Application of novel sonographic technologies in coronary surgery

Ишемическая болезнь сердца (ИБС), как ведущая причина смертности в мире уже на протяжении нескольких десятилетий, не теряет актуальности в изучении как методов ее лечения, так и методов исследования. Главной задачей сердечно-сосудистых хирургов и кардиологов становится улучшение качества жизни пациентов с атеросклерозом коронарных артерий. Хирургические методы, такие как коронарное шунтирование и стентирование остаются ведущими в лечение больных ИБС, что диктует выработку оптимальных методов диагностики состояния сердечной мышцы как перед операцией, для решения вопроса об объеме вмешательства, так и после — для контроля эффективности лечения [1].

Краткая историческая справка

Ультразвуковые методы исследования известны в медицине с 40-х годов XX столетия, когда австрийский психоневролог К. Дюссик впервые диагностировал опухоль головного мозга методом замеров интенсивности ультразвуковых волн, проходящих сквозь череп пациента [2].

29 октября 1953 г. шведский кардиолог И. Эдлер и инженер К. Герц, используя установку для поиска дефектов обшивки кораблей для оценки состояния митрального

клапана при предоперационной подготовке пациента, впервые в мире зарегистрировали эхо-сигнал от задней стенки левого желудочка и створок митрального клапана. Поэтому их по праву считаются основоположниками эхокардиографии — метода диагностики патологии сердца и сосудов [3].

Первая в СССР эхокардиография была проведена 16 мая 1973 г. Ю.Н. Беленковым, ординатором профессора Н.М. Мухарлямова, в Институте кардиологии им. А.Л. Мясникова, а уже в январе 1974 г. в журнале «Кардиология» вышла первая публикация по результатам измерения размеров сердца с помощью нового метода исследования [3; 4].

Важный этап в развитии ультразвуковой диагностики механики движения волокон сердечной мышцы был ознаменован получением на основе постобработки регионарных скоростей 1D миокардиальной деформации и скорости деформации (Strain и Strain Rate) в 1998 г. Heimdal с соавторами. Метод был доработан в эксперименте на фантомах с последующими клиническими исследованиями этих производных в оценке функции миокарда [5].

Новая эра в изучении функции миокарда началась в 2007 г. с появлением 2D Speckle-tracking и в 2009 г. с получением 3D Speckle-tracking. Эти методы представляют собой фундаментальную альтернативу допплерографической оценке глобальной и региональной деформации миокарда [6].

Виды и формы ультразвукового исследования сердца

На сегодняшний день существует несколько видов ультразвуковой диагностики заболеваний сердца, таких как трансторакальная и чреспищеводная эхокардиография, стресс-эхокардиография, внутрисосудистая эхокардиография, speckle-tracking эхокардиография, а также 5 форм исследования: одномерная, 2D, 4D и допплеровская [7].

Стандартное эхокардиографическое исследование, стресс-эхокардиография, а также использование допплеровского режима являются обычными в клинической практике, но они имеют ряд ограничений, связанных с оценкой механики сердечной мышцы только в апикальной позиции расположения датчика, что приводит к потере данных об отдельных сегментах миокарда. Появление технология speckle-tracking позволило решить эту задачу [8–10].

Технология speckle-tracking эхокардиографии

Технология speckle-tracking, в переводе «след пятна» — это анализ картины, которая формируется при прохождении ультразвукового луча через ткани в результате его взаимодействия с волокнами миокарда. Изображение состоит из пятен серой шкалы размером 20–40 пикселей, называемых спеклами. При движении миокарда происходит смещение пятен, что и отражает деформацию миокарда. Проведение методики возможно независимо от угла сканирования, что позволяет оценивать деформацию миокарда (Strain) в трех направлениях: продольном, радиальном и по окружности [8–11].

Деформация миокардиальных волокон рассчитывается в течение всех фаз сердечного цикла. Однако наиболее значимыми в практическом применении показателями являются пиковая систолическая деформация (наибольшая деформация в период систолы), положительная пиковая систолическая деформация (наличие парадоксального локального удлинения волокон миокарда в раннюю систолу или относительная деформация участка с нарушенной функцией), конечно-систолическая деформация (в момент закрытия аортального клапана), и пиковая деформация (наибольшее значение параметра деформации в течение всего сердечного цикла) [9–12].

Скорость деформации (Strain Rate) — это деформация миокарда в одном направлении в единицу времени, выражается в с-1. Так же как и сама деформация, ее скорость считается положительной при удлинении миокардиального волокна и отрицательной при его укорочении, поэтому скорость систолической деформации в продольном и циркулярном направлениях имеет отрицательное значение, а в радиальном — положительное, и наоборот скорость диастолической деформации положительна в продольном и циркулярном направлениях и отрицательна в радиальном [9; 11; 12].

Кроме оценки продольной и радиальной сократимости метод speckle-tracking эхокардиографии возможно использовать для регистрации и изучения показателей вращения левого желудочка. Вращение — это угловое смещение волокон миокарда по короткой оси вокруг длинной оси левого желудочка. Вращение по часовой стрелке считается положительным, против часовой стрелки — отрицательным, если смотреть со стороны верхушки. Скручивание — это разница между систолическим вращением верхушки и основания левого желудочка. Отношение скручивания к расстоянию между плоскостями основания и верхушки сердца, называют градиентом скручивания. Также большое внимание уделяется и обратному процессу — диастолическому раскручиванию левого желудочка [11; 12].

Отличительной особенностью 4D режима от двухмерного считается одновременная оценка всех параметров деформации миокарда ЛЖ — глобальной продольной (GLS), глобальной циркулярной (GCS) и глобальной радиальной (GRS), что значительно упрощает процедуру оценки деформации, также с помощью данной технологии можно определять новый параметр деформации — глобальную площадь деформации (GAS). Этот параметр отражает суммарную региональную и глобальную деформацию миокарда ЛЖ [10; 13].

В настоящее время методы 2D и 3D speckle-tracking эхокардиографии успешно дополняют стресс-эхокардиографию для более объективного и точного выявления жизнеспособных волокон сердечной мышцы у пациентов после перенесенного инфаркта миокарда [13].

Speckle-tracking эхокардиография при ИБС

Известно, что наиболее подверженными ишемии являются субэндокардиальные волокна миокарда, которые ответственны за систолическую продольную деформацию. Следовательно, глобальная продольная деформация ЛЖ (GLS) является высокочувствительным маркером ишемии миокарда. Эта теория подтверждается в работах S. Moustafa и соавт. и S. Bakhoum и соавт., в которых авторами показано статистически значимое снижение показателей GLS у пациентов, имеющих выраженное поражение коронарных артерий, по сравнению с показателями у пациентов без значимого стеноза коронарных артерий по данным коронароангиографии [9; 14–16].

При трансмуральной ишемии ухудшается сокращение не только продольных волокон, но и скручивание за счет снижения апикальной ротации. При этом нарушение апикальной ротации в первую очередь связано со снижением циркулярной деформации (GCS) [14].

Т. Caspar и соавт. в своем исследовании выявили, что GLS может использоваться для выявления локализации стеноза, ответственного за ишемию миокарда у пациентов с острым коронарным синдромом без подъема сегмента ST, имеющих нормальную систолическую функцию ЛЖ [9; 14; 17].

Также получены данные исследований о статистически значимо меньших значениях показателей локальной продольной деформации ЛЖ как в покое, так и при нагрузочном тесте у пациентов с гемодинамически значимым стенозированием коронарных артерий без нарушений локальной сократимости [14; 18].

Для коронарной хирургии наиболее значимой является возможность прогнозирования эффективности реваскуляризации и развития осложнений с помощью speckle-tracking эхокардиографии. Так, было выявлено, что снижение показателей глобальной продольной деформации миокарда в течение первых суток после реваскуляризации явилось достоверным предиктором достижения пациентами конечной точки в виде смертности от всех причин, госпитализация по поводу повторного инфаркта миокарда (ИМ), хронической сердечной недостаточности или инсульта [14; 19].

Известно, что на ранней стадии развития ИМ выявляется микрососудистая обструкция, которая не приводит к появлению заметных аномалий движения волокон сердечной мышцы во время проведения обычной эхокардиографии, однако микрососудистая обструкция ассоциирована с нарушением функции продольно ориентированных субэндокардиальных волокон ЛЖ, поэтому добавление метода speckle-tracking к ранней оценке пациентов с повышенным уровнем тропонинов является полезным в решении вопроса о том, кому из них может быть рекомендована ранняя инвазивная стратегия лечения [14; 20].

Для выявления жизнеспособных сегментов после ИМ возможно использование speckle-tracking эхокардиографии с добутамином, что в отличие от простой стресс-эхокардиографии является более объективным и точным. Так, при проведении стресс-эхокардиографии с низкими дозами добутамина анализ скорости деформации и прироста по сравнению с состоянием покоя в сочетании с оценкой индекса подвижности стенок ЛЖ позволяют с высокой точностью определить жизнеспособность миокарда [21].

В стресс-тесте с левосименданом было продемонстрировано, что прирост пиковой систолической скорости деформации более -0,29 с-1 с высокой чувствительностью предсказывает восстановление функции сегментов после реваскуляризации. Gong и соавт. показали, что чувствительность исследования деформации при проведении стресс-эхокардиографии сравнима с чувствительностью однофотонной ПЭТ для выявления жизнеспособности миокарда, а специфичность и точность с контрастным усиленным МРТ [14; 22; 23].

В отечественной литературе появились работы, показывающие эффективность использования в качестве вазодилататора во время стресс-тестов АТФ. При этом было показано, что по степени расширения коронарного русла, стабильности показателей кровотока в коронарных артериях, быстроте окончания действия, а также эффективности антидотов (эуфиллин) он не уступает аденозину, однако, является при этом экономически более выгодным препаратом в нашей стране [18].

Ограничения использования speckle-tracking эхокардиографии

Метод «след пятна», несмотря на свои очевидные преимущества, имеет ряд недостатков. Одним из них является невозможность правильной оценки параметров деформации без качественного серошкального изображения и точной идентификации границ эндокарда. Кроме того, оценка параметров деформации в двухмерном режиме обусловливает некоторую потерю данных, так как движение сердца происходит в трехмерной системе координат, вне плоскости сканирования. Однако, данные ограничения нивелируются при использовании трехмерной визуализации в масштабе реального времени (3D speckle-tracking/4D Strain) [9; 22].

Еще одним ограничением при использовании метода является его подверженность воздействию шумов, поэтому для уменьшения их влияния каждый образец получают путем усреднения не менее 3-х последовательных сердечных циклов, однако, провести исследование у пациентов с несинусовым ритмом все же не представляется возможным [10; 22].

Следует также отметить, что технология двухмерной speckle-tracking эхокардиографии требует применения различных пакетов программного обеспечения для разных моделей отслеживания, которое можно использовать только на одном типе оборудования. А результаты исследования зависят от прибора, на котором выполнен анализ, но при этом не являются взаимозаменяемыми между различными производителями [14; 22].

Выводы

Технология speckle-tracking эхокардиографии — прогрессивный метод диагностики функции сердечной мышцы, позволяющий наиболее точно оценивать как ранние ишемические изменения, так и жизнеспособность отдельных сегментов миокарда уже после перенесенного инфаркта.

Однако, значимость этого метода в предоперационной оценке сократимости волокон миокарда для определения необходимости реваскуляризации определенных сегментов сердечной мышцы при хронической окклюзии коронарных артерий, а также риски возникновения реперфузионного синдрома не изучены, что требует дальнейших исследований.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов (The authors declare no conflict of interest).