению амплитуды таких колебаний. По этой причине характеристики низкоамплитудных колебаний можно использовать в качестве эффективных диагностических маркеров приближающейся структурной перестройки.

Метод ДК ЭКГ по содержанию измерительных процедур можно отнести к методам регистрации электрических микроальтернаций ЭКГ. Указанные методы реализуют относительно новый неинвазивный способ контроля электрической нестабильности миокарда, возникший более 20 лет назад под названием «метод MTWA » [1 ]. Микроальтернации вычисляются, как микроколебания ЭКГ-сигнала в последовательных сокращениях сердца. Амплитуды микроальтернаций могут быть на два порядка меньше амплитуд зубцов стандартной ЭКГ. Так, при анализе Т-волн средние амплитуды микроальтернаций составляют

Первым серийным медицинским прибором, реализующий метод ДК является компьютерная система скрининга сердца «Кардиовизор 6С», производства фирмы «Медицинские компьютерные системы» (Москва, Зеленоград) [4 ], далее по тексту – прибор «Кардиовизор-6С».

значения площади дисперсионных отклонений ЭКГ-сигнала при деполяризации правого ( Dis Р RV ) и левого предсердия ( Dis Р LV ), т.е. ( G 1 и G 2),

· показатель симметрии деполяризации в средней части комплекса QRS (QRSMEAN–RV-LV) – G7,

· показатель нарушения внутрижелудочкового проведения – G8,

· показатель симметрии деполяризации в начальной части комплекса QRS ( QRSBEG – RV — LV ) – G 9,

Пример двух рассчитанных дисперсионных функций (1) и (2) для двух групп дисперсионных характеристик G 3 ( DQRSEND – RV ) и G 4 ( DQRSEND – LV ), соответствующих разной локализации анализируемой области миокарда, изображены на рис.2. На графиках средняя линия представляет собой рассчитанную дисперсионную функцию больного. Если отклонений от диапазона нормальных значений нет, то дисперсионная кривая располагается между границами нормальных значений. При наличии патологических изменений соответствующие фрагменты дисперсионной линии пациента выходят за верхние или нижние границы нормы. Степень выраженности отклонений оценивается площадью области выхода за границы.

Величина этой площади, т.е. фактически выраженность отклонений, оценивается интегральным показателем, который получил наименование «Миокард» или индекс электрофизиологических изменений миокарда. Индекс «Миокард» изменяется в относительном диапазоне от 0% до 100%, и выводится для врача на экран дисплея, как относительный показатель величины отклонения от нормы. Индекс «Миокард» равный 0% соответствует полному отсутствию каких-либо значимых отклонений, т.е. положению всех дисперсионных линий внутри границ нормы (Рис. 2 ). Чем больше значение индикатора – тем больше отклонение от нормы.

В случаях, если нет значимых отклонений регистрируемых средних амплитуд микроколебаний ЭКГ-сигнала от нормы, интегральный индекс «Миокард» меньше 15% и градации G 1- G 9 близки к нулю. Если индекс «Миокард» имеет пограничные значения (15-17%), а градации G 1- G 9 имеют небольшие колебания, это свидетельствует о возможности переходного процесса, который может быть как началом патологических изменений, так и следствием преходящих метаболических отклонений. Наконец, повышенные значения и индекса «Миокард», и показателей G 1- G 9 является свидетельством значимых электрофизиологических отклонений. Причем структура изменений G 1- G 9 позволяет выдвигать клинические гипотезы интерпретации выявленных изменений для последующего проведения полного диагностического обследования. Эти вероятные гипотезы формируются в приборе «Кардиовизор-6С» в разделе «Детализация».

Начальное разграничение нормы и патологии при создании алгоритмов расчетов в приборе «Кардиовизор-6С» было проведено на основе стандартной процедуры обучения автоматического классификатора на контрольной группе здоровых лиц, а также группе лиц со строго верифицированными клиническими диагнозами, включающими гипертоническую болезнь, различные формы ишемической болезни сердца, пороки сердца и др. (протоколы РКНПК, МОНИКИ). В результате, для каждой из групп G 1… G 9 были разработаны границы нормы для дисперсий всего кардиоцикла (Р‑ QRS ‑ T ).

2. Взаимосвязь показателей дисперсионного картирования с кровоснабжением, микроциркуляцией и различными формами ишемии миокарда

По своей патофизиологической сущности все проявления ИБС обусловлены нарушением баланса между потребностью миокарда в кислороде и его доставкой. Потребление кислорода сердцем тесно связано с физическим усилием, которое оно совершает в процессе сокращения. Зависит оно от трёх основных факторов: растяжения, развиваемого сердечной мышцей, сократительного инотропного состояния и частоты сердечных сокращений. Поток крови через коронарные артерии прямо пропорционален градиенту давления между аортой и левым желудочком во время систолы и диастолы. Наполнение и кровоток происходит в основном во время диастолы, когда нет сопротивления из-за систолического сжатия миокарда.

Практически доставка к миокарду кислорода может быть увеличена повышением коронарного кровотока и повышением экстракции кислорода. Однако особенность этого процесса в состоит в том, что уже в обычных условиях экстракция кислорода близка к своему максимуму. Физический или эмоциональный стресс в норме через несколько секунд увеличивает коронарный кровоток в три-четыре раза. Этим компенсируется доставка кислорода к миокарду. При нарушении одного из звеньев доставки кислорода, наступает дефицит кровоснабжения с соответствующими проявлениями. Когда коронарная артерия сужена более 70%, внутримиокардиальные артериолы для поддержания кровоснабжения мышцы сердца расширяются. Однако на этом их резерв исчерпывается. При таких обстоятельствах увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС), артериального давления (АД), объёма и конечно-диастолического давления левого желудочка приводят к ишемии и приступу стенокардии

Несмотря на выраженное снижение кровотока во время систолы, метаболические потребности миокарда при нормальной частоте со­кращений сердца полностью удовлетворяются за счет ряда функ­циональных особенностей:

1. высокой экстракцией кислорода миоглобином мышцы сердца (до 75%)

2. высокой объемной скоростью кровотока в миокарде;

3. высокой растяжимостью коронарных сосудов;

4. фазными колебаниями кровотока в венах сердца противоположной направленности, а именно ускорением оттока крови в систолу и замедлением его в диастолу.

Вместе с тем в условиях тахикардии, когда происходит укорочение диастолы, эти функциональные особенности в меньшей степени компенсируют систолическое ограничение кровоснабжения сердца. В настоящее время при возможности получать количественную характеристику органных вазомоторных реакций не вызывает сомнений, что сосудистый тонус создается в своей основе периферическими механизмами, а нервные импульсы корригируют его, обеспечивая перераспределение крови между различными сосудистыми областями

Регуляция венечного кровообращения представлена местными и дистантными механизмами. Для сосудов миокарда характерна высокая выраженность базального тонуса, а также миогенная метаболическая активность гладких мышечных клеток. Диапазон ауторегуляции кровотока в сердечной мышце находится в пределах 70-160 мм рт.ст. При повышении артериального давления только на 10 мм рт.ст. (со 110 до 120 мм рт.ст.) кровоток в сосудах миокарда увеличивается на 40 мл/мин.

К числу основных феноменов, присущих органному кровообращению, помимо ауторегуляции кровотока, зависимости реакций сосудов от их исходного тонуса, от силы раздражителя, относятся функциональная (рабочая) гиперемия, а также реактивная (постокклюзионная) гиперемия. Эти феномены свойственны регионарному кровообращению во всех областях. Увеличение сократительной активности миокарда ведет к росту коронарного кровотока. Метаболическая регуляция коронарных сосудов проявляет наибольшую активность по отношению к тканевому рО2, концентрациям аденозина и метаболитам макроэргических соединений.

Известно, что периоды ишемических эпизодов сопровождаются последовательно совмещенными или разнесенными по времени адаптационно-дезадаптационными этапами:

· метаболической адаптацией – «ишемическое прекондиционирование (реализация различных путей внутриклеточного метаболизма)»,

· функциональной адаптацией – «гибернация миокарда» (снижение сократительной функции миокарда соответственно уровню энергофосфатов)

· биологической реабилитацией – «оглушенность миокарда» (восстановление сократительной функции) или гибель миокардиальных клеток (апоптоз).

У одного и того же больного могут сочетаться и формироваться различные адаптивные механизмы «ишемических синдромов» (Рис. 4 ).

Очевидно, что в генезе регистрируемых и используемых для анализа амплитудных и площадных дисперсионных отклонений зубцов Р и Т, комплекса QRS лежат корреляции показателей альтернаций этих составляющих ДК ЭКГ с изменения метаболизма, кровотока и микроваскулярной дисфункции, ишемического повреждения. Ишемия миокарда сопровождается активацией свободнорадикальных процессов (СРП), что приводит к нарушению функционирования ионных каналов, изменению трансмембранного потенциала, возбудимости клеток проводящей системы и кардиомиоцитов, что является причиной формирования в ишемизированном миокарде зон с нарушенными электрофизиологическими свойствами.

Возможными причинами неоднонаправленных (ложно-положительных и/или ложно- o трицательных) изменений абсолютных значений показателей ДК в при проведении исследований являются:

1. Одновременное наличие в миокарде участков с разными ишемическими, метаболическими и электрофизиологическими характеристиками, а также типами дисфункции

2. Существующее многообразие проявлений и функционирования коллатерального кровообращения и микроциркуляции.

3. Наличие индивидуальных колебаний показателей дисперсионного картирования с разными временными интервалами в диапазоне до 3-5% в динамике мониторирования на протяжении 5 минут.

Эти факторы, присутствующие в разных соотношениях, могут определять как различные варианты исходных данных, так и динамику показателей ДК

Кроме того, надо отметить, что основу выявленных быстрых и динамичных изменений низкоамплитудных колебаний ЭКГ сигнала в данной методике, составляют нарушения ионтранспортной функции (ионного гомеостаза кардиомиоцитов) и структуры клеточных мембран, митохондриального энергообразования, которые, в свою очередь, отражают короткие периоды ишемии и реперфузии и заметные изменения в активности ферментов и метаболизме.

Таким образом, с учетом полученных в настоящее время данных, метод ДК и его показатели отражают в первую очередь:

· состояние коронарной микроциркуляции, миокардиального кровотока, микрососудистую резистентность и коллатеральное кровообращение,

· в меньшей степени – тяжесть окклюзии эпикардиальных артерий и гетерогенность регионарной перфузии,

· характеризуют компенсаторные механизмы миокардиального кровотока и их истощение, а также сопутствующие им метаболические изменения, которые и приводят к изменениям электрофизиологических характеристик,

· при нагрузках, функциональных пробах, интраоперационных окклюзиях – резерв коронарного кровотока и коллатерального кровообращения, интегральную характеристику динамики метаболизма и перфузии миокарда.

Последовательность событий во времени (от начала несоответствия доставки кислорода до возникновения приступа стенокардии) описывается, как «ишемический каскад». Клеточный ацидоз, нарушение ионного равновесия, уменьшение синтеза АТФ приводит сначала к диастолической, а затем и к систолической дисфункции миокарда, электрофизиологическим нарушениям (выражающимся в изменениях зубца Т и сегмента ST на ЭКГ) и лишь потом к возникновению болей в грудной клетке.

На (Рис. 5 ) показана последовательность развития коронарных событий и нарушений функции миокарда – т.н. «ишемический каскад» – у больных ИБС в зависимости от выраженности и времени нагрузки. У конкретного больного ИБС при нагрузке ишемия миокарда может проявляться на любом из перечисленных уровней или одновременно на нескольких. Следует отметить, что метод дисперсионного картирования можно использовать на всех этапах «ишемического каскада».

(Дима Сюда надо добавить как-то эту рамочку И вообще можно ли перерисовать эту картинку оставив лестницу и что-нибудь переместить чтобы это было “адаптировано” И текст в ней тусклый)

Метод дисперсионного картирования

Покой Стрессоывая нагрузка

Необходимо знание эволюции ишемического эпизода и соответственно возможности применения разных методов функциональной диагностики на разных стадиях «ишемического каскада», так как областью применения метода ДК являются начальные изменения перфузионных и метаболических нарушений.

Оптимально оценка диастолической функции проводится с помощью допплер–эхокардиографии, а метод ЭхоКГ при нагрузке широко применяется для определения систолической дисфункции левого желудочка (изменение нормального движения миокарда, либо толщины его стенок). Однако систолическая дисфункция миокарда в ишемическом каскаде появляется позднее, чем гетерогенность (неоднородность) кровотока. Изменения сегмента ST на ЭКГ, как проявление ишемии миокарда, встречаются еще позднее, чем появление нарушений систолического движения стенки при ЭхоКГ, и поэтому значение изменений ЭКГ при нагрузке в выявлении ишемии миокарда ограниченно, особенно у больных с исходным снижением ST-T на ЭКГ в покое. Однако доступность ЭКГ-проб с физической нагрузкой большинству клиник делает эту методику самой популярной.

Ангинозный синдром появляется в самом конце ишемического каскада и является менее чувствительным, чем другие описанные изменения при ишемии миокарда. Кроме того, он менее специфичен и имеет различную степень выраженности. Сохранение ишемии миокарда после появления стенокардии приводит сначала к обратимому, далее – к необратимому поражению миокарда.

Недостаток кислорода приводит к изменениям метаболизма кардиомиоцитов. Ограниченное количество кислорода распределяется между окислением глюкозы и свободными жирными кислотами (СЖК), причем активность обоих путей метаболизма снижается. При ишемии глюкоза расщепляется преимущественно путем анаэробного гликолиза, образующийся пируват не подвергается окислительному декарбоксилированию, а переходит в лактат, что потенцирует внутриклеточный ацидоз. Накопление СЖК в цитоплазме оказывает повреждающее действие на мембрану кардиомиоцита, нарушает его функции.

Очевидно, что стенокардия представляет собой его конечный этап, по сути – «верхушку айсберга», в основании которого лежат возникшие из-за нарушений перфузии изменения метаболизма миокарда.

Накапливается все больше сведений о том, что не только нестабильная стенокардия, но и хроническая стабильная стенокардия может развиться из-за преходящего уменьшения доставки кислорода, являющегося следствием коронарной вазоконстрикции.

У типичного пациента со стабильной стенокардией обычно степень обструкции коронарной артерии достаточна для неадекватного коронарного кровотока и увеличения потребности миокарда в кислороде при напряжении. Эпизоды преходящей вазокострикции приводят к дополнительному ограничению коронарного кровотока. Русло коронарных артерий хорошо иннервируется и разнообразные стимулы могут изменить тонус коронарных артерий. Пациенты могут иметь стенозирование коронарных артерий разной степени тяжести и разной степени динамику изменений их тонуса. При выраженном стенозе коронарных артерий даже незначительная дополнительная динамическая обструкция может снизить коронарный кровоток ниже критического уровня. Зона субэндокарда более подвержена ишемии в связи с более выраженным воздействием на неё внутриполостного давления. Поэтому при поражении резистентных сосудов чаще обнаруживается ишемия субэндокардильных отделов.

В связи с изложенным, следует еще раз отметить, что метод дисперсионного картирования (по сравнению с методикой стандартной ЭКГ) отражает изменения на более ранних этапах метаболических изменений ишемического каскада.

5. Области использования, показания и ограничения

3.1. Показания и области использования

Метод дисперсионного картирования может применяться рутинно во всех областях медицины, где требуется диагностика, выявление изменений и нарушений электрофизиологических свойств миокарда как в качестве самостоятельной методики, так и дополнительного способа оценки состояния миокарда в комплексе с методом стандартной электрокардиографии.

В настоящее время метод дисперсионного картирования может эффективно использоваться в первую очередь при:

· скрининге и диспенсеризации любых групп населения,

· наблюдении за состоянием здоровых лиц, в спортивной медицине, при реабилитации, для оценки эффективности проводимой проводимой терапии.

· динамическом наблюдении и мониторировании за состоянием миокарда у пациентов и при любых патологиях, для выявления изменений и динамики нарушений де- и реполяризационных свойств

Повышают диагностические возможности метода – тестирование с дополнительным использованием функциональных нагрузочных проб.

3.2. Ограничения использования метода

Наличие кардиостимулятора, постоянная форма мерцательной аритмии.

6. Воспроизводимость и зависимость от пола возраста

4.1 Анализ воспроизводимости результатов при работе с прибором «Кардиовизор-6С»

Результаты обследования на основе трех последовательных измерений прибором «Кардиовизор-6С», для мужчин и для женщин представлены для ближайшей воспроизводимости в таблице 1 и отдаленной воспроизводимости в таблице 2.

При анализе данных не выявлено достоверных различий между полученными цифровыми данными в трех последовательных измерениях, что свидетельствует о хорошей ближайшей воспроизводимости результатов.

Проведенный сравнительный анализ средних значений показателей полученных при первичном посещении и через трое суток, также показал хорошие результаты отдаленной воспроизводимости при работе с данным программным обеспечением.

Показатели

1-е измерение

2-е измерение

3-е измерение

Мужчины ( n=47)

Источник