Новые возможности электрокардиографии: оценка планарности векторкардиографической петли QRS у больных c инфарктом миокарда

Данная статья распространяется на условиях «открытого доступа», в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 4.0 («Attribution-NonCommercial-ShareAlike» / «Атрибуция-Некоммерчески-Сохранение Условий» 4.0), которая разрешает неограниченное некоммерческое использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника. Чтобы ознакомиться с полными условиями данной лицензии на русском языке, посетите сайт: https://creativecommons. org/licenses/by-nc-sa/4.0/

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0) License , which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Электрокардиография является одним из основных методов обследования пациентов с подозрением на инфаркт миокарда (ИМ). Такие преимущества электрокардиографии, как простота, экономичность и быстрота в использовании, заставляют искать возможности применения данных этого метода для оценки прогноза пациентов с ИМ.

Одним из общепризнанных маркеров неблагоприятного прогноза у пациентов, перенесших ИМ, считается систолическая дисфункция левого желудочка, которая является независимым предиктором краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной смертности после ИМ, а также связана с более высокой частотой сердечно-сосудистых осложнений (разрыва сердца, повторных инфарктов миокарда, желудочковых аритмий).

В настоящее время перспективным представляется диагностический анализ электрокардиограмм (ЭКГ) по алгоритмам, построенным методами обучения с использованием искусственного интеллекта. Один из таких алгоритмов, нацеленный на распознавание изменений ЭКГ, ассоциированных с тяжелой систолической дисфункцией левого желудочка (фракцией выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ) ≤ 35%), продемонстрировал чувствительность 82,5-86,3%, специфичность 85,7-86,8% и общую точность 85,7-86,5% [1]. Однако его точность была меньше у пациентов с острым коронарным синдромом, что, по мнению авторов, может потребовать переобучения нейронной сети на популяции подобных больных [2].

Другим подходом к повышению диагностической и прогностической ценности ЭКГ является компьютерная обработка цифровых ЭКГ с изучением вариабельности интервала QT и зубца R, а также «трехмерных» показателей векторкардиогра-фических QRS и T петель, в частности, характеристики представления их в собственных системах координат, используя метод главных компонент. В одной из работ подобный подход позволил увеличить положительную прогностическую ценность ЭКГ для выявления систолической дисфункции левого желудочка с 53% до 92% (p <0,0001) без ущерба для отрицательной прогностической ценности [3].

Одним из «трехмерных» векторкардиографических показателей, который в последнее время привлекает всё большее внимание исследователей, является так называемая «планарность пространственной петли QRS» (степень ее отклонения от собственной плоскости). Этот показатель предлагают использовать как для диагностики ИМ, так и для прогнозирования желудочковых тахиаритмий у больных ИМ [4, 5], однако он остается еще недостаточно изученным. Цель нашей работы – оценить планарность петли QRS и ее связь с систолической дисфункцией левого желудочка у больных в подостром периоде ИМ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Были проанализированы ЭКГ 265 больных: 203 (77%) мужчин и 62 (23%) женщин, находившихся в 2016-2017 гг. на лечении в ИКК им. А.Л. Мясникова с диагнозами «Ишемическая болезнь сердца: острый инфаркт миокарда нижней локализа-

Таблица 1. Характеристика пациентов, включенных в исследование

Table 1. Characteristics of patients included in the study

Показатель	Значение
Локализация ИМ     Передняя, n (%)	137 (52%)
Нижняя, n (%)	128 (48%)
Класс ОСН по Killip I, n (%)	206 (78%)
II, n (%)	35 (13%)
III, n (%)	24 (9%)
АГ, n (%)	210 (79%)
ХСН, n (%)	28 (11%)
СД, n (%)	60 (23%)
ПИКС, n (%)	49 (18%)
Ранняя постинфарктная стенокардия, n (%)	14 (5%)
Блокада правой ножки пучка Гиса, n (%)	15 (6%)
КДР ЛЖ, мм	52 [50; 55]
ТМЖП, мм	11 [10; 11,5]
ТЗСЛЖ, мм	10 [10; 11]
ФВ ЛЖ, %	51 [44; 60]
Число пораженных сегментов по ЭхоКГ	4 [2; 5]

Примечание (Note): ИМ – инфаркт миокарда (MI, myocardial infarction), ОСН – острая сердечная недостаточность (AHF, acute heart failure), АГ – артериальная гипертония (AH, arterial hypertension), ХСН – хроническая сердечная недостаточность (CHF, chronic heart failure), СД – сахарный диабет (DM, diabetes mellitus), ПИКС – постинфарктный кардиосклероз (PICS, postinfarction cardiosclerosis), КДР ЛЖ – конечный диастолический размер левого желудочка (LV EDD, left ventricular end diastolic dimension), ТМЖП – толщина межжелудочковой перегородки (IVST, interventricular septum thickness), ТЗСЛЖ – толщина задней стенки левого желудочка (LV PWT, left ventricular posterior wall thickness), ФВ ЛЖ – фракция выброса левого желудочка (LV EF, left ventricular ejection fraction), ЭхоКГ – эхокардиография (EchoCG, echocardiography).

ции c подъемом сегмента ST» и «Ишемическая болезнь сердца: острый инфаркт миокарда передней локализации c подъемом сегмента ST». Медиана и межквартильный размах возраста составили 61 [52; 69] лет. Больные получали терапию согласно текущим рекомендациям. В остром периоде заболевания им была проведена ангиопластика со стентированием инфаркт-связанной артерии.

В исследование не включались больные с артифициальным ритмом желудочков и с блокадой левой ножки пучка Гиса.

Контрольную группу составили 55 практически здоровых лиц (29 женщин и 26 мужчин, медиана возраста и межквартильный размах 56 [50; 63] лет).

ЭКГ в 12 отведениях регистрировались на компьютерном электрокардиографе Easy ECG (Атес Медика, Россия) и обрабатывались с использованием программного обеспечения того же производителя. В данном исследовании анализировались ЭКГ, зарегистрированные перед выпиской пациента из стационара, то есть, в подостром периоде ИМ (на 8 [6; 11] день от начала его развития).

Трехмерная петля QRS строилась на основе синтезированных ортогональных отведений X, Y, и Z, которые автоматически вычислялись при помощи специальных линейных преобразований.

Индекс планарности пространственной петли QRS (ИП) рассчитывали, как соотношение площади проекции петли QRS на плоскость (полярного вектора петли QRS) и истинной площади петли QRS в пространстве. Индекс планарности может принимать значения от 0 до 1; он равен 1, если петля плоская.

Трансторакальная эхокардиография (ЭхоКГ) проводилась на ультразвуковом приборе Vivid 9, США, в соответствии с современными рекомендациями. Для вычисления ФВ ЛЖ использовался биплановый метод дисков (модифицированный метод Симпсона) в В-режиме.

Статистический анализ данных проводился с использованием программного обеспечения MedCalc, (MedCalc Software

BVBA, Остенде, Бельгия). Непрерывные переменные представлены в виде медианы и межквартильного размаха (25-й и 75-й перцентили). Качественные переменные представлены в абсолютных и относительных величинах. Для оценки различий двух независимых количественных переменных в зависимости от типа распределения использовались непарный t-тест или критерий Манна-Уитни. Для оценки различий независимых качественных переменных использовался метод хи-квадрат; в случае четырехпольных таблиц со значениями ожидаемого явления менее 10 – двусторонний точный критерий Фишера. Для определения взаимосвязи между переменными проводился корреляционный анализ Спирмена. Для описания информативности показателей использовали характеристические кривые (ROC-кривые). Чувствительность и специфичность критериев вычисляли по общепринятым формулам. За уровень статистической значимости принимали p < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Характеристика пациентов, включенных в исследование, представлена в таблице 1.

У больных ИМ индекс планарности был достоверно меньше, чем у здоровых лиц: 0,87 [0,71; 0,94] и 0,96 [0,93; 0,97], соответственно, p < 0,0001.

У больных ИМ как передней, так и нижней локализации индекс планарности был достоверно меньше при ФВ ЛЖ <50% по сравнению с ФВ ЛЖ ≥ 50%. При этом независимо от ФВ ЛЖ индекс планарности был достоверно меньше при ИМ передней локализации по сравнению с ИМ нижней локализации. Значения индекса планарности у больных ИМ в зависимости от локализации ИМ и ФВ ЛЖ представлены в таблице 2.

У больных ИМ были выявлены слабые, но достоверные корреляционные связи индекса планарности с ФВ ЛЖ (r = 0,41, р<0,001) и с числом пораженных сегментов левого желудочка по данным эхокардиографии (r = -0,43, р<0,001).

Таблица 2. Значения индекса планарности у больных ИМ в зависимости от локализации ИМ и ФВ ЛЖ

Table 2. Values of the planarity index in patients with MI depending on the location of MI and LV EF

	Локализация ИМ		Сравнение ИМ передней и нижней локализации
	Передняя	Нижняя
≥ 50% ФВ ЛЖ	0,91 [0,78; 0,95]	0,93 [0,87; 0,96]	p = 0,04
< 50%	0,74 [0,61; 0,85]	0,86 [0,63; 0,92]	p = 0,02

Сравнение ФВ ЛЖ ≥ 50% и < 50%                     p < 0,0001            p = 0,0002

Примечание (Note): ИМ – инфаркт миокарда (MI, myocardial infarction), ФВ ЛЖ – фракция выброса левого желудочка (LV EF, left ventricular ejection fraction)

Таблица 3. Результаты ROC-анализа при выявлении низкой ФВ ЛЖ у больных ИМ с помощью индекса планарности петли QRS Table 3. Results of ROC analysis in detecting low LV EF in patients with MI using the QRS loop planarity index

	Порог	Чувствительность, % Специфичность, %		AUC (95%ДИ)
ФВ ЛЖ < 50%, вся группа ИМ	≤ 0,87	75	68	0,76 (0,70-0,81)
ФВ ЛЖ < 40%, вся группа ИМ	≤ 0,79	71	71	0,70 (0,64-0,75)
ФВ ЛЖ < 50%, передний ИМ	≤ 0,87	82	59	0,71 (0,63-0,79)
ФВ ЛЖ < 50%, нижний ИМ	≤ 0,89	68	67	0,71 (0,63-0,79)
ФВ ЛЖ < 40%, передний ИМ	≤ 0,76	77	61	0,66 (0,57-0,74)
ФВ ЛЖ < 40%, нижний ИМ	≤ 0,79	57	85	0,66 (0,57-0,74)

Примечание (Note): AUC – площадь под ROC-кривой (AUC – area under the ROC-curve), ДИ – доверительный интервал (CI – confidence interval), ИМ – инфаркт миокарда (MI – myocardial infarction), ФВ ЛЖ – фракция выброса левого желудочка (LV EF – left ventricular ejection fraction)

У больных ИМ индекс планарности был меньше при наличии отека легких в остром периоде ИМ (0,68 [0,54; 0,86]; без отека легких 0,88 [0,76; 0,94], р < 0,001), а также при наличии в анамнезе хронической сердечной недостаточности (0,79 [0,61; 0,88]; без хронической сердечной недостаточности 0,88 [0,75; 0,94], р = 0,007).

У больных ИМ индекс планарности был меньше при наличии блокады правой ножки пучка Гиса (0,69 [0,61; 0,81]; без блокады правой ножки пучка Гиса 0,88 [0,74; 0,94], р = 0,003).

Пороговое значение индекса планарности ≤ 0,93 позволяло диагностировать наличие ИМ с чувствительностью 68%, специфичностью 82% (площадь под ROC-кривой 0,80; 95% доверительный интервал 0,75-0,84).

ROC-анализ продемонстрировал, что индекс планарности позволяет выделять среди больных ИМ пациентов как с ФВ ЛЖ < 50%, так и пациентов с ФВ ЛЖ < 40%. Площади под ROC-кривой не отличались при ИМ разных локализаций, но оптимальные пороговые значения индекса планарности при ИМ передней локализации были несколько ниже, чем при ИМ нижней локализации. Результаты ROC-анализа при выявлении низкой ФВ ЛЖ у больных ИМ с помощью индекса планарности петли QRS представлены в таблице 3.

Выявленные закономерности иллюстрируются следующими клиническими примерами.

Пример 1. Больной ИМ передней локализации с низким значением ИП (ЭКГ и векторкардиограмма, рис. 1).

««/g: ?t>-0 ««/Mil: 10

Рисунок 1. ЭКГ и векторкардиограмма больного 58 лет на 10-й день после развития острого ИМ передней локализации. ИП 0,22

Figure 1. ECG and vectorcardiogram of a 58-year-old patient on the 10th day after the development of acute anterior MI. PI 0,22

Диагноз: ишемическая болезнь сердца: ИМ передней локализации от 08.05.2017, ангиопластика со стентированием передней нисходящей артерии от 08.05.2017. Гипертоническая болезнь III стадии, артериальная гипертония 2 степени. Риск 4 (очень высокий). Хроническая сердечная недостаточность 2а стадии, II функционального класса (NYHA).

Коронарография: ствол левой коронарной артерии стенозирован на 40%. Передняя нисходящая артерия: тромботическая окклюзия среднего сегмента. Огибающая артерия: с неровными контурами. Правая коронарная артерия: в средней трети субтотально стенозирована.

ЭхоКГ: ФВ ЛЖ 40%, акинез верхушечных сегментов всех стенок ЛЖ с элементами дискинеза.

Пример 2. Больной ИМ передней локализации с высоким значением ИП (ЭКГ и векторкардиограмма, рис. 2).

Диагноз: ишемическая болезнь сердца: ИМ передней локализации от 24.08.2016, ангиопластика со стентированием передней нисходящей артерии от 24.08.16. Гипертоническая болезнь III стадии, артериальная гипертония 2 степени. Риск 4 (очень высокий).

Коронарография: передняя нисходящая артерия: тромботическая окклюзия среднего сегмента. Огибающая артерия с неровными контурами. Правая коронарная артерия с неровными контурами.

ЭхоКГ: ФВ ЛЖ 60%, гипокинез апикального и среднего сегмента передней стенки.

Пример 3. Больной ИМ нижней локализации с низким значением ИП (ЭКГ и векторкардиограмма, рис. 3).

Диагноз: ишемическая болезнь сердца: ИМ нижней локализации от 01.02.2017, ангиопластика со стентированием правой коронарной артерии от 01.02.2017. Постинфарктный кардиосклероз: инфаркт миокарда передней локализации от 2009 г. Гипертоническая болезнь III стадии, артериальная гипертония 2 степени. Риск 4 (очень высокий). Сахарный диабет 2 типа, компенсация.

Коронарография: передняя нисходящая артерия в среднем сегменте окклюзирована. Огибающая артерия в проксимальной трети стенозирована на 90%. Правая коронарная артерия: в среднем сегменте тромботическая окклюзия.

ЭхоКГ: ФВ ЛЖ 42%, гипоакинез базального сегмента нижней стенки; апикального, среднего сегмента передней стенки.

Пример 4. Больная ИМ нижней локализации с высоким значением ИП (ЭКГ и векторкардиограмма, рис. 4).

Диагноз: ишемическая болезнь сердца: ИМ нижней локализации от 19.07.2016, ангиопластика со стентированием правой коронарной артерии от 19.07.2016. Постинфарктный кардиосклероз: интрамуральный инфаркт миокарда от 2009 г. Гипертоническая болезнь III стадии, артериальная гипертония 2 степени. Риск 4 (очень высокий).

Коронарография: передняя нисходящая артерия в дистальном сегменте стенозирована на 60%. Огибающая артерия в средней трети стенозирована на 90%. Правая коронарная артерия в дистальном сегменте протяженный субтотальный стеноз.

ЭхоКГ: ФВ ЛЖ 60%, акинез базального сегмента нижней стенки.

ОБСУЖДЕНИЕ

В последние годы растет понимание того, что пространственный анализ электрических явлений сердца, может дать дополнительную информацию, которую не дает традиционная «одномерная» ЭКГ. Кроме того, развитие компьютерных технологий, математических и вычислительных инструментов сделали построение векторкардиограмм более простым и стандартизированным.

Характеристикой трехмерной петли QRS у здоровых лиц является то, что она лежит примерно в одной «предпочтительной плоскости». Впервые на этот факт обратил внимание еще Ф. Шеллонг в 1936 году. В последующие годы для оценки планарности петли QRS был предложен целый ряд геометрических процедур [6]. Однако хотя феномен планарности петли QRS

Рисунок 3. ЭКГ и векторкардиограмма больного 50 лет на 8-й день после развития острого ИМ нижней локализации. ИП 0,47

Figure 3. ECG and vectorcardiogram of a 50-year-old patient on the 8th day after the development of acute inferior MI. PI 0,47

был обнаружен давно, применения в широкой клинической практике он пока не нашел.

Структура миокарда желудочков довольно сложная; возможные пути, по которым проходит деполяризация, многочисленны; но при этом последовательные моментные вектора лежат почти в одной плоскости. Правильное объяснение этого удивительного наблюдения, вероятно, невозможно без более фундаментальных физиологических знаний о взаимосвязи между плоскостью QRS и путем активации желудочков.

То, что в норме пространственная петля QRS лежит в одной плоскости, объясняют тем, что компоненты электрической волны в сердце и в окружающей среде распространяются в трех взаимно перпендикулярных направлениях равномерным образом; скорость их распространения в любом направлении остается почти постоянной и однородной [4, 6].

Острый ИМ приводит к нарушению структурно-функциональной целостности различных слоев сердца, нарушению проводимости, развитию токов повреждения. Все это отрицательно сказывается на однородности распространения волн деполяризации и приводит к утрате планарности трехмерной петли QRS.

Наши данные об уменьшении планарности петли QRS у больных ИМ совпадают как с давними [7, 8, 9], так и с более современными работами [5, 6]. Данные литературы об изменениях планарности петли QRS при ИМ разных локализаций достаточно противоречивы. В прошлом ряд авторов выявлял более выраженные изменения этой характеристики петли QRS у больных с ИМ передней локализации, особенно, обширным [7, 8]; другие авторы – при ИМ нижней локализации [9]. К сожалению, сопоставлять эти работы сложно, поскольку разные авторы использовали разные математические подходы к описанию планарности петли QRS, изучали этот показатель в разные сроки развития ИМ. Также приходится иметь в виду, что в те годы подходы к диагностике и лечению ИМ существенно отличались от современных. Более выраженные изменения планарности петли QRS у больных с ИМ передней локализации по сравнению с ИМ нижней локализации, возможно, могут быть объяснены более обширным поражением миокарда у этой категории больных.

Данных о связи планарности петли QRS с сократительной функцией левого желудочка у больных ИМ в доступной нам литературе обнаружить не удалось. Известно, что у пациентов с ИМ наличие фрагментаций QRS на ЭКГ при поступлении является предиктором смертности и ухудшения систолической функции левого желудочка [10, 11]. Фрагментация QRS – это качественный показатель, который, возможно, отражает те же процессы, что и уменьшение планарности петли QRS, однако не всегда совпадает с изменением количественных показателей, описывающих морфологию пространственной петли QRS [12].

Наше исследование имеет ряд ограничений. Мы изучали связь планарности петли QRS с ФВ ЛЖ, однако не оценивали прогностической значимости этого показателя у больных ИМ. Кроме того, в данной работе мы не сопоставляли планарность петли QRS с другими сходными по смыслу электрокардиографическими показателями, в частности, фрагментацией QRS. Фрагментации QRS – показатель хотя и качественный, но уже имеющий доказательную базу в отношении прогностического значения, в том числе, у больных ИМ.

В дальнейшем было бы целесообразным изучать морфологию пространственной петли QRS у больных острым ИМ на протяжении всего течения заболевания, а также в отдаленном периоде наблюдения. В частности, интересными представляются вопросы, на каком этапе развития острого коронарного синдрома начинает изменяться этот показатель, как на него влияет реперфузия миокарда, можно ли ожидать его изменений у больных с перенесенным ИМ под влиянием лекарственной терапии и немедикаментозных методов лечения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

У больных в подостром периоде ИМ отмечается уменьшение индекса планарности петли QRS, которое коррелирует с объемом поражения миокарда, снижением ФВ ЛЖ, наличием острой и хронической сердечной недостаточности. Индекс планарности петли QRS был достоверно меньше при ИМ передней локализации по сравнению с ИМ нижней локализации. Индекс планарности петли QRS также уменьшался у больных ИМ при наличии блокады правой ножки пучка Гиса.