10 декабря 2015г.
В настоящее время в физиологии сердца и кардиологии большое внимание уделяется проблеме функциональной геометрии желудочков сердца, т.е. изменению формы желудочка в процессе его сокращения и расслабления [1]. Известно, что при патологии сердца геометрия желудочков и пространственно-временная координация работы их участков претерпевают существенные изменения наряду с молекулярно-клеточным ремоделированием миокарда [2]. Накопленные к настоящему времени данные свидетельствуют о ключевой роли функциональной геометрии желудочков в регуляции сократительной и насосной функции сердца в норме и при патологии [3].
Цель
Количественное описание функциональной геометрии левого желудочка (ФГЛЖ) у пациентов с трансплантированным сердцем на фоне денервации миокарда и приема иммуномодулирующих препаратов, а также на фоне криза отторжения. Оценка параметров ФГЛЖ в этой группе пациентов поможет выяснить роль денервации в нарушении правильной координации движения стенки левого желудочка (ЛЖ) в процессе сокращения, которое в свою очередь может приводить к снижению его насосной функции.
Методы исследования
Обследованы 14 пациентов с трансплантированным сердцем и контрольная группа здоровых людей (n = 22, средний возраст 31 год), не имеющих сердечной патологии в анамнезе.
Помимо рутинного эхокардиографического исследования, проводилась запись в режиме кинопетли 4-х сердечных циклов изображений ЛЖ сердца в 4-х камерной апикальной позиции под контролем электрокардиограммы (ultrasound system Philips IE33) с последующим полуавтоматическим оконтуриванием эндокарда в программе Qlab (Philips). Анализ региональной кинетики стенки ЛЖ для каждого пациента проводили при помощи разработанного в ИИФ УрО РАН программного комплекса покадровой обработки контуров ЛЖ сердца на основе метода секторов [4] (Рис. 1 А).
Показаны совмещенные по центру масс конечно-диастолический (КДК) и конечно-систолический (КСК) контуры ЛЖ. Радиусы, разделяющие КДК на секторы с равными площадями, пересекают КСК, позволяя определить величину изменения площади соответствующего сектора за время систолы и вычислить его РФВ и ПА. Блок Б: Зависимость средней региональной фракции выброса (РФВ) от местоположения сегмента стенки (номера секторов по оси абсцисс даны в соответствии с нумерацией на рис.1А) (сплошная линия) и показателя асинхронизма (ПА) в контрольной группе (пунктирная линия).
Максимальное относительное (%) уменьшение площади сектора в течение сердечного цикла по отношению к конечно-диастолической площади сектора использовали в качестве оценки региональной фракции выброса (РФВ), а отношение времени достижения этого максимума ко времени достижения глобальной систолы – в качестве регионального показателя асинхронизма (ПА) движения стенки. Коэффициенты вариации индивидуальных значений РФВ и ПА пациента применяли как индексы пространственной и временной неоднородности движения стенки ЛЖ этого пациента [4,5]. Для количественной оценки изменения формы ЛЖ в течение сократительного цикла вычисляли индекс сферичности Гибсона [6](отношение площади области ЛЖ, ограниченную эндокардиальным контуром, к площади круга, ограниченного окружностью, длина которой равна периметру контура ЛЖ), отражающий степень близости контура к окружности [6], а также индекс Фурье, вычисляемый на основе аппроксимации контура ЛЖ рядом Фурье (равный отношению суммы квадратов амплитуд ненулевых гармоник к квадрату главного члена разложения), указывающий на степень сложности формы и ее отличия от окружности [7].
Основные результаты
Ранее были установлены особенности региональной кинетики стенки ЛЖ здоровых взрослых людей (контроль), демонстрирующие ее существенную пространственную неоднородность [4]. Показано, что региональные фракции выброса в разных участках ЛЖ значительно отличаются, при этом наблюдается регулярный нелинейный характер изменения региональной фракции выброса при последовательном обходе стенки ЛЖ по часовой стрелке от одной границы контура до другой (см. Рис. 1Б, сплошная линия). Зависимость средних значений ПА от номера региона имеет также регулярный нелинейный характер и во многом напоминает характер зависимости для РФВ, только в ее зеркальном отражении (Рис. 1Б, пунктирная линия).
Групповые характеристики ФГЛЖ для пациентов с ортотопической трансплантацией сердца (ОТС) мы не рассматриваем, поскольку обследованы пациенты в разный послеоперационный период (от 15 суток до 8 лет), в разных возрастных группах (от 19 до 58 лет) с различной сопутствующей патологией, послеоперационными осложнениями и различными схемами иммуносупрессивной терапии.
На рисунке 2 представлены индивидуальные характеристики ФГЛЖ пациента с ОТС с гладким послеоперационным периодом. Трансплантация сердца данному пациенту была проведена по поводу постмиокардитической дилатационной кардиомиопатии. При сохраненной фракции выброса (60% через 1,5 года и 56% через 2 года после операции, контроль 70±2%) возрастает индивидуальный индекс неоднородности (через 1,5 года - 22%, а через 2 года - 31%) по сравнению с контролем (15±1%) и индивидуальный индекс ПА (через 1,5 года 14%, через 2 года – 22%, контроль 15±1%). Также индивидуальная кривая зависимости РФВ от местоположения сегмента у пациента через 1,5 года после операции укладывается в доверительный интервал (рис.2А, крупный пунктир), но с течением времени нарушается кинетика верхушечной области (Рис.2А, мелкий пунктир). Что говорит о том, что характеристики региональной кинетики более чувствительны при диагностике, чем оценка глобальной ФВ. Индексы изменения формы ЛЖ (индекс Фурье и индекс Гибсона) не выходят в течение сократительного цикла за 95% доверительный интервал контрольной группы (Рис.2Б, 2В).
Блок А - Зависимость РФВ от местоположения сегмента стенки. Блок Б - динамическое изменение индекса Фурье в течение сократительного цикла. Блок В - динамическое изменение индекса сферичности Гибсона в течение сократительного цикла (точке 1 соответствует конечная диастола, точки 2-4 – фаза сокращения, точке 5 соответствует конечная систола, точки 6-9 – фаза расслабления). Во всех блоках сплошная линия - средние характеристики и 95% доверительный интервал в контрольной группе; пунктирная линия - индивидуальная кривая пациента.
На Рисунке 3 представлены индивидуальные характеристики функциональной геометрии сердца пациента с ОТС до и на фоне криза отторжения и присоединившегося инфекционного эндокардита трикуспидального клапана. До криза отторжения пациент имел ФВ 47%, индивидуальный индекс неоднородности 27%, индекс ПА 13%, РФВ были снижены, но для большинства сегментов входили в 95% доверительный интервал контрольной группы (Рис.3 А, крупный пунктир), индексы изменения формы имели закономерную динамику в течение сердечного цикла (Рис. 3Б,В, крупный пунктир), хотя и отличались от значений в контрольной группе. На фоне криза отторжения наблюдается существенное ухудшение региональной кинетики (Рис. 3А, мелкий пунктир), увеличение индекса неоднородности РФВ (42%) и индекса ПА (53%), сопровождающееся значительным падением глобальной фракции выброса (17%). Отсутствует изменение формы ЛЖ в течение сердечного цикла (Рис. 3Б,В, мелкий пунктир).
Блок А - Зависимость РФВ от местоположения сегмента стенки. Блок Б - динамическое изменение индекса Фурье в течение сократительного цикла. Блок В - динамическое изменение индекса сферичности Гибсона в течение сократительного цикла (точке 1 соответствует конечная диастола, точки 2-4 – фаза сокращения, точке 5 соответствует конечная систола, точки 6-9 – фаза расслабления). Во всех блоках сплошная линия - средние характеристики и 95% доверительный интервал в контрольной группе; пунктирная линия - индивидуальная кривая пациента.
На Рисунке 4 представлены индивидуальные характеристики ФГЛЖ пациента с длительным послеоперационным периодом (6 лет). Трансплантация сердца данному пациенту была выполнена по поводу первичной дилатационной кардиомиопатии. Фракция выброса этого пациента составляла 37%, индекс неоднородности 39%, индекс ПА 31%, видно снижение РФВ (рис.4А) и значительно нарушена динамика индексов формы в течение сократительного цикла (4Б,В). На основании этого видно, что денервация сердца и длительная иммуносупрессивная терапия негативно сказываются на работе сердца и наблюдается нарушение ФГЛЖ.
Блок А - Зависимость РФВ от местоположения сегмента стенки. Блок Б - динамическое изменение индекса Фурье в течение сократительного цикла. Блок В - динамическое изменение индекса сферичности Гибсона в течение сократительного цикла (точке 1 соответствует конечная диастола, точки 2-4 – фаза сокращения, точке 5 соответствует конечная систола, точки 6-9 – фаза расслабления). Во всех блоках сплошная линия - средние характеристики и 95% доверительный интервал в контрольной группе; пунктирная линия - индивидуальная кривая пациента.
Заключение
Использование данной модели для анализа особенностей сократительной функции миокарда ЛЖ у больных с ОТС выявило общие тенденции в виде снижения РФВ и нарушения закономерной динамики индексов формы ЛЖ с течением времени на фоне иммуносупрессивной терапии и при кризе отторжения.
Работа поддержана грантом РФФИ № 14-04-31151
Список литературы
1. Ballester Rode’s M., Fotats A., Torrent*Guasp F.,et al. // Europ. J. Cardiothorac. Surg. 2006. V. 29.Suppl. 1. P. 139–144.
2. Solovyova O., Katsnelson L.B., Kohl P., Konovalov P., Lookin O., Moskvin A.S., Vikulova N., Protsenko Yu.L., Markhasin
V.S. Activation sequence as a key mechanism of functional self-organization of myocardium. Philosophical Transactions of The Royal Society A., 2006, Vol. 364. - P. 1367–1383
3. Мархасин В.С., Соловьева О.Э. Чумарная Т.В., Сухарева С.В. Проблема неоднородности миокарда // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2009. Т. 95. №9. С. 919-943.
4. Чумарная Т.В., Соловьева О.Э., Сухарева С.В. и др. //Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2008. Т. 94.№ 11. С.
1217–1239.
5. Мархасин В.С., Гласман А.А., Честухин В.В. и др. //Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 1994. Т. 80.№ 4. С. 72–80.
6. Di Donato M., Dabic P., Castelvecchio S., et al. //Europ. J. Cardiothorac. Surg. 2006. V. 29. Suppl. 1.P. 225–230.
7. Kass D., Traill T., Keating M., et al. // Circ. Res. 1988.V. 62. № 1. P. 127–138.
