2. Главная
  3. Архив номеров
  4. Выпуск журнала Том 2 №4 за 2018 год
  5. Жилина М.И., Лебедев А.А. Неинвазивные способы количественной оценки функционального состояния миокарда: некоторые примеры клинической практики

Жилина М.И., Лебедев А.А. Неинвазивные способы количественной оценки функционального состояния миокарда: некоторые примеры клинической практики

Скачать статью в формате PDF

Дата публикации 01.12.2018 г. 

УДК 612.172.4, 612.173.3

НЕИНВАЗИВНЫЕ СПОСОБЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МИОКАРДА: НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

М.И. Жилина, А.А.Лебедев

Научно-исследовательский центр курортологии и реабилитации, филиал ФГБУ «Северо-Кавказский научно-клинический центр» Федерального медико-биологического агентства» в городе Сочи, Россия

Ключевые слова: функциональная диагностика, электрокардиография.

Аннотация. В настоящей статье представлены некоторые примеры развития наиболее распространенных заболеваний миокарда, начиная с момента их первого бессимптомного проявления до выявления патологии. Эти уникальные данные были получены при помощи математического анализа электрокардиографического сигнала, позволившего оценить функциональное состояние, адаптивные возможности миокарда и, в перспективе, выявить ряд признаков, прямо указывающих на предрасположенность к какой-либо сердечной патологии.

NON-INVASIVE WAY OF QUANTIFY THE FUNCTIONAL STATUS OF THE HEART: SOME EXAMPLES OF CLINICAL PRACTICE

M.I. Zhilina, A.A. Lebedev

Research Center of Balneology and Rehabilitation, branch of Federal state budgetary institution "North-Caucasian Federal scientific clinical center of Federal medical-biological Agency" in Sochi, Sochi, Russian Federation

Key words: functional diagnosis, electrocardiography.

Annotation. The article gives examples of the development of common heart diseases (from the earliest manifestations to pathology). These unique data were obtained by means of a mathematical analysis of the electrocardiogram signal, which made it possible to evaluate the functional state, adaptive capabilities of the myocardium, and, in the future, to identify a number of signs that directly indicate a predisposition to any cardiac pathology.

Введение. Для современной науки одним из наиболее актуальных и важных направлений исследований является ранняя диагностика заболеваний [1]. По данным Росстата о состоянии здоровья населения Российской Федерации за период с 2010 по 2016 год заболевания сердца и сосудов находятся на 2 месте после болезней органов дыхания по количеству больных, и на 1 месте по причинам смертности [4]. Данный факт демонстрирует острую необходимость поиска новых, более тонких и более глубоких методов исследования, понятных практикующему врачу, не отнимающих много времени, но опирающихся на физику исследуемого процесса, фундаментальные законы метрологии и накопленный эмпирический опыт признанных методов диагностики, в частности таких, как метод электрокардиографии.

Методы и организация исследования. Для выявления ранних функциональных нарушений в работе сердца было проанализировано 344 электрокардиограммы 86 человек в возрасте от 21 до 71 года (46,36±14,69 лет) за период с 2014 по 2018 год.

В их числе, 50 здоровых людей (нормальная ЭКГ), где 20 человек из числа добровольцев - профессиональные спортсмены в возрасте 24,1±4,01 года, 30 человек – нетренированные люди (36,3±8,55 лет); неполная блокада правой ножки пучка Гиса – 27 человек (26,7±4,06 лет); полная блокада левой ножки пучка Гиса – 1 человек (59 лет); дилатационная кардиомиопатия – 7 человек (48,8±9,73 лет); острый инфаркт миокарда – 1 человек (66 лет). Протокол обследования включал в себя 4-этапное электрокардиографическое исследование на АПК Schiller (Швейцария): исходные показатели, реакция на метаболическую нагрузку пробой Генча, и период восстановления (через 1 и 3 минуты после нагрузки).

Математическая обработка электрокардиограммы, которая лежит в основе данной работы и служит основным способом получения данных о функциональном состоянии сердца (ФСС), построена на вычислении коэффициента эффективности функции (КФ в %), рассчитанного по соотношению механической работы (мДж/г/мин), выполняемой на участке QT (dV/dt) и суммарных энерготрат (мДж/г/мин) в интервале PQ (dV/dt) стандартной ЭКГ в грудном отведении с проекции верхушки сердца (Vв.с.). Исполнение метаболической нагрузки пробой Генча в процессе регистрации ЭКГ при таком способе расчётов, позволяет судить об адаптивных возможностях миокарда.

Результаты исследования и их обсуждение. На рисунке 1 Б представлены данные о КФ (%) и адаптивных возможностях здорового сердца тренированного человека, когда компенсация недостатка кислорода в момент исполнения пробы Генча обеспечена мощностью ударного выброса. Такой тип реакции присущ в большинстве случаев профессиональным спортсменам (рисунок 1 Б). У нетренированного человека (рисунок 1 А) недостаток кислорода компенсирован увеличением частоты сердечных сокращений (ЧСС).

   

ЧСС 75,9±4,25; 80,7±4,28; 78,6±3,9; 77,7±3,48

ЧСС51,64±4,74; 7,73±2,5; 49,99±1,9; 52,01±2,6

(А) нетренированный человек

(Б) профессиональный спортсмен

Рисунок 1 – Оценка адаптивных возможностей миокарда по dVв.с/dt до, во время и после метаболической нагрузки в контрольной группе

Соотношение выполняемой сердцем работы и её метаболического обеспечения в пределах 35-40% для тренированного и 33-38% для нетренированного человека являются физиологическим оптимумом, характеризующим состояние здоровья или хронический патологический процесс в стадии устойчивой ремиссии; 45-50% — это пороговое состояние, характерное для предболезни или острого патологического процесса в латентной фазе. Дальнейшее увеличение КФ может свидетельствовать о нарастающей гиперфункции, способной вызвать функциональные нарушения вплоть до энергетического истощения. Снижение же КФ ниже 30% также является пороговым, характеризующим патологический процесс от стадии обострения до нарастающей гиподинамии (гипофункция) с исходом в энергетическое истощение [1].

Результативность использования dV/dt в оценке ФСС, позволила вплотную подойти к разработке алгоритма оценки ранних нарушений внутрижелудочковой проводимости. В основу данного алгоритма положена обработка (dE/dt) электрокардиографического комплекса QRS (≈ 80-100 мс), снятого со всех грудных отведений, и последующий анализ амплитудных и временных характеристик полученных данных, отражающих энергетические процессы в сердце в период начальной части желудочкового комплекса электрокардиограммы (рис.2). Как известно, комплекс QRS характеризует процесс охвата возбуждением миокарда обоих желудочков [3]. Этот процесс напрямую зависит от состояния внутрижелудочковой проводниковой системы. Всякое поражение внутрижелудочковой проводниковой системы влечет за собой изменение проведения возбуждения и, следовательно, формы зубцов и продолжительности комплекса QRS. Незначительное поражение проводниковой системы вызывает появление расщеплений на различных участках QRS комплекса электрокардиограммы. Длительность QRS при этом может оставаться в пределах нормы или увеличиваться незначительно [2, 3].

   
   
   

Рисунок 2 - Энергетические характеристики биопотенциала, регистрируемого при нормальной электрокардиограмме в грудных отведениях V1-V6. (мДж)

Достаточно часто встречающимся видом нарушений внутрижелудочковой проводимости является неполная блокада правой ножки пучка Гиса, присущая, как правило, спортсменам (начиная с детского возраста) и людям, чья деятельность либо образ жизни связаны с повышенной физической или психоэмоциональной нагрузкой, либо с перенесенным в недавнем времени стрессом. Неполная блокада правой ножки пучка Гиса может регистрироваться в норме, быть проходящей, постоянной или обусловленной гипертрофией правого желудочка (у спортсменов) [2].  Неполная блокада правой ножки пучка Гиса не оказывает большого влияния на показатели КФ и адаптивные возможности сердца. При данном дефекте с одинаковой частотой регистрируются как гипофункциональные и гиперфункциональные нарушения, так и варианты нормы ЭКГ. Наиболее характерный случай неполной блокады правой ножки пучка Гиса представлен на рисунке 3 (обследуемый ГГЕ, 47 лет,
и.б. № 000519).

 

Рисунок 3 – Показатели КФ (%), адаптивных возможностей сердца и ЧСС при неполной блокаде правой ножки пучка Гиса (и.б. № 000519)

В отличие от нормальных показателей КФ, конфигурация энергетических характеристик биопотенциала значительно изменяется и имеет множество различных вариаций, обусловленных, предположительно, степенью нарушения проводимости. На рисунке 4 представлена конфигурация dE/dt V1-V6 этого же обследуемого, наиболее ярко отражающая предполагаемые процессы нарушения внутрижелудочковой проводимости при неполной блокаде правой ножки пучка Гиса, которая, по заключению АПК Шиллер, относится к «варианту нормы ЭКГ»

   
   
   

Рисунок 4 – Показатели энергетических характеристик (dE/dt) биопотенциалов сердца (V1-V6) в QRS комплексе стандартной ЭКГ при неполной блокаде правой ножки пучка Гиса (и.б. № 000519)

Блокада левой ножки пучка Гиса обычно позволяет говорить о выраженных изменения в миокарде, его органических повреждениях, и часто сопровождает гипертрофию левого желудочка [2, 3]. При блокаде ножек пучка Гиса часто наблюдается различная степень недостаточности кровообращения, вызванного заболеванием, обусловившим появление блокады. Среди имеющихся в нашем распоряжении материалов был только один случай полной блокады левой ножки пучка Гиса, сочетанный с дилатационной формой кардиомиопатии (БЖД, 59 лет, и.б. № 000432). Анализ данного случая показал значительные гипофункциональные нарушения в работе сердца и крайне хаотичную конфигурацию энергетических характеристик ЭКГ, полностью утративших упорядоченность, что объясняется повреждением сердечной мышцы вследствие дилатации и, соответственно, серьезными нарушениями проводимости (рис.5, 6).

 

Рисунок  5 – Показатели КФ (%), адаптивных возможностей сердца и ЧСС при дилатационной кардиомиопатии, сочетанной с полной блокадой левой ножки пучка Гиса (и.б. № 000432)

 

 

 
   
   
   

Рисунок 6 – Показатели энергетических характеристик (dE/dt) биопотенциалов сердца (V1-V6) в QRS комплексе стандартной ЭКГ при дилатационной кардиомиопатии, сочетанной с полной блокадой левой ножки пучка Гиса (и.б. № 000432)

При данной патологии отмечаются низкие показатели механической работы и КФ сердца (%), несмотря на показатели метаболического обеспечения, которые почти в 2 раза превышают значения нормы. Патогенез данной болезни сердца включает в себя снижение количества полноценно функционирующих кардиомиоцитов, которое приводит к расширению камер сердца, нарушению сократительной функции миокарда и, наконец, развитию хронической сердечной недостаточности [5].

Наибольший интерес для настоящего исследования представляет возможность более глубокой диагностики нарушений внутрижелудочковой проводимости. Так из 50 человек, не имеющих функциональных нарушений (контрольная группа) по данным ЭКГ обследования, почти у 60% были выявлены ранние нарушения проводимости.

В качестве наиболее яркого примера возможностей ранней диагностики нарушений представлены результаты нескольких исследований (dVв.с./dt и dE/dt) добровольца МББ, 66 лет, и.б. № 000065 за 2,5 года наблюдения, перенесшего в этот промежуток времени острый трансмуральный инфаркт передней стенки миокарда (рисунки 7, 8, 9, 10)

09.12.2014- 1.5 год до инфаркта

  

 

Рисунок 7 – Показатели КФ (%), адаптивных возможностей сердца и ЧСС на 09.12.2014 (1,5 года до инфаркта)

 

ЧСС в пределах нормы; реакция на метаболическую нагрузку повышением мощности ударного выброса (соответствует высокому адаптивному потенциалу); КФ – 35,1% физиологический оптимум; увеличены показатели механической работы.

 

01.01.2017- полгода до инфаркта

  

 

Рисунок 8 – Показатели КФ (%), адаптивных возможностей сердца и ЧСС на 01.01.2017 (полгода до инфаркта)

 

В ответ на метаболическую нагрузку проявляется значительное повышение ЧСС, которое не снижается даже к 3 минуте; КФ (%) снижен – 19,6%, соответствует параметру «гипофункциональные нарушения, состояние «предболезни»; показатели механической работы ниже нормы.

 

01.06.2017- третьи сутки инфаркта

  

 

Рисунок 9 – Показатели КФ (%), адаптивных возможностей сердца и ЧСС на 01.06.2017 (3 сутки инфаркта)

 

ЧСС увеличена, неадекватный ответ на метаболическую нагрузку непрерывным снижением КФ (%); показатели механической работы в 2,5 раза выше референтных значений.

 

09.12.2014за 1.5 год до инфаркта

      

01.01.2017за полгода до инфаркта

      

01.06.2017третьи сутки инфаркта

      

Рисунок 10 – Динамика энергетических характеристик (dE/dt) биопотенциалов сердца (V1-V6) в QRS комплексе стандартной ЭКГ за 2014-2017 гг. при развитии острого трансмурального инфаркта передней стенки миокарда (и.б. № 000065)
           

Ретроспективный анализ показал, что ещё за полтора года до развития инфаркта миокарда показатели dVв.с. и dE/dt вышли за рамки референтных значений, а спустя год они стали ещё более выраженными, что привело к тяжёлым последствиям. Вполне вероятно, что имея возможность использования данной технологии несколько лет назад, удалось бы принять меры по предотвращению представленной патологии еще на самых ранних этапах её развития.

Заключение. Таким образом, благодаря разработанной технологии вычисления dVв.с./dt (количества механической и метаболической энергии) в интервалах времени PQ и QT сердечного цикла и dE/dt электрокардиографического комплекса QRS (≈ 80-100 мс), снятого со всех грудных отведений, стала возможной диагностика ранних донозологических нарушений в работе сердца, что существенно увеличивает шанс своевременно их купировать. Применение в процессе регистрации ЭКГ метаболической нагрузки пробой Генча (задержка дыхания на выдохе) дополнительно позволяет оценить адаптивные возможности миокарда. При этом вся процедура занимает не более5-7 минут.

Литература

  1. Лубяко А.А. Функциональный резерв как критерий оценки состояния здоровья, потенциальных возможностей организма, качества профилактических, лечебных и реабилитационных мероприятий / А.А. Лубяко, Ю.А.Попов, Д.В.Башлыков, А.В.Шипицын // Вестник спортивной науки. - 2014. - № 5. – С. 41-46.
  2. Орлов Н.Н. Руководство по электрокардиографии / Н.Н. Орлов. – М.: Медицина, 1983. 528 с.
  3. Фогельсон Л.И. Клиническая электрокардиография / Л.И. Фогельсон. - М.: Медгиз, 1957. 460 с.
  4. Здравоохранение в России. 2017: Стат. сб./Росстат. – М., 2017. - 170 с.
  5. Чазов Е.И. Руководство по кардиологии, том 3: Болезни сердца / под ред. Е.И.Чазова - АМН СССР. – М.: Медицина, 1982. - С. 9-10

References

  1. Lubyako A.A. Functional reserve as a criterion for assessing the state of health, the potential of the body, the quality of preventive, therapeutic and rehabilitation measures / A.A. Lubyako, Yu.A.Popov, D.V. Bashlykov, A.V.Shipitsyn // Bulletin of sports science. - 2014. - № 5. - p. 41-46.
  2. Orlov N.N. Guide to electrocardiography / N.N. Orlov - M .: Medicine, 1983. 528 p.
  3. Fogelson L.I. Clinical electrocardiography / L.I. Fogelson - M .: Medgiz, 1957. 460 p.
  4. Health care in Russia. 2017: Stat. Sat. / Rosstat. - M., 2017. - 170 p.
  5. Chazov E.I. A Guide to Cardiology, Volume 3: Heart Disease / ed. E.I. Chazova - Academy of Medical Sciences of the USSR. - M .: Medicine, 1982. - p. 9-10

Информация об авторах:

Марина Игоревна Жилина – младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной физиологии НИЦКиР ФФГБУ СКФ НКЦ ФМБА России в г. Сочи, руководитель группы функциональной диагностики, е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Андрей Александрович Лебедев - младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной физиологии НИЦКиР ФФГБУ СКФ НКЦ ФМБА России в г. Сочи, е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Поиск