Эхокардиографическая оценка показателей механики левого желудочка у детей первого года жизни

Точная оценка систолической и диастолической функций левого желудочка (ЛЖ) является одним из основных предикторов прогноза при различных заболеваниях сердечно-сосудистой системы у детей. Эхокардиография (ЭхоКГ) — общедоступный, воспроизводимый и неинвазивный способ динамической оценки функции сердца, в том числе у новорожденных и детей первого года жизни. Однако известны ограничения использования конвенциональных ЭхоКГ-дан-ных, особенно для определения диастолических параметров, что связано с высокой частотой сердечных сокращений, приводящих к слиянию пиков трансмитрального диастолического потока. ЭхоКГ-техноло-гия 2-dimensional speckle tracking echocardiography (2D

Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0.

STE, двухмерного отслеживания частиц, или технология «след пятна») открыла доступ не только к оценке систолической функции ЛЖ с изучением ее механического аспекта при получении данных о продольной, циркулярной, радиальной деформации и скорости деформации, но и сделала возможным оценку ротаторной функции сердца с определением скручивания и раскручивания, поворота по оси. В ряде работ было продемонстрировано, что показатели механики более чувствительны, по сравнению с традиционными ЭхоКГ-параметрами, в оценке субклинической дисфункции миокарда. К настоящему времени отсутствуют нормативные значения систолических и диастолических компонентов механики ЛЖ для новорожденных и детей первого года жизни. Многие исследования сообщают о значениях систолической деформации и скорости деформации в продольном, циркулярном и радиальном направлениях на относительно небольших выборках при различных врожденных пороках сердца у детей, используя в качестве «нормативных» данных аналогичные показатели у здоровых. Исследования диастолической механики у здоровых новорожденных и детей первого года жизни единичны [1]. Неизвестно, каким образом влияют на диапазон нормативных значений деформации миокарда такие переменные, как возраст, пол, масса тела, рост, частота сердечных сокращений, артериальное давление, объемы и размеры ЛЖ. Следовательно, определение нормативных значений деформации и скорости деформации ЛЖ по данным ЭхоКГ имеет решающее значение для рутинного использова- ния показателей механической функции у детей первого года жизни.

Цель исследования — провести анализ диапазонов измерений механики левого желудочка (деформации, скорости деформации, скручивания, раскручивания, поворота по оси) у здоровых детей первого года жизни для получения нормативных значений.

Методы

Работа проведена в Федеральном центре сердечнососудистой хирургии Минздрава России (г. Пермь). Обследовано 125 практически здоровых детей в возрасте от 5 дней до 12 мес. (в среднем 5,9±3,9 мес.), 72 мальчика (57,6%), доношенных с гестационным возрастом 38– 40 нед. Вес на момент обследования варьировал от 2,8 до 13,2 кг (в среднем 6,6±2,9 кг), площадь поверхности тела от 0,19 до 0,43 м2 (в среднем 0,31±0,06 м2). Исключались дети, рожденные от матерей с отягощенным соматическим и акушерско-гинекологическим анамнезом, при регистрации выраженной синусовой аритмии, миграции водителя ритма по предсердиям. Трансторакальное ЭхоКГ-исследование проводили на аппарате Аcuson S 2000 (Siemens Medical Systems, Mountain View, CA, USA), оснащенном секторным ультразвуковым датчиком 10V4 (диапазон частот 4–10 МГц), по стандартной методике с использованием действующих рекомендаций [2, 3]. Для оценки глобальной продольной, окружностной и радиальной деформации и скорости деформации ЛЖ использовали векторный анализ скорости движения миокарда [4]. Для изучения продоль-

Рис. 1. Ротация левого желудочка на базальном и апикальном уровнях в систолу

Fig. 1. Left ventricular basal and apical rotation in systole

Рис. 2. Ротация левого желудочка на базальном и апикальном уровнях в диастолу

Fig. 2. Left ventricular basal and apical rotation in diastole

ной деформации (негативный strain, %) и скорости деформации (с^–1) ЛЖ получали изображение в В-мо-дальном режиме ЛЖ из апикальной позиции в проекции 4 и 2 камер (суммарно анализировались 12 сегментов ЛЖ) с обязательной синхронизацией электрокардиографии. Для оценки радиальной (позитивный strain, %), циркумференциальной (окружностной, негативный strain, %) деформации и скорости деформации ЛЖ (с^–1), ротации (displacement rotation, ° ), скорости ротации (rotation rate, ° ), скручивания (twist, ° ), раскручивания (untwist, ° ), скорости скручивания и раскручивания (twist rate and untwist rate, ° /сек.) и поворота по оси (torsion, ° / см) получали изображения короткой оси ЛЖ на базальном (короткая ось ЛЖ на уровне митрального клапана) и апикальном уровнях (ниже папиллярных мышц). Векторный анализ осуществлялся автоматически программным обеспечением Syngo VVI от зубца R на ЭКГ в 3 сердечных циклах, затем результат усреднялся. Ротация против часовой стрелки, рассматриваемая с верхушки ЛЖ, выражалась положительной величиной, тогда как ротация по часовой стрелке — отрицательной (рис. 1, 2). Скручивание (twist) ЛЖ вычисляли как разницу между апикальной и базальной ротацией ЛЖ в систолу. Раскручивание (untwist) рассчитывали как разницу между верхушечной и базальной ротацией в диастолу. На кривой скорости ротации (rotation rate) определяли пиковые значения положительной систолической скорости ротации и отрицательной диастолической скорости ротации ( ° /c). Скорость ротации (rotation rate) в систолу и диастолу вычислялась как разница скоростей апикальной и базаль-

Таблица 1 Основные конвенциональные эхокардиографические параметры обследованных

Показатель	Средние значения, n = 125	Минимальные значения	Максимальные значения
ЧСС в мин	121,5±10,8	98	166
КСР, мм	10,8±0,72	7,9	19
КДР, мм	19±0,34	16,1	31
КСО, мл	8,8±0,7	4,2	12,8
КДО, мл	19,1±1,4	15	22
УИ, мл/м2	40,4±10	29,8	69
ФВ ЛЖ, %	67,5±2,9	65	78
ИММ ЛЖ, г/м2	28,6±3,5	22,3	36,5
ТМЖП, мм	4,9±0,19	3,5	6
ЗСЛЖ, мм	4,4±0,2	3,4	6
Длинник ЛЖ, см	3,5±0,5	2,6	5,9
Е/е ҆	5,8±0,6	3,3	9,4
DT, мс	90,6±13,1	61	128
IVRT, мс	54,7±5,7	38	67

Примечание.

ЧСС — частота сердечных сокращений;

КСР — конечный систолический размер;

КДР — конечный диастолический размер;

КСО — конечный систолический объем;

КДО — конечный диастолический объем;

УИ — ударный индекс;

ФВ ЛЖ — фракция выброса левого желудочка (Teicholz);

Е/е ҆ — максимальная скорость трансмитрального кровотока во время раннего диастолического наполнения левого желудочка к скорости движения латеральной части фиброзного кольца митрального в раннюю диастолу по данным тканевого импульсноволнового допплера;

DT — время замедления кровотока раннего диастолического наполнения левого желудочка;

IVRT — время изоволюмического расслабления

Таблица 2 Параметры и скорости деформации левого желудочка у обследованных пациентов

Показатель	Средние зна чения, n = 125		Минимальные Максимальные Внутриисследовательская Межисследовательская
			значения	значения	вариабельность*	разница*
Продольная	S, %	–20,1±2,2	–26,0	–16,0	1,0±0,1	1,3±0,44
	SR, с–1	–1,0±0,2	–1,5	–0,68	0,3±0,14	0,4±0,25
	S, %	–18,9±0,3	–25,6	–14,1	0,94±0,2	1,2±0,31
Циркулярная	SR, с–1	–1,1±0,25	–1,7	–0,74	0,39±0,21	0,55±0,26
Радиальная	S, %	36,09±7,2	23,8	55,8	1,6±0,47	1,8±0,5
	SR, с–1	1,69±0,37	1,08	2,5	0,5±0,25	0,8±0,31

Примечание. S — деформация; SR — скорость деформации; * — коэффициент вариации ± внутриклассовый коэффициент корреляции ной ротации (°/c–1). Поворот по оси (кручение, торси-он, torsion) вычислялось как скручивание ЛЖ, нормализованное к расстоянию «основание – верхушка» ЛЖ (длинник).

Статистический анализ

Статистический анализ материала проведен при помощи программы Statistica 9.0. Количественные данные в исследовании представлены в виде значения среднего (М) и стандартного отклонения (SD). Оценка статистической значимости различий (p) между группами проводилась с использованием параметрических критериев (при нормальном распределении признака для оценки характера распределения использовали тест Колмогорова – Смирнова) — двухвыборочный t-критерий Стьюдента для сравнений средних (M±SD). Раз- личия показателей считались значимыми при р<0,05. Определение зависимости между количественными признаками проводилось с помощью коэффициента линейной корреляции Спирмена (Rs). Для оценки внутри- и межисследовательской воспроизводимости полученных результатов механики каждый показатель деформации и скорости деформации был получен дважды с интервалом в один день одним из исследователей и вторым специалистом с определением средней разницы между повторными измерениями и коэффициентом воспроизводимости Блэнда – Алтмана.

Результаты

У обследованных нами детей значения конвенциональных ЭхоКГ-параметров соответствовали действующим нормативам, возрастным параметрам, весу возраст (месяцы); LS Means Current effect: F(12,112)=30,452, p=0,0000

Effective hipothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals

возраст (месяцы); LS Means Current effect: F(12,112)=30,011, p=0,0000

Effective hipothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals

Возраст, мес.                                                               Возраст, мес.

Рис. 3. График продольной деформации (слева) и скорости деформации левого желудочка (справа) в зависимости от возраста

Fig. 3. Left ventricular longitudinal strain (left) and strain rate (right) versus age. X-axis: age, months. Y-axis: left ventricular longitudinal strain, % (plot on the left) and strain rate, с^–1 (plot on the right)

Таблица 3 Параметры и скорости ротации левого желудочка у обследованных пациентов

Показатель	Средние значения, n = 125	Минимальные значения	Максимальные значения	Внутрииссле-довательская вариабельность*	Межисследовательская разница*
Базальная ротация, средняя, °	6,0±1,7	3,0	10,8	1,08±0,19	1,2±0,2
Базальная ротация по часовой стрелке в систолу, °	–3,5±1,3	–5,5	–2,47	1,0±0,12	1,06±0,23
Базальная ротация против часовой стрелки в диастолу, °	2,69±1,7	1,7	6,1	1,08±0,21	1,3±0,2
Апикальная ротация, средняя, °	4,6±1,4	2,8	9,9	2,04±0,34	2,15±0,8
Апикальная ротация против часовой стрелки в систолу, °	0,9±0,6	0,39	1,56	0,8±0,3	0,9±0,4
Апикальная ротация по часовой стрелке в диастолу, °	–2,09±0,2	–7,3	–1,7	0,28±0,08	0,4±0,05
Базальная скорость ротации, средняя, °/сек.	36,5±10,3	22,0	62,0	1,44±0,28	1,8±0,33
Базальная скорость ротации по часовой стрелке в систолу, °/сек.	–26,5±10,3	–61,0	–20,8	1,5±0,29	1,68±0,33
Базальная ротация против часовой стрелки в диастолу, °/сек.	20,1±8,4	13,6	52,0	1,48±0,32	1,7±0,41
Апикальная скорость ротации, средняя, °/сек.	32,9±7,6	22,0	53,0	1,55±0,43	1,7±0,5
Апикальная скорость ротации против часовой стрелки в систолу, °/сек.	41,6±7,7	30,0	60,0	1,5±0,5	1,72±0,51
Апикальная скорость ротации по часовой стрелке в диастолу, °	–27,9±8,3	–51,0	–20,0	1,53±0,49	1,69±0,54

Примечание. ДИ — доверительный интервал; * — коэффициент вариации ± внутриклассовый коэффициент корреляции и площади поверхности тела (данные представлены в табл. 1) [3]. Средние значения параметров деформации и скорости деформации ЛЖ в продольном, циркулярном и радиальном направлениях у обследованных детей представлены в табл. 2. Показатели продольной деформации и скорости деформации были ниже у новорожденных (деформация –17,5±1,27%; 95% доверительный интервал –18,2…–16,8%, скорость деформации –0,7±0,03 с–1; 95% доверительный интервал –0,73…–0,69 с–1) и увеличивались к 12 мес. (деформация –23,8±0,8%; 95% доверительный интервал –24,3…– 23,2%; скорость деформации –1,2±0,16 с–1; 95% доверительный интервал –1,38…–1,18 с–1, рис. 3).

Обнаружена обратная связь продольной деформации и ударного индекса ЛЖ (R_S = –0,71, p = 0,001), умеренная прямая связь с давлением наполнения (Е/е ҆ ,

RS = 0,52, p = 0,02) и со скоростью раскручивания ЛЖ (RS = 0,5, p = 0,001). С линейными размерами ЛЖ продольная деформация выявила лишь слабую корреляцию (КДР RS = 0,13, p = 0,03; КДР RS = 0,1, p = 0,6). Продольная скорость деформации слабо ассоциирована с КДО ЛЖ (КДО RS = 0,32, p = 0,001). Выявлена связь циркулярной деформации и скорости деформации (RS = 0,49, p = 0,001) и индекса массы миокарда ЛЖ (RS = 0,53, p = 0,001): чем хуже параметры деформации, тем больше индекс массы миокарда ЛЖ. Радиальная деформация коррелировала с толщиной межжелудочковой перегородки (RS = 0,44, p = 0,001) и задней стенки ЛЖ (RS = 0,56, p = 0,0001). Статистически значимых корреляций деформации, скорости деформации в циркулярном и радиальном направлениях с полом, возрастом и весом у здоровых детей не выявлено.

возраст (месяцы); LS Means Current effect: F(12,39)=12,109, p=0,0000

Effective hipothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals

Возраст, мес.

–1,5 –2,0 –2,5 –3,0 –4,0 –4,5 –5,0 –5,5 –6,0 –6,5 –7,0 –7,5

возраст (месяцы); LS Means Current effect: F(12,39)=8,3595, p=0,0000 Effective hipothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals

0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  12

Возраст, мес.

Рис. 4. График скручивания (слева) и раскручивания левого желудочка (справа) в зависимости от возраста пациентов

Fig. 4. Left ventricular twisting (left) and untwisting (right) versus age. X-axis: age, months. Y-axis: left ventricular twisting, ° (plot on the left) and untwisting, ° (plot on the right)

Показатели ротации и скорости ротации на базальном и апикальном уровнях представлены в табл. 3. Все параметры обнаружили связь с возрастом обследуемых: чем больше возраст, тем больше ротация и скорость ротации, соответственно, и параметры скручивания, раскручивания и поворота по оси увеличивались от периода новорожденности к 12-месячному возрасту (табл. 4, рис. 4, 5).

Обсуждение

Многими исследователями было продемонстрировано, что показатели механики ЛЖ предоставляют точную информацию о сегментарной и глобальной дисфункции ЛЖ, в том числе и субклинической, при различных врожденных и приобретенных пороках сердца у детей [5–7]. Большинство исследований сообщили о продольной деформации как об очень чувствительном параметре субэндокардиальной дисфункции, существенно дополняющем возможности ЭхоКГ-диагностики у новорожденных [8–10]. Оценка окружностной и радиальной деформации также имеет важное значение при оценке систолической и диастолической функции при перегрузке ЛЖ давлением у детей с аортальным стенозом и коарктацией аорты [5, 9]. Тем не менее отсутствие нормального диапазона значений и связанные с ними изменения препятствуют их использованию для повседневной клинической практики. Наше исследование посвящено определению значений нормальной деформации ЛЖ у детей первого года жизни с учетом пола, возраста, массы тела, размеров и объемов ЛЖ. Рядом авторов показано, что базально-апикальный градиент деформации появляется только в 5–9- и 10–14-летнем возрасте, тогда как во время периода новорожденности нет существенной

Таблица 4 Параметры скручивания, скорости скручивания и раскручивания, поворота по оси левого желудочка у обследованных пациентов

Показатель	Средние значения, n = 125	Минимальные значения	Максимальные значения	Внутрииссле-довательская вариабельность*	Межисследовательская разница*
Скручивание, twist, °	3,25±0,9	2,0	5,2	0,98±0,09	1,2±0,1
Раскручивание, untwist, °	–5,3±1,7	–2,0	–10,0	1,1±0,13	1,35±0,16
Скорость скручивания, twist rate, °/cек.	40,0±9,1	22,0	61,0	2,5±0,8	2,9±0,9
Скорость раскручивания, untwist rate, °/cек.	–45,3±11,0	–65,0	–25,0	2,9±0,7	3,0±0,62
Поворот по оси, torsion, °/cм	1,09±0,3	0,5	1,6	0,3±0,12	0,5±0,2

Примечание. * — коэффициент вариации ± внутриклассовый коэффициент корреляции возраст (месяцы); LS Means Current effect: F(12,39)=4,731, p=,0009

Effective hipothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals

Рис. 5. График поворота по оси левого желудочка в зависимости от возраста пациентов

Fig. 5. Left ventricular torsion versus age. X-axis: age, months. Y-axis: left ventricular rotation, °/cm

разницы в продольной деформации между основанием ЛЖ и верхушкой [6, 7], в связи с чем мы анализировали данные о глобальной, а не посегментарной деформации.

В метаанализе H. Jashari и соавт., проанализировавших результаты 5 групп исследователей продольной механики ЛЖ у детей первого года жизни, было показано, что вариации получаемых данных о деформации ЛЖ в продольном направлении у здоровых детей составляют от –18±0,4 до –24,5±0,5% и они зависимы от КДР ЛЖ и частотности используемого датчика, а на вариабельность скорости продольной деформации (диапазон от –1,8±0,1 до –2,4±0,2 с–1) влияет только возраст: чем больше возраст, тем выше скорость продольной деформации [5]. В противоположность этим данным в нашей работе выявлена обратная связь продольной деформации и индекса ударного объема ЛЖ, тогда как с КДР ЛЖ обнаружена лишь слабая корреляция. Со скоростью деформации ЛЖ в продольном направлении коррелирует КДО. Детерминант, определяющих нормативную вариабельность деформации и скорости деформации в циркулярном направлении, ранее не было выявлено. В нашем исследовании обнаружена умеренная корреляция индекса массы миокарда ЛЖ и деформации и скорости деформации в циркулярном направлении. Как показано в работе G.H Al-Naami и соавт., на получение вариации нормативных данных о деформации в радиальном направлении (от 29,4±2,3 до 52±2%) существенно влияет программное обеспе- чение [1]. В нашей работе параметры радиальной деформации прямо коррелировали с толщиной межжелудочковой перегородки и задней стенки ЛЖ. Как и в работе G.H. Al-Naami и соавт., в нашем исследовании выявлено, что скорость ротации уменьшается от периода новорожденности к первому году жизни как во время систолы, так и в диастолу на базальном и апикальном уровнях [1]. В исследовании Li Zhang и коллег не выявлена корреляция между ротацией или скручиванием и возрастом, ростом, весом, площадью поверхности тела, частотой сердечных сокращений и выявлена слабая связь торсион ЛЖ и возраста (R2 = 0,036, р<0,001) [11]. Однако авторы этой работы сообщают о большой межисследовательской разнице в полученных данных: для апикальной и базальной ротации коэффициент вариабельности составил 7,3±3,8 и 12,3±8,8%, для скручивания 8,8±4,6%, для торсион 15,7±10,1%. В нашем исследовании выявлена связь показателей скручивания, раскручивания с возрастом. O. Patey приводит нормативные значения для торсион ЛЖ 2,1 °/cм и показывает зависимость кручения от геометрических параметров ЛЖ [12]. Как и в работе Y. Notomi и соавт., мы обнаружили, что поворот по оси имеет тенденцию к увеличению от периода новорожденности к подростковому возрасту [13]. Однако детерминанты этого феномена остаются неясными. Возможно, более низкие значения поворота по оси у детей первого месяца жизни и последующее увеличение торсион связано с адаптационной модуляцией биомеханики ЛЖ в периоде ново- рожденности [12, 13]. Нужно отметить, что показатель механики twist описывает функцию скручивания ЛЖ и отражает конечный результат противоположного вращения верхушки и базального отдела ЛЖ вдоль его длинной оси в систолу, что решает задачу оптимизации ударного выброса из желудочка. Торсион ЛЖ лишь индексированный параметр, призванный оценить отношение скручивания к длиннику ЛЖ. Поскольку в норме у детей до года вариабельность длинника ЛЖ небольшая, величину индекса поворота по оси определяет только скручивание. Раскручивание ЛЖ непосредственно влияет на раннее диастолическое наполнение и отражает свойства эластической отдачи миокарда, то есть в отличие от конвенциональных ЭхоКГ-пара-метров диастолической функции, отражает структурные, а не гемодинамические диастолические свойства желудочка. Скручивание, раскручивание и их скорости обнаруживают сильную прямую корреляцию, что объясняется функциональной связью механической систолы и ранней диастолы: диастолическое раскручивание будет тем эффективней, чем больше сохранено кинетической энергии в систолу, которая будет отдана в диастолу за счет эластической отдачи структурно интактного миокарда. Следовательно, снижение скручивания ЛЖ приведет к снижению раскручивания в раннюю диастолу, что может быть использовано как дополнительная ЭхоКГ-опция в диагностике систолической и диастолической дисфункции у детей с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями, прежде всего с врожденными пороками сердца, миокардитами и кардиомиопатиями. Полученные нормативные параметры механики открывают новые возможности оценки функции ЛЖ у детей первого года жизни.

Выводы

• 1.    Полученные данные о продольной, циркулярной и радиальной деформации ЛЖ могут быть использованы как нормативные у детей первого года жизни.

• 2.    Продольная систолическая деформация и скорость деформации ЛЖ ниже у новорожденных, ассоциирована с насосной функцией (ударным индексом) и диастолической функцией (давлением наполнения и скоростью раскручивания).

• 3.    Параметры циркулярной и радиальной деформации зависят от индекса массы миокарда левого желудочка и толщины межжелудочковой перегородки и задней стенки левого желудочка.

• 4.    Скручивание, раскручивание левого желудочка и их скорости увеличиваются у здоровых детей от периода новорожденности к первому году жизни.

• 5.    У здоровых детей первого года жизни поворот левого желудочка по оси определяется скручиванием: разницей между апикальной и базальной ротацией, но не геометрией желудочка.

Финансирование

Исследование не имело спонсорской поддержки.