глобальный продольный стрейн что это значит
Исследование деформации миокарда
Насколько оно полезно при принятии клинических решений?
Описание клинического случая
Вашему вниманию предоставляется описание клинического случая
Самарский государственный медицинский университет
Клинический случай
Пациентка 56 лет, проходящая комбинированную терапию рака правой молочной железы. После 23 сеанса лучевой терапии, отметила появление нескольких эпизодов жгучих болей за грудиной продолжительностью до 20 минут с иррадиацией в левую руку.
На ЭКГ в межприступном периоде достоверных изменений сегмента ST не выявлено. Отмечалось повышение уровня тропонина T до 5,6 мкг/л.
При ЭХОКГ зон нарушений локальной сократимости не выявлено. Фракция изгнания по Симпсону 68%. Левый желудочек не увеличен. КДО 76 мл, КСО 24 мл. В полости перикарда определялось незначительное количество свободной жидкости с максимальным разобщением листков перикарда до 6 мм по передней стенке правого желудочка, без признаков сдавления правых камер сердца. Клапаны структурно не изменены, без значимой регургитации.
Учитывая анамнез и клиническую картину необходимо было решить вопрос о причине загрудинных болей и дальнейшей тактике ведения.
Наиболее вероятной причиной болей и повышения тропонина у пациентки мог быть постлучевой миокардит. Однако, также не исключалось и поражение коронарных артерий с развитием ишемии миокарда. При этом, причиной ишемии могли послужить как лучевое, так и атеросклеротическое поражение коронарных артерий.
Исследование деформации явилось ключевым моментом для дифференциальной диагностики. Снижение глобального циркумференциального стрейна левого желудочка при нормальных значениях глобального продольного стрейна позволили исключить ишемический характер болей у пациентки и подтвердить наличие постлучевого миокардита. Необходимо также отметить что наиболее значимое снижение регионарного циркумференциального стрейна у пациентки произошло в базальных сегментах передней и передне-перегородочной области, что соответствует зоне наиболее уязвимой при лучевой терапии.
Было решено воздержаться от проведения коронарной ангиографии. Отмечен полный регресс симптомов и нормализация уровня тропонинов на фоне противовоспалительной терапии.
Глобальная продольная деформация левого желудочка связана с сердечно-сосудистыми факторами риска и артериальной жесткостью при хроническом заболевании почек
Глобальная продольная деформация (GLS) стала лучшим методом для выявления систолической дисфункции левого желудочка (ЛЖ) по сравнению с фракцией выброса (EF) на основе того, что она менее зависима от оператора и более воспроизводима. Метод 2-мерной деформации (2DS) легко измеряется и интегрируется в стандартную эхокардиограмму. Это исследование предназначалось для определения взаимосвязи между GLS и традиционными и хроническими факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), связанных с хроническим заболеванием почек (ХЗП) у пациентов с ХЗП.
В поперечном разрезе пациентов с умеренными стадиями ХЗП 3 и 4 (n = 136). Клинические характеристики, антропометрические, биохимические данные, включая маркеры воспаления [C-реактивный белок (CRP)], уремические токсины [индоксилсульфат (IS), p-крезилсульфат (PCS)] и артериальная жесткость [скорость пульсовой волны (PWV)] были измерены. Индуцируемая ишемия была обнаружена с помощью эхокардиограммы с нагрузочной нагрузкой. GLS определяли из 3 стандартных апикальных представлений с использованием 2-мерного отслеживания спекл и EF измеряли с использованием правила Симпсона. Были изучены ассоциации между GLS и традиционными факторами риска, связанными с ХЗП, с использованием многомерных моделей.
Скорость аортальной пульсовой волны (PWV), выраженная в метрах / секунду (м / с), измерялась с использованием неинвазивного тонометра (SphygomoCor 2000; AtCor Medical, Сидней, Австралия), расположенного над покоями сонных и бедренных артерий. Сигналы давления были откалиброваны с использованием плечевого АД и были проведены измерения расстояния сонных и бедренных импульсов от неподвижной точки (надземная вырезка). Затем PWV рассчитывали с использованием метода «стоп-нога», связанного с сердечным циклом, с использованием 3-свинцового электрокардиографа [27].
Описательная статистика использовалась для представления характеристик при входе в исследование. Данные были оценены для нормальности распределения и преобразованы соответствующим образом. CRP, соотношение мочи в белке к креатинину, PTH, PWV, IS и PCS были преобразованы в журнал. Результаты были выражены как частоты и проценты для категориальных переменных, среднее ± стандартное отклонение (SD) для нормально распределенных переменных и медианный (межквартильный диапазон) для нерегулируемых распределенных переменных. Анализ проводился путем деления пациентов на 2 группы; один с сохраненным, а другой с нарушением GLS. Различия между двумя группами были проанализированы с помощью критерия хи-квадрат для категориальных данных, непарного t-теста для непрерывных нормально распределенных данных и критерия Ринкшука Уилкоксона для непрерывных нерегулируемых распределенных данных. Анализ чувствительности проводили путем деления пациентов в соответствии с выше и ниже средних значений GLS (-18,4%), чтобы определить, были ли наблюдаемые ассоциации по-прежнему устойчивыми с использованием другого порога. Степень ассоциации между GLS как непрерывной переменной и представляющими интерес переменными оценивалась с использованием корреляции Пирсона для непрерывных нормально распределенных переменных и корреляции Спирмена для категориальных и ненормально распределенных переменных. Независимые ассоциации с GLS оценивались с использованием ступенчатого многопараметрического регрессионного анализа с обратной элиминацией. Для дальнейшей оценки взаимосвязи между GLS и PWV была построена серия моделей линейной регрессии с использованием GLS в качестве зависимой переменной. Первая модель включала PWV в качестве единственного предиктора. Последующие модели были построены путем добавления традиционных факторов риска в качестве предикторов, факторов риска, связанных с ХЗП, и, наконец, эхокардиографических параметров. Многоколинеарность тестировалась с использованием измерения переменной величины инфляции. Данные анализировались с использованием стандартной статистической программы (Stata 13; www.stata.com). P-значения менее 0,05 считались статистически значимыми для всех описанных анализов.
Данные представляют собой среднее ± стандартное отклонение, средний (межквартильный диапазон) или число (%)
GLS; глобальная продольная деформация, ЛПНП; липопротеин низкой плотности, CV; сердечно-сосудистые, HF; сердечная недостаточность, ХЗП; хроническое заболевание почек, eGFR; расчетная скорость клубочковой фильтрации, CRP; С-реактивный белок, ПТГ; гормон паращитовидной железы, ACEi; ингибитор ангиотензинпревращающего фермента, ARB; блокатор рецепторов ангиотензина, ESE; эхокардиограмма
GLS; глобальная продольная деформация, LVESV; синусовый объем левого желудочка, LVEDV; диастолический объем левого желудочка, LVESD; систолический диаметр левого желудочка, LVEDD; диастолический диаметр левого желудочка, ИММЛЖ; индекс массы левого желудочка, RWT; относительная толщина стенки, LVH; гипертрофия левого желудочка, LA; левый предсердный
В таблице 3 представлены двунаправленные и скорректированные ассоциации между GLS и соответствующими факторами риска CV. При двумерном анализе GLS коррелировала с несколькими важными традиционными факторами риска, включая историю диабета, сердечной недостаточности (HF) и ИМТ. Кроме того, GLS также коррелирует с факторами риска, связанными с CKD (фиг.1a-c), включая свободный IS (r = 0,24, p = 0,005), свободный PCS (r = 0,23, p = 0,007) и PWV (r = 0,24, р = 0,009). Используя ступенчатую линейную регрессию для демографических, традиционных и связанных с ХЗП факторов риска, GLS оставалась независимо связанной с аортальным PWV, свободным ИБ и ИМТ (R2 для модели = 0,30, p — 18,4%) по-прежнему обнаружили более высокий ИМТ, уремические токсины (свободный ИБС и свободный PCS) и аортальный PWV.
Это исследование показало, что у пациентов с установленной стадией 3 и 4 CKD систолическая функция ЛЖ, оцененная GLS, независимо была связана с аортальными PWV, уремическими токсинами и ИМТ. Другие традиционные факторы риска не продемонстрировали связи с GLS. Важно отметить, что, по нашим сведениям, это первое исследование, в котором выявлена очень значительная связь между жесткостью аорты и GLS.
Существует несколько исследований, в которых оценивались клинические факторы, связанные с ГЛС среди населения в целом. В текущем исследовании изучались ассоциации между факторами риска и GLS в ХЗП. В метаанализе Yingchoncharoen et al. найденное систолическое АД было важным источником изменения значений GLS [28]. Dalen et al. также сообщили, что среди здоровых людей возрастание возраста и пола мужчин связано с худшим GLS [29]. Нынешние результаты не выявили значимых связей между GLS и SBP, возрастом или полом. Существует несколько возможных объяснений этих различий, в том числе наша исследовательская когорта состоит из пациентов с ХЗП, которые имеют много отличительных характеристик по сравнению с общей популяцией. История гипертонии была универсальной, и BP была хорошо контролирована в этой исследовательской когорте. Кроме того, исторические значения показаний BP не были доступны для сравнения, и относительно небольшой размер выборки мог объяснить отсутствие связи между GLS и BP, наблюдаемыми в этом исследовании.
CKD является уникальным фактором риска сердечного ремоделирования; исследования показали, что это происходит рано и значительно хуже у пациентов с ХЗП по сравнению с не-ХЗП [30, 31]. Структурные изменения характеризуются потерей клеток кардиомиоцитов и гипертрофией, повышенным стрессовым стрессом, дилатацией или истончением стенки желудочка, образованием рубцов и фиброзом миокарда, который прогрессирует до неадекватного ответа и приводит к функциональной декомпенсации [32, 33]. Предыдущая работа также продемонстрировала, что гемодинамические и метаболические изменения, связанные с уремической средой, могут привести к эндотелиальной дисфункции и каскаду сосудистых повреждений в этой когорте 34. Эндотелиальная дисфункция является основным патогенным механизмом преувеличенного атеросклероза и артериосклероза, приводящим к снижению сосудистого и миокардиального соответствия, увеличению кальцификации сосудов и усилению [37]. Артериальная жесткость, оцениваемая с использованием PWV, была широко описана и связана с неблагоприятным результатом CV в ХЗП [38, 39]. Было высказано предположение, что артериальная жесткость может оказывать вредное воздействие на давление наполнения ЛЖ, что приводит к большему напряжению стенок и жесткости стенок и последующему повреждению субэндокарда, который очень чувствителен к стрессовому напряжению и потребности в кислороде миокарда [40]. Поскольку GLS количественно оценивает продольное сжатие, особенно в субэндокардиальных волокнах, он может быть более чувствительным маркером систолической дисфункции, имевшим место до открытой клинической болезни [2, 41]. В этом исследовании независимая ассоциация артериальной жесткости и GLS сохранялась после корректировки индуцибельной ишемии, ИММЛ, ЭФ и показателей диастолической функции. В то время как классическая сосудистая жесткость напрямую связана с жесткостью желудочка и диастолической функцией, наше исследование показывает, что систолическая функция ЛЖ может быть скомпрометирована в ответ на усиление желудочков и сосудов у пациентов с умеренным ХЗП.
Настоящее исследование также продемонстрировало, что увеличение ИМТ связано с ухудшением GLS у пациентов с умеренным ХЗП. Ожирение является установленным фактором риска кардиомиопатии и является растущей проблемой в ХЗП. Ожирение приводит к различным метаболическим и нейрогуморальным изменениям, которые могут усилить ремоделирование миокарда. Было показано, что избыточные свободные жирные кислоты путем изменения скорости β-окисления жирных кислот увеличивают потребление кислорода миокардом и снижают сократимость миокарда [42]. Ожирение связано с активацией воспалительных цитокинов, особенно факторами некроза опухолей (TNF), которые вносят вклад в фиброзные изменения миокарда [43]. Активация симпатической и ренин-альдостероновой системы также широко проявляется у людей с ожирением и может дополнительно способствовать сердечному повреждению [44]. Некоторые из этих факторов сосуществуют или ослабляются у пациентов с ХЗП [45]. В результате происходит множество неадаптивных изменений миокарда, которые перекрываются между ХЗП и ожирением, включая аномальную релаксацию ЛЖ, гипертрофию и интерстициальный фиброз [46].
Факторы риска, связанные с ХЗП, все чаще считаются усилением многогранных механизмов сердечно-сосудистых заболеваний. Соответственно, это исследование показало новую и независимую связь между свободными циркулирующими концентрациями уремического токсина IS и ухудшением GLS в этой когорте с умеренным CKD. Показано, что связанные с белком уремические токсины, такие как ИС и ПКС, накапливаются с прогрессированием ХЗП и связаны с неблагоприятными результатами CV [47]. IS и PCS являются побочным продуктом ферментации бактериальных белков в толстой кишке и не эффективно очищаются при наличии заболевания почек. Хотя эти токсины в основном связаны с белками, их свободная фракция, которая является несвязанным метаболически активным компонентом, увеличивается с ухудшением функции почек [48]. Кроме того, эти токсины были тесно связаны с синтезом воспалительных медиаторов и повышением регуляции воспаления у пациентов с ХЗП [49, 50]. Исследования in vitro показывают, что воздействие свободных IS и PCS приводит к активации пути Ядерного фактора-каппа B (NF-kB) [49], и воздействие IS, в частности, стимулирует митоген-активированные протеинкиназные пути (MAPK) с последующим фибротическим, окислительного и провоспалительного действия на миокард [14].
Ишемия миокарда является ключевым фактором для кардиального ремоделирования в ХЗП, и ранее сообщалось, что GLS предоставляет прогностическую информацию о ишемии миокарда и размере инфаркта [51]. В этом исследовании наблюдалась тенденция к ассоциации между GLS и ишемией миокарда (p = 0,05).
Это исследование представляет собой комплексный анализ факторов риска СС и GLS. Однако причинно-следственную связь не удалось идентифицировать из-за поперечного характера исследования. В этом исследовании традиционные факторы риска были хорошо контролируемыми, что, возможно, ограничивало нашу способность обнаруживать ассоциации между этими параметрами и GLS. Кроме того, исследование было ограничено субъектами с eGFR 25 — 60 мл / мин / 1,73 м2 и включало только 30 пациентов с нарушением GLS. Несмотря на то, что большое количество характеристик пациента было скорректировано, возможность остаточного смешения не может быть исключена. Большие исследования необходимы для дальнейшего изучения ассоциаций с GLS в ХЗП.
Это исследование продемонстрировало ассоциации множественных традиционных и связанных с ХЗП факторов риска с систолической функцией ЛЖ, оцененной с использованием GLS у пациентов с ХЗП. Систолическая функция LV, оцененная с использованием GLS, была связана с уремическими токсинами, ожирением и артериальной жесткостью. Будущие исследования необходимы для оценки того, могут ли терапевтические стратегии модифицировать эти факторы риска CV, что может привести к улучшению функции ЛЖ.
Дополнительный файл 1: Таблица S1.
A: Клинические характеристики 136 пациентов согласно значениям GLS выше и ниже медианы. Таблица S2. A: Эхокардиографическая характеристика, соответствующая значениям выше и ниже медианы.
Speckle-tracking эхокардиография – техника оценки функции миокарда
Sergio Mondillo, MD, Maurizio Galderisi, MD, Donato Mele, MD, Matteo Cameli, MD, Vincenzo Schiano Lomoriello, MD, Valerio Zacà, MD, Piercarlo Ballo, MD, Antonello D’Andrea, MD, Denisa Muraru, MD, Mariangela Losi, MD, Eustachio Agricola, MD, Arcangelo D’Errico, MD, Simona Buralli, MD, Susanna Sciomer, MD, Stefano Nistri, MD, Luigi Badano, MD
Speckle-tracking эхокардиография – количественная ультразвуковая методика точной оценки функции миокарда путем анализа движения спеклов, выявленных на обычных 2-мерных сонограммах. Она предоставляет данные о недоплеровской, угол-независимой и объективной количественной деформации миокарда и систолической и диастолической динамики левого желудочка. При отслеживании перемещения спеклов во время сердечного цикла, саму деформацию и её скорость можно быстро измерить после соответствующего проведенного исследования. Данные о технических особенностях выполнения исследования, точности и клиническом применении speckle-tracking эхокардиографии появляются с высокой скоростью. Этот обзор описывает основные понятия speckle-tracking эхокардиографии, иллюстрирует то, как получить измерения деформации с помощью этой техники, и обсуждает их применение и дальнейшее клиническое развитие. Speckle-tracking эхокардиография – новый, неинвазивный ультразвуковой метод визуализации, который позволяет объективно и количественно оценить глобальную и регионарную функцию миокарда независимо от угла атаки и от поступательных движений сердца.
Speckle-tracking эхокардиография основана на анализе пространственного смещения (именуемый отслеживанием или трекингом) спеклов (которые определяются в виде пятен, точек в серошкальном изображении, генерируемых взаимодействием между ультразвуковым лучом и волокнами миокарда) при обычной 2-мерной сонографии. До введения этой сложной эхокардиографической техники, только магнитно-резонансная томография (МРТ) с мечеными молекулами позволяла выполнить точный анализ нескольких компонентов деформации, которые характеризуют динамику миокарда. Хотя магнитно-резонансная томография с мечеными молекулами считается золотым стандартом в этой области исследования, его рутинное использование ограничено высокой стоимостью, малой доступностью, относительной сложностью получения изображений и длительным анализом данных.
Отслеживая перемещения спеклов во время сердечного цикла, speckle-tracking эхокардиография позволяет полуавтоматически обрабатывать данные деформации миокарда в 3 пространственных направлениях: продольном, радиальном и циркулярном. Кроме того, speckle-tracking эхокардиография проводит оценку возникновения, направления, и скорости вращения левого желудочка (ЛЖ). Полуавтоматический характер speckle-tracking эхокардиографии гарантирует хорошую внутринаблюдательную и межнаблюдательную воспроизводимость. Несмотря на то, что этот новый метод был введен исключительно для анализа функции ЛЖ, несколько исследований недавно расширили поле его применения и в других камерах сердца, например, в левом предсердии (ЛП).
Этот обзор объясняет основные понятия speckle-tracking эхокардиографии, является практическим руководством по получению и интерпретации данных. В нем обсуждаются особенности клинического применения этих новых эхокардиографических параметров, которые в последнее время стали предметом большого интереса для клиницистов.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Термин speckle-tracking означает, что этот метод основан на анализе спеклов во время сердечного цикла. Единичные спеклы сливаются в функциональные блоки (ядра), что, в свою очередь, однозначно идентифицируются, характеризуя специфическое распределение спеклов. В результате, каждое ядро представляет собой вид ультразвукового отпечатка, который отслеживается с помощью программного обеспечения в течение всего сердечного цикла. Путем анализа движения каждого ядра, в режиме двухмерного изображения в серой шкале, система, без использования доплеровского сигнала, может вычислить смещение, частоту смещения (скорость), деформацию, а также скорость деформации (частоту деформации) выбранных сегментов миокарда и вращение ЛЖ.
В соответствии с указаниями, полученными из литературы с целью снижения случайного шума, каждый образец для speckle-tracking эхокардиографического анализа, должен быть получен путем усреднения, по меньшей мере, 3 последовательных сердечных циклов, установив частоту кадров стандартного двухмерного изображения от 60 до 110 кадров в секунду.
Учитывая тесную зависимость speckle-tracking эхокардиографии от анализа деформации одного сердечного цикла, её ограничением является невозможность проведения исследования у пациентов с несинусовым ритмом.
Эхокардиографические данные, полученные при speckle-tracking исследовании, недавно были сравнены с сономикрометрией и МРТ с мечеными молекулами, и при этом показали высокую возможность их получения и воспроизводимость. Значительные потенциальные ограничения этой новой методики заключаются в её строгой зависимости от частоты кадров и качества двухмерных изображений, что является необходимым условием для получения оптимального определения границы эндокарда.
ТЕРМИНОЛОГИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Краткая информация о терминологии, которая используется при этой эхокардиографической технике и описанная в тексте, приведена в Таблице 1.
Таблица 1. Speckle-tracking эхокардиографическая терминология
Напряжение ― Strain
Напряжение представляет собой измерение, которое оценивает степень деформации анализируемого сегмента по отношению к его начальному размеру. Оно выражается в процентах. Уравнение напряжения (ε) состоит в следующем:
где L представляет собой длину объекта после деформации, а L0 – начальная длина объекта. По общепринятым условиям, в зависимости от направления деформации, при удлинении или утолщении, значение принимается как положительное, в то время как при укорочении или истончении значение принимается как отрицательное.
Скорость деформации (напряжения) ― Strain Rate
Скорость напряжения (ε ‘) представляет собой скорость деформации миокарда. Она выражается в секундах-1. Другими словами, если то же самое значение деформации достигается в два раза быстрее, значение скорости деформации будет в два раза выше. Экспериментальные исследования показали, что скорость деформации менее зависима от изменения нагрузки ЛЖ, чем сама деформация. Тем не менее, поскольку сигнал скорости деформации имеет больше шума и сложнее воспроизводится, большинство клинических исследований по-прежнему используют измерения деформации.
Продольная деформация (напряжение) ― Longitudinal Strain
Продольная деформация представляет собой деформацию миокарда, направленную от основания до верхушки сердца. Во время систолы, желудочковые волокна миокарда укорачиваются с поступательным движением от основания к верхушке. Последующее сокращение расстояния между отдельными ядрами представлено негативными трендовыми кривыми (Рис. 1А).
Путем анализа продольной деформации в 4-камерной, 2-камерной и апикальной, вдоль длинной оси, плоскостях, могут быть получены как регионарные (относительно каждого из 17 сегментов ЛЖ), так и глобальные значения деформации (глобальная продольная деформация). Глобальная продольная деформация недавно была утверждена в качестве количественного показателя для оценки глобальной функции ЛЖ. Такие же измерения могут быть применены к speckle-tracking эхокардиографическому анализу продольной миокардиальной деформации левого предсердия и правого желудочка (ПЖ), при получении пиковой продольной предсердной деформации и продольной деформации ПЖ, соответственно.
Радиальная деформация ― Radial Strain
Радиальная деформация представляет собой деформацию миокарда в радиальном направлении, т.е. по направлению к центру полости ЛЖ, и таким образом отражая утолщение и истончение ЛЖ при движении во время сердечного цикла. Следовательно, во время систолы, учитывая прогрессирующее радиальное движение отдельных ядер, значения радиальной деформации представлены положительными кривыми (Рис. 1В). Значения радиальной деформации при speckle-tracking эхокардиографическом анализе получаются как в базальной, так и апикальной плоскостях короткой оси ЛЖ.
Рис. 1. Speckle-tracking эхокардиографический анализ деформации миокарда с указанием измерения продольной деформации (A), радиальной деформации (В) и циркулярной деформации (С).
Циркулярная деформация ― Circumferential strain
Циркулярная деформация представляет собой укорочение волокон миокарда ЛЖ по циркулярному периметру в плоскости короткой оси сердца (Рис. 1C). Следовательно, во время систолы, в связи с сокращением циркулярного расстояния спекл-до-спекл, измерения циркулярной деформации представлены в виде негативных кривых. Что касается продольной деформации, при использовании этого значения можно получить значение глобальной циркулярной деформации.
Скручивание и кручение ― Twisting and Torsion
До недавнего времени оценка скручивания ЛЖ была возможна только при помощи МРТ, но в настоящее время speckle-tracking эхокардиография стала новым перспективным инструментом для анализа скручивания ЛЖ. Скручивание левого желудочка – компонент нормального систолического сокращения, которое возникает от взаимного поворота верхушки и основания ЛЖ в течении систолы и представляет собой важный аспект сердечной биомеханики. Являясь внутренней физиологической характеристикой сердца, количественная оценка скручивания левого желудочка при speckle-tracking эхокардиографии базируется на основе анализа взаимного вращения верхушки и основания ЛЖ во время систолы. Скручивание левого желудочка рассчитывается как чистая разница среднего вращения между апикальным и базальным уровнями (Рис. 2). Кручение левого желудочка определяется как скручивание ЛЖ, нормализованное к расстоянию основание-верхушка.
Раскручивание ― Untwisting
Растущее внимание уделяется роли раскручивания в механике диастолического наполнения ЛЖ. Скорость раскручивания считается критическим начальным проявлением активного отдыха, что делает это измерение относящимся к исследованию диастолы и, главным образом, к изоволемической релаксации, потому что этот показатель имеет меньшую зависимость от нагрузки, по сравнению с другими диастолическими параметрами.
КАК ПОЛУЧИТЬ ПАРАМЕТРЫ ДЕФОРМАЦИИ
Получение изображения
Изображения для speckle-tracking эхокардиографического анализа, выполняемые в автономном режиме, получаются и записываются с использованием обычной двухмерной эхокардиографии в серой шкале во время задержки дыхания со стабильной электрокардиографической картиной. Необходимо соблюдать аккуратность для получения истинных апикальных изображений, а также изображений в плоскости короткой оси, используя стандартные анатомические ориентиры в каждой плоскости и избегать неправильных ракурсов анализируемых структур миокарда, что позволяет более надежно устанавливать границы эндокарда. Оптимальная частота кадров для получения двухмерного изображения устанавливается между 60 и 110 кадрами в секунду.
Эти настройки рекомендуется для того, чтобы объединить высокое временное разрешение с приемлемым пространственным разрешением, для повышения возможности покадровой методики трекинга (отслеживания). Рекомендуется начинать speckle-tracking эхокардиографический анализ с плоскости камеры сердца вдоль апикальной длинной оси для выбора кадра, соответствующего закрытию клапана аорты, которое является полезным опорным пунктом для последующего анализа. Верхушечная 4-х и 2-х камерная плоскость получения изображения необходима для анализа продольной деформации и пиковой продольной деформации предсердий (см. выше). Запись изображения в плоскости короткой оси сердца используется для определения радиальной деформации, циркулярной деформации и анализа вращения. Её проводят при стандартном парастернальном положении датчика в плоскости основания сердца и в более удаленных ― передней или переднебоковой позициях для апикальной плоскости. Для стандартизации получения изображения, базальную плоскость (основание сердца) определяют как плоскость, которая включает края митрального клапана, в то время как апикальная плоскость определяется дистальнее папиллярных мышц, проксимальнее уровня, на котором определяется конечно-систолическое закрытие полости ЛЖ. Особое внимание должно уделяться выполнению поперечного сечения ЛЖ, выполняя его как можно больше циркулярно.
Офлайн анализ
Записанные данные обрабатываются с помощью специфического acoustic-tracking программного обеспечения, как правило, доступного на специальных рабочих станциях, что позволяет выполнять автономный (после обследования) полуавтоматический анализ деформации на основе спеклов. Анализируемая поверхность эндокарда миокардиальных сегментов, определяется вручную у верхушки и / или в плоскости короткой оси сердца с помощью подхода «указал и щёлкнул, point-and-click». Поверхность эпикарда помечается, а затем автоматически генерируется системой, создавая тем самым поле зрения. После ручной настройки ширины и формы поля зрения, программное обеспечение автоматически делит поле зрения на 6 сегментов, и в результате автоматически подсчитывается качество трекинга (tracking) для каждого сегмента и, либо применяется либо отвергается, с возможностью дальнейшей ручной коррекции. Сегменты, для которых нет возможности получения адекватного качественного изображения, отклоняются программным обеспечением и исключаются из анализа. Последнее: когда поле зрения оптимизировано, программное обеспечение генерирует кривые деформации для каждого выбранного миокардиального сегмента (Рис. 1). Из этих кривых, исследователь может получить значения регионального и глобального (путем усреднения значений, наблюдавшихся во всех сегментах) пиков и времени достижения пика.
Если продольный анализ деформации выполняется во всех 3 апикальных плоскостях, программное обеспечение автоматически генерирует топографическое представление всех 17 проанализированных сегментов (bull’s eye ― мишень; Рис. 3А). С помощью простого ввода оператор может также получить параметры времени достижения пика продольной деформации и постсистолический индекс (например, процент постсистолического значения деформации по сравнению с максимальным пиком деформации оцениваемого сегмента) bull’s eye ― мишень (Рис. 3В), которые оказались полезными в предварительных исследованиях для анализа и выявления потенциальной ишемии или зон миокардиальной диссинхронии.
Рис. 3. Топографическое представление (мишень ― bull’s-eye) различных измерений деформации. А ― представлена продольная деформация (слева) и время до пика продольной деформации (справа) у пациента с тяжелым стенозом левой передней нисходящей артерии. Обратите внимание на хроматическую индивидуализацию зоны ишемии (слева), также показана задержка сокращения (красная зона с сокращением задержки 286 мс; справа). B ― измерение постсистолического индекса при speckle-tracking эхокардиографии в начале исследования (слева) и при физической нагрузке (50 Вт; справа) у пациента, подвергающегося эхокардиографии с физической нагрузкой. Обратите внимание на ухудшение задержки сокращения ЛЖ в переднебоковой части. После коронарной ангиографии выявлена патология левой коронарной и левой нисходящей артерий сердца. ANT указывает на передний; ANT_SEPT ― переднеперегородочный; INF ― нижний; LAT ― боковой и POST ― задний.
КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
В общем, помимо традиционных эхокардиографических методов, speckle-tracking эхокардиография позволяет провести беспрецедентную углубленную оценку систолической и диастолической динамики миокарда в широком диапазоне физиологических и патологических состояний. Например, существует не только хорошая корреляция между продольной деформацией и фракцией выброса левого желудочка (ФВЛЖ), как было показано в ряде исследований, но, кроме того, продольная деформация обеспечивает количественный анализ миокардиальной деформации каждого сегмента ЛЖ, что позволяет обнаруживать начальные проявления систолической дисфункции у больных с сохраненной ФВЛЖ.
Гипертония
Артериальная гипертензия является идеальной моделью для оценки изменений при различных видах деформаций, развивающиеся вслед за развитием концентрической геометрии ЛЖ (концентрическое ремоделирование и концентрическая гипертрофия ЛЖ). Это очень важный вопрос, потому что опыт использования стандартной эхокардиографии показал, что ухудшение фракционного сокращения стенок циркулярных волокон предшествует снижению фракции выброса левого желудочка. Speckle-tracking эхокардиография способствует дальнейшему пониманию того, что взаимодействие различных деформаций является гораздо более сложным процессом в этих условиях. В частности, оказывается, что продольная и радиальная деформация нарушаются, в то время как циркулярная деформация все еще нормальная, а кручение ЛЖ также находится в пределах нормы, как механическая компенсация для сохранения нормальной фракции выброса (ФВ). Эти данные дополнительно подтверждаются клиническими проявлениями у больных артериальной гипертензии с сохраненной ФВЛЖ, нарушенной продольной деформацией и увеличенным кручением ЛЖ, связанными с сывороточным уровнем ингибитора тканевой матричной металлопротеиназы 1 ― маркера миокардиального фиброза, который является основной детерминантой диастолической дисфункции ЛЖ. Эти данные позволяют предположить то, что нарушения обмена коллагена и миокардиальный фиброзный процесс могут привести к ранней сократительной дисфункции ЛЖ, когда ФВЛЖ еще нормальная, а функциональные нарушения ЛЖ, по-видимому, в основном влияют на диастолические свойства миокарда.
Диабет
Было показано, что у больных сахарным диабетом безсимптомных, с сохраненной ФВЛЖ, speckle-tracking эхокардиография имеет большой потенциал для обнаружения субклинической систолической дисфункции ЛЖ, которая маскируется изменениями продольной деформации. С этой точки зрения, speckle-tracking эхокардиография может предоставить полезную информацию о развитии субклинической дисфункции миокарда при диабете до явного появления диабетической кардиомиопатии. Эти данные подтверждают предыдущий опыт использования цветной визуализации скоростей в ткани, а также скорость деформации при допплеровском исследовании.
Ишемическая болезнь сердца
Пороки клапанов сердца
Speckle-tracking эхокардиографический анализ у пациентов с заболеваниями клапанов сердца был в основном выполнен для оценки функции ЛЖ со стрессовыми тестами (физические упражнения или фармакологическая проба). Lancellotti и др. показали, что у бессимптомных пациентов с дегенеративной митральной регургитацией, подвергающихся клапанной хирургии, ограниченное (индуцированное физической нагрузкой) восстановление продольной сократительной функции ЛЖ, и при оценке по speckle-tracking эхокардиографии глобальной продольной деформации прогнозируется дисфункция ЛЖ в послеоперационном периоде. У пациентов с аортальным стенозом или аортальной регургитацией, сразу после замены аортального клапана, существует значительное увеличение радиальной и циркулярной деформации, что наводит на мысль о том, как эти параметры деформации миокарда в значительной степени зависят от состояния нагрузки на ЛЖ.
Сердечная недостаточность
Было показано, что у пациентов с гипертензией и с сердечной недостаточностью, а также у пациентов с сердечной недостаточностью и нормальной ФВ, продольная деформация ЛЖ постепенно ухудшается (согласно Нью-Йоркской кардиологической ассоциации) от I класса, к классу IV, с дополнительным левожелудочковым радиальным и циркулярным систолическим ухудшением у пациентов в III и IV функциональных классов Нью-Йоркской кардиологической ассоциации. Что касается вращения и кручения ЛЖ, Park и др. сообщили, что систолическое скручивание, кручение и диастолическое раскручивание значительно повышено у пациентов с легкой диастолической дисфункцией (как два показательных случая на рисунке 4).
Рис. 4. Сравнительная картина измерений скручивания левого желудочка у диабетических пациентов с сохраненной фракцией выброса левого желудочка (справа) и здорового человека соответствующего возраста (слева). Желудочковая функция скручивания существенно увеличилась у пациентов с диабетом.
У пациентов с поздними стадиями диастолической дисфункции и увеличенным давлением наполнения, эти параметры нормализованы или снижены. Тем не менее, еще предстоит выяснить: увеличение показателей кручения ЛЖ является компенсаторным механизмом для уменьшения релаксации миокарда, или следствием редуцированного наполнения ЛЖ на ранней стадии диастолической дисфункции. Первое продольное исследование, проведенное у пациентов с сердечной недостаточностью и сниженной ФВ выявило, что глобальная циркулярная деформации может быть мощным предиктором сердечных атак. Другое исследование показало, что глобальная продольная деформация для прогнозирования исходов значительно превосходит показатели ФВ и оценочный индекс движения стенки.
Механическая диссинхрония
Кардиальная ресинхронизирующая терапия является эффективным средством для лечения пациентов с III и IV функциональным классом сердечной недостаточности (согласно Нью-Йоркской кардиальной ассоциации), у которых параметры фракции выброса левого желудочка ― 35% или меньше, с удлинением QRS, у которых, несмотря на оптимальную медикаментозную терапию, остаются клинические симптомы. Тем не менее, около 30% пациентов не имеют существенного преимущества при кардиальной ресинхронизирующей терапии, и в последние годы было сделано несколько попыток для выявления устойчивых к терапии пациентов до имплантации. Было изучено всё разнообразие эхокардиографических параметров потенциально пригодных для прогнозирования ответа на кардиальную ресинхронизирующую терапию. В недавнем многоцентровом исследовании, ни один из 12 обычных и допплеровских эхокардиографических параметров диссинхронии не был надежным прогностическим показателем ответа на ресинхронизирующую терапию. Однако, параметры деформации, как недавно было показано, имеют хорошую воспроизводимость и точность в дифференцировании здоровых пациентов от реагирующих на кардиальную ресинхронизирующую терапию. Кроме того, недавнее исследование показало, что изображение двухмерной скорости продольной деформации является перспективным потенциальным эхокардиографическим параметром для прогнозирования преимущества ресинхронизации сердца у пациентов с сердечной недостаточностью. Кроме того, показатель радиальной деформации при диссинхронии был успешно использован для прогнозирования ЛЖ функционального реагирования на кардиоресинхронизирующую терапию. Проспективных рандомизированных исследований с использованием speckle-tracking эхокардиографии для прогнозирования ответа на кардиальную ресинхронизирующую терапию по-прежнему не хватает.
Кардиомиопатии
У пациентов с необструктивными гипертрофическими кардиомиопатиями и сохраненной ФВ, speckle-tracking эхокардиография показала возможность выявления ранних стадий значительных нарушений всех компонентов деформации миокарда (продольной, циркулярной и радиальной деформации). Еще одно потенциальное клиническое применение speckle-tracking эхокардиографии для дифференциальной диагностики гипертрофической кардиомиопатии от гипертрофии ЛЖ у спортсменов. Оно основано на более низких значениях продольной деформации у пациентов с гипертрофической кардиомиопатией, у которых сохранена нормальная фракция выброса левого желудочка. Другие интересные результаты были недавно показаны и для других кардиомиопатий.
НОВЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Пересадка сердца
Cameli и др. недавно опубликовали статью об изменениях параметров скручивания ЛЖ, кручения ЛЖ и частоты раскручивания у пациентов с пересаженным сердцем по сравнению с подобной возрастной контрольной группой людей, а также с пациентами, которые перенесли другие типы хирургических операций на сердце. Эти выводы дают информацию о потенциальной роли денервации сердца в детерминизме торсионной депрессии ЛЖ (Рис. 5).
Рис. 5. Сравнительная картина измерений скручивания левого желудочка в сопоставимой возрастной группе здорового человека (слева), пациентка после нетрансплантационной кардиохирургии (в центре), и после трансплантации сердца (HTX) у реципиента (справа). Желудочковая функция скручивания оказывается сильно редуцированной после трансплантации сердца.
Функция левого предсердия
Предварительные данные о миокардиальной деформации ЛП при speckle-tracking эхокардиографии, которая оценивалась путем измерения пика продольной деформации предсердий, предполагают, что и артериальная гипертензия и сахарный диабет оказывают существенное влияние на функцию ЛП, даже при отсутствие увеличения ЛП. Сосуществование обоих состояний, дополнительно ухудшает функциональные характеристики ЛП аддитивным образом (Рис. 6), а степень дисфункции ЛП напрямую связана с давлением наполнения ЛЖ.
Рис. 6. Анализ функции левого предсердия по speckle-tracking эхокардиографии. Картина измерения пиковой продольной деформации предсердия у здорового индивидуума (А), гипертоника (В), диабетика (С), диабетического пациента с гипертонической болезнью (D), с сохраненной фракцией выброса и отсутствием расширения левого предсердия. Обе патологии – и гипертония, и сахарный диабет оказывают существенное влияние на миокардиальную деформацию левого предсердия. Сосуществование двух патологий дополнительно ухудшает работу левого предсердия в аддитивной форме.
Идентификация субклинических нарушений во время проведения химиотерапии
В связи с применением новых противоопухолевых препаратов, многие пациенты могут иметь длительный срок выживаемости. По этой причине, лечение сопутствующих заболеваний стало проблемой для пациентов после проведенной химиотерапии по поводу рака. Учитывая то, что кардиотоксичность остается основным побочным эффектом противораковой терапии, раннее выявление повреждения сердечной ткани является очень важным, так как это способствует раннему назначению лечебных мероприятий. В отличие от изолированного анализа ФВ, новые speckle-tracking эхокардиографические параметры, как было показано, надежно выявляют доклинические нарушения как регионарной, так и глобальной функции миокарда на ранней стадии.
Ограничения
Для проведения speckle-tracking измерений требуются максимальные возможности аппаратуры для получения изображений, а также для установки правильной эндокардиальной границы, что зависит от наличия адекватных эхокардиографических проекций. Кроме того, учитывая тесную зависимость speckle-tracking эхокардиографии от каждого сердечного цикла при анализе миокардиальной деформации, не представляется возможным проводить измерения деформации у пациентов с несинусовым ритмом. Дополнительным ограничением техники является то, что результаты исследования критически зависят от устройства, на котором проводится анализ, при этом они не являются взаимозаменяемыми среди различных производителей.
ВЫВОДЫ
Speckle-tracking эхокардиография – новая сложная эхокардиографическая техника, которая работает со стандартным 2-мерным изображением, лишенная ограничений доплеровских технологий, обеспечивает всесторонний анализ глобальной и регионарной деформации миокарда во всех пространственных плоскостях. Кроме того, speckle-tracking эхокардиография позволяет оценить ЛЖ ротационную и торсионную динамику – параметры функции ЛЖ, которые до внедрения этой методики, анализировались исключительно с помощью МРТ.
В течение последних 3-х лет растет доказательная база, которая показывает хорошее технико-экономическое обоснование, воспроизводимость и точность speckle-tracking эхокардиографии при различном клиническом применении. Тем не менее, все еще не опубликовано проспективного клинического испытания для оценки этого метода в больших популяциях. Недавно разработанная трехмерная speckle-tracking техника, показала многообещающие предварительные результаты в оценке данных 3-мерных изображений. Это еще одно технологическое направление, которое, предположительно, обеспечит более объемный и подробный анализ сердечной динамики, в результате чего эхокардиография приблизится к самому продвинутому методу визуализации, при этом сохранив возможность ее выполнения у постели больного.