Типы скручивания левого желудочка у здоровых детей и подростков

В 1957 г. испанский ученный F. Torrent-Guasp предложил теорию спирального строения миокарда желудочков, согласно которой миокард желудочков представлен в виде единой мышечной ленты, скрученной в виде спирали [3]. Это открытие стало отправной точкой для изучения и создания новой концепции механики желудочков.

Результаты экспериментального моделирования с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) позволили понять спиральную ориентацию миофибрилл ЛЖ, которая является структурной основой его враще- ния (ротации), при котором верхушка сердца движется против часовой стрелки, а основание – по часовой [4]. Разнонаправленное движение верхушки по отношению к основанию в систолу приводит к скручиванию ЛЖ, а в диастолу – к раскручиванию [5]. Ротация ЛЖ играет важную роль в величине фракции выброса и наполнении ЛЖ [6], утрата которой может привести к тяжелой систолической дисфункции [5], которая наблюдается при дилатационной кардиомиопатии, у пациентов с некомпактным миокардом и при полной блокаде левой ножки пучка Гиса. Кроме того, апикальная ротация ЛЖ чувствительна к изменениям региональной и глобальной функции ЛЖ [6].

До недавнего времени сономикрометрия и МРТ были единственными методами оценки ротации и скручивания ЛЖ [7]. Сономикрометрия является агрессивным методом исследования, а использование МРТ в рутинной практике ограничено стоимостью, длительностью исследования, технической сложностью анализа данных.

Новая ультразвуковая технология “след пятна” (Speckle Tracking Imaging или 2D Strain) является не инвазивным, доступным методом исследования, позволяющим достаточно точно оценить ротацию, скорость ротации ЛЖ на уровне базальных сегментов, папиллярных мышц и верхушки, а также скручивание и раскручивание ЛЖ [8], что подтверждается данными МРТ и сономикрометрии [9, 10].

Единичные данные литературы свидетельствуют о том, что у детей направление базальной ротации ЛЖ отличается от направления движения ЛЖ на уровне базальных сегментов у лиц старше 18 лет [11]. Показано, что у детей в возрасте 10–12 лет в ответ на физическую нагрузку отмечается больший прирост скручивания ЛЖ и меньший прирост значения раскручивания ЛЖ по сравнению с лицами в возрасте старше 18 лет [12]. В настоящее время недостаточно хорошо освещены вопросы апикальной ротации и скручивания ЛЖ у детей. Эти знания необходимы для понимания механики сердца в норме и при патологии, поскольку изменения ротации и скручивания ЛЖ являются ведущими факторами контрактильности миокарда [13], а также помогают определить диагностические предикторы заболеваний сердца [14].

Цель данного исследования: изучить ротацию ЛЖ на уровне митрального клапана, папиллярных мышц, верхушки у здоровых детей и подростков.

Материал и методы

Анализ выполнен у 85 практически здоровых детей в возрасте от 2 мес. до 18 лет, которые относились к группе диспансерного наблюдения I–II. Критериями исключения из исследования служили: недоношенные дети (в том числе дети с внутриутробной инфекцией), отклонения в физическом развитии (опережение или отставание), патологические изменения на электрокардиограмме, отягощенный анамнез, в том числе по патологии сердечнососудистой системы у родственников, период реконва-лесценции после острых заболеваний менее 6 мес. В зависимости от возраста дети были разделены на следующие подгруппы: от 0 до 3 лет (n=25); от 3 до 6 лет (n=15); от 6 до 11 лет (n=22); от 11 до 18 лет (n=23). По половому признаку группы между собой не различались. Клиническая и эхокардиографическая характеристика приведена в таблице 1.

Стандартная эхокардиография и технология “след пятна” (Speckle tracking Imaging) выполнены на ультразвуковой системе Vivid E9 (GE, Healthcare) с использованием матричного датчика MS5. ЭхоКГ в двухмерном режиме выполнена по стандартной методике из парастернальной (по короткой оси ЛЖ на уровнях фиброзного

Таблица 1

Клинические и ЭхоКГ показатели здоровых детей и подростков в зависимости от возраста

Показатели	Дети до 3 лет (n=25)		От 3 до 6 лет (n=15)		От 6 до 11 лет (n=22)		От 11 до 18 лет	(n=23)
	M±SD	Me	M±SD	Me	M±SD	Me	M±SD	Me
Половое соотношение, М/Ж	15/10	10/5	13/9	9/14
Средний возраст, лет	1,56±0,85	1,50	4,08±0,92	4,00	7,93±1,88	8,10	15,16±2,035	15,70
Масса, кг	10,03±2,52	11,00	15,21±1,57	15,00	24,63±6,33	23,650	54,85±25,96	55,00
Рост, м	76,94±10,93	78,00	99,07±6,84	96,00	123,86±13,08	122,500	154,04±29,87	161,00
KДO Simpson), мл	21,23±8,27	22,00	31,00±7,86	29,00	47,00±11,81	48,500	72,00±17,54	68,00
KСO (Simpson), мл	5,19±2,58	6,00	7,56±3,00	8,00	12,33±4,66	12,000	19,16±7,10	19,00
ФВ ЛЖ,%	75,19±9,59	73,33	76,30±6,11	74,19	73,97±6,50	72,835	73,16±8,80	72,90
Индекс сферичности	1,78±0,26	1,70	1,67±0,25	1,65	1,77±0,25	1,833	1,96±0,19	1,92
в диастолу, усл.ед.
Индекс сферичности	2,14±0,46	2,00	1,94±0,45	2,00	1,91±0,45	2,069	2,66±1,66	2,17
в систолу, усл.ед.
Межжелудочковая	3,75±0,71	4,00	4,00±0,50	4,00	4,79±0,98	5,000	5,58±1,39	5,00
перегородка, мм
Задняя стенка ЛЖ, мм	3,80±0,76	4,00	4,22±0,83	4,00	5,00±1,00	5,000	6,53±1,39	6,00
КДР, мм	27,90±4,51	28,00	33,00±2,34	32,00	36,37±3,61	35,000	44,84±3,86	45,00
КСР, мм	15,70±3,42	15,00	18,11±3,33	19,00	19,50±4,87	20,000	25,90±3,83	26,00
E mitr, см/с	103,00±16,75	100,00	97,57±18,48	97,00	99,20±16,87	101,000	92,53±13,34	88,00
A mitr, см/с	73,80±18,81	78,50	58,57±18,09	60,00	53,80±11,99	51,000	50,22±10,90	48,00
E/Amitr, усл.ед	1,82±0,81	1,46	1,76±0,77	1,43	1,86±0,34	1,822	1,90±0,48	1,78
Emitr/Em, усл.ед	6,78±2,12	6,52	5,57±1,46	5,35	5,62±1,47	5,571	4,64±0,50	4,82
Em см/с	16,00±2,71	16,00	18,00±2,00	17,00	19,00±4,17	19,000	19,89±2,92	20,00
Sm, см/с	9,75±2,77	9,00	11,00±2,45	10,00	11,87±2,87	11,000	10,74±2,13	10,00
Am, см/с	8,82±5,23	7,00	6,17±0,75	6,00	6,25±1,54	6,500	7,57±1,91	7,00
Em/Am, усл.ед	2,54±1,25	2,40	3,01±0,55	2,83	3,58±1,27	3,717	2,90±0,19	2,86

Примечания: М – среднее арифметическое, SD – среднеквадратичное отклонение, Ме – медиана, КДО – конечно-диастолический объем, КСО – конечносистолический объем, ФВ ЛЖ – фракция выброса левого желудочка, КДР – конечно-диастолический размер, КСР – конечно-диастолический размер, Emitr – максимальная скорость трансмитрального кровотока в раннюю диастолу, см/с.

Рис. 1. Изображение ЛЖ по короткой оси на уровне митрального клапана (А) и на уровне верхушечных сегментов (Б) с использованием технологии Speckle Tracking Imaging у ребенка А, 2 мес. с частотой сердечных сокращений в покое 150 уд./мин. Кривые ротации (вращения) ЛЖ на уровне митрального клапана (А) и на уровне верхушки (Б)

Рис. 2. Кривые ротации (вращения) ЛЖ на уровне митрального клапана (RotMV – розового цвета), верхушки (Rotapex – голубого цвета) и скручивания (Twist) ЛЖ (белого цвета) у здорового доношенного ребенка в возрасте 2 мес. с частотой сердечных сокращений в покое 150 уд./мин кольца митрального клапана, папиллярных мышц и верхушки) и апикальной позиций (на уровне 4 и 2 камер и по длинной оси ЛЖ).

В режиме кинопетли регистрировали три сердечных цикла и затем выполняли оценку деформационных свойств миокарда ЛЖ в каждом сердечном цикле с помощью новой ультразвуковой технологии двухмерной Speckle Tracking Imaging с использованием soft-программы (Echopac PC, версия 113, GE Healthcare). Двухмерные изображения ЛЖ, зарегистрированные из парастернальной позиции в серошкальном изображении при частоте кадров (frame rate) 60 и более в секунду, автоматически “замораживались” в конце систолы. Проводилось окон-турирование границ эндокарда, и в автоматическом режиме был получен изогнутый М-режим. По кривым, полученным из парастернальной позиции по короткой оси ЛЖ на уровне митрального клапана, папиллярных мыщц и верхушки (рис. 1), рассчитывали ротацию (Rotation) ЛЖ в градусах в конце систолы на базальном уровне (RotMV), на уровне папиллярных мыщц (RotPM) и верхушечном уровне (Rotapex) и скорость ротации (град/с–1) на базальном (RotRMV), на уровне папиллярных мышц (RotRPM) и верхушечном уровне (RotRapex).

Верхушка в систолу в норме движется против часовой стрелки, и кривые ротации имеют положительные значения, а базальные сегменты – по часовой стрелке и имеют отрицательные значения. Скручивание ЛЖ (Twist) в конце систолы оценивали по кривой (рис. 2) или количественно: ротация верхушки минус ротация на базальном уровне в конце систолы.

Протокол исследования был одобрен этическим комитетом НИИ кардиологии (Томск). До включения в исследование у всех законных представителей участников исследования (дети и подростки до 18 лет включительно) было получено письменное информированное согласие на проведение ЭхоКГ.

Внутриоператорская и межоператорская воспроизводимость значений глобальной ротации ЛЖ на уровне базальных сегментов и верхушки, скручивания ЛЖ выполнены у 10 здоровых детей. Значения ротации и скручивания ЛЖ значимо не различались и составили не более 5% для внутриоператорской и менее 10% – для межоператорской воспроизводимости.

Статистическая обработка данных

Гипотеза о гауссовском распределении по критериям Колмогорова–Смирнова в форме Лиллиефорса (Lilliefors) и Шапиро–Уилка (Shapiro–Wilk) была отвергнута, поэтому при сравнительном анализе групп был использован тест Краскела–Уоллиса (Kruskal–Wallis, ANOVA). Критический уровень значимости p принимался равным 0,05. При использовании таблиц сопряженности вычисляли значение Пирсона ( χ ²), число степеней свободы (df), достигнутый уровень значимости для этого значения статистики. Результаты представлены в виде M±SD (где М – среднее арифметическое, SD – среднеквадратичное отклонение), медианы (Ме) и нижней и верхней квартилей, минимального и максимального значений.

Результаты и обсуждение

Установлено четыре типа скручивания ЛЖ у здоровых детей и подростков (рис. 3).

Значения ротации ЛЖ на уровне базальных, апикальных сегментов, папиллярных мышц и скручивания приведены в таблице 2.

Первый тип (взрослый). Данный тип встречается у практически здоровых взрослых лиц. Этот тип регист-

Рис. 3. Типы скручивания левого желудочка у практически здоровых детей и подростков

Таблица 2

Ротация ЛЖ на уровне митрального клапана, папиллярных мышц, верхушки сердца. Твист

Показатели	Тип скручивания	M±SD	Me	Нижняя / Верхняя квартиль	Минимальное / максимальное значение	Различия по Kruskal Wallis ANOVA (H, p)
Rot MV , °	1	–4,98±2,89	–4,81	–6,70 / –3,09	–12,89 / –0,52	H=47,058; p=0,0001
	2	6,39±5,06	5,16	2,58 / 7,91	1,20 / 15,98
	3	6,51±4,43	5,50	3,27 / 9,45	1,03 / 13,92
	4	0,39±5,48	1,97	–3,78 / 4,47	–9,11 / 6,88
Rot PM , °	1	–2,46±5,79	–2,75	–6,02 / 2,06	–17,70 / 9,97	H=16,731; p=0,001
	2	4,26±3,05	2,92	2,23 / 5,16	1,55 / 10,83
	3	–4,54±2,89	–4,12	–6,88 / –2,23	–9,97 / –1,03
	4	–3,24±2,74	–3,52	–5,24 / –1,97	–6,53 / 2,06
Rot AP , °	1	8,43±7,43	7,05	3,61 / 10,66	0,34 / 41,77	H=23,606; p=0,0001
	2	10,23±5,24	10,66	6,02 / 12,55	3,09 / 21,00
	3	6,48±4,33	6,10	2,58 / 9,11	1,38 / 14,09
	4	–2,99±2,14	–2,23	–4,12 / –1,89	–7,05 / –0,34
Twist, °	1	13,40±9,10	11,18	7,91 / 15,64	2,41 / 54,66	H=40,145; p=0,0001
	2	3,84±7,22	3,52	–1,04 / 9,46	–9,96 / 13,09
	3	–0,03±6,92	0,77	–2,92 / 4,64	–11,86 / 11,00
	4	–3,37±5,00	–3,35	–7,39 / 1,54	–10,66 / 2,06

Таблица 3

Таблица вариантов скручивания в зависимости от возраста

Возраст	Тип 1	Тип 2	Тип 3	Тип 4	Все дети
Все группы	57 (67,06%)	10 (11,76%)	10 (11,76%)	8 (9,41%)	85 (100%)
Дети до 3 лет	18 (21,18%)	2 (2,35%)	4 (4,71%)	1 (1,18%)	25 (29,41%)
От 3 до 6 лет	12 (14,12%)	0 (0,00%)	2 (2,35%)	1 (1,18%)	15 (17,65%)
От 6 до 11 лет	10 (11,76%)	6 (7,06%)	3 (3,53%)	3 (3,53%)	22 (25,88%)
От 11 до 18 лет	17 (20,00%)	2 (2,35%)	1 (1,18%)	3 (3,53%)	23 (27,06%)

Таблица 4

Таблица вариантов скручивания в зависимости от пола

Пол Тип 1 Тип 2 Тип 3 Тип 4 Все дети Все группы 57 (67,06%) 10 (11,76%) 10 (11,76%) 8 (9,41%) 85 (100%) Мальчики 29 (34,12%) 7 (8,24%) 6 (7,06%) 5 (5,88%) 47 (55,29%) Девочки 28 (32,94%) 3 (3,53%) 4 (4,71%) 3 (3,53%) 38 (44,71%) рируется у 67,06% здоровых детей и подростков в возрасте от 2 мес. до 18 лет.

Второй тип – однонаправленное вращение ЛЖ против часовой стрелки на уровне митрального клапана, папиллярных мышц и верхушки. Встречается у 11,76% здоровых детей в возрасте от 1 мес. до 14 лет.

Третий тип – однонаправленное вращение ЛЖ на уровне митрального клапана и верхушки против часовой стрелки, на уровне папиллярных мышц – по часовой стрелке. Данный вариант скручивания встречается у 11,76% здоровых детей в возрасте до 18 лет.

Четвертый тип – однонаправленное движение ЛЖ на уровне митрального клапана и верхушки по часовой стрелке. Данный вариант встречается у 9,41% детей.

Следует отметить, что в выделенных вариантах ротации ЛЖ не было выявлено значимых различий по возрасту (табл. 3) и половому соотношению (табл. 4).

Выявленные варианты скручивания ЛЖ связаны, с нашей точки зрения, с процессами роста и развития сердца у здоровых детей и подростков в постнатальный период. Первый тип разнонаправленного вращения ЛЖ наблюдается у взрослых здоровых лиц.

Выявленный второй тип ранее был описан в литературе [9, 13, 14]. Данный вариант скручивания наблюдался у детей до 14 лет и, вероятно, возникает из-за незрелости фиброзного кольца и фиброзных треугольников митрального и аортального клапана у детей, вследствие чего апикальная ротация доминирует над ротацией на уровне базальных сегментов и на уровне папиллярных мышц.

Третий вариант скручивания по сути является вариантом второго типа, отличием которого является то, что вращение ЛЖ на уровне папиллярных мышц противоположно ротации на уровне базальных и верхушечных сегментов.

Обращает на себя внимание четвертый тип скручивания. Единичные данные современной литературы согласуются с существованием феномена разнонаправленной ротации на уровне верхушки ЛЖ (от вращения против часовой стрелки, по часовой стрелке до полного отсутствия вращения) у здоровых детей [17]. Однако движение верхушки по часовой стрелке можно зарегистрировать у взрослого пациента при тяжелой систолической левожелудочковой дисфункции, при полной блокаде левой ножки пучка Гиса [1, 2]. Механизм аномального движения верхушки по часовой стрелке не совсем ясен.

Данные литературы, касающиеся этого вопроса у взрослых пациентов, относятся к больным с тяжелой левожелудочковой дисфункцией. В этом случае предполагается увеличение угла между субэпикардиальным и субэндокардиальным слоями вследствие дилатации ЛЖ, а также потеря “винтовой структуры миофибрилл” [13] приводят к резкому снижению ротации верхушки, вплоть до ее “потери”. Учитывая тот факт, что ротация ЛЖ на уровне базальных сегментов хотя и снижена, но сохраняет свое направление, то верхушка ЛЖ в этих случаях подвергается пассивному движению за движением базальных сегментов.

Однако данным фактом нельзя объяснить наличие движения верхушки по часовой стрелке у здоровых детей, поскольку у детей на электрокардиограмме не было зарегистрировано нарушений ритма сердца и внутрижелудочковой проводимости. Вышеизложенное дает основание рекомендовать динамическое наблюдение за этой группой детей.

Ограничение исследования: на данном этапе пока не выполнено проспективное динамическое наблюдение. Не было проведено генетическое исследование на предмет выявления носителей мутаций кардиомиопатий, болезней накопления у детей со вторым, третьим и четвертым типами скручивания ЛЖ.

Заключение

Установлено четыре типа скручивания ЛЖ у здоровых детей и подростков, родившихся доношенными. У 67,06% – “взрослый тип” скручивания, у 23,52% – варианты “детского типа”, и у 9,41% – четвертый тип скручивания.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.