СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАСТОЛИЧЕСКОГО РЕЗЕРВА ПРАВОГО ЖЕЛУДОЧКА Российский патент 2003 года по МПК A61B5/02 A61B8/06 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в пульмонологии, а также кардиологии для оценки функционального состояния правого желудочка сердца (ПЖ).

Диастолическое заполнение ПЖ является результатом сложного взаимодействия ряда факторов, включающих активную и пассивную компоненты диастолической функции, уровень преднагрузки, перикардиальное ограничение и нейрогуморальную регуляцию. Диастолическая дисфункция ПЖ является не только ранней, но и интегративной характеристикой патологического процесса в миокарде при многих заболеваниях легких.

Одной из особенностей ПЖ является то, что выраженность его адаптационного процесса выше, чем левого. Даже в условиях нарушения одной физиологической переменной (например, активного расслабления миокарда) диастолическая функция ПЖ может компенсироваться определенное время, например, за счет увеличения пула β-рецепторов в миокарде и усиления его активности или за счет экспрессии гена Na⁺-Ca²⁺-насоса, повышенная функция которого компенсирует нарушенный захват Са²⁺ саркоплазматическим ретикулумом в условиях патологии.

Попытка активации патологических детерминант могла бы изменить поведение патологического процесса, усиливая его выраженность и тем самым подтверждая его существование. Одним из наиболее распространенных и универсальных патологических факторов на ранних стадиях эволюции процесса является гипоксия. Это позволяет рассматривать экзогенную гипоксию как модально-специфический стимул, который позволил бы с наиболее высокой степенью вероятности выявить патологию ПЖ.

Таким образом, выявление диастолического резерва ПЖ в случае скрытой либо клинически явной его патологии представляется несомненно актуальной задачей, решение которой позволило бы не только определить функциональное состояние ПЖ, но и прогнозировать индивидуальное течение заболевания.

Следует полагать, что при кратковременном гипоксемическом сдвиге в миокарде происходят достаточно стереотипные изменения функционального характера, сводящиеся в основном к гипоксической ингибиции аэробной энергопродукции, снижению емкости креатинкиназной реакции, приводящей к накоплению АДФ, концентрация которого коррелирует со степенью увеличения конечно-диастолического давления в желудочке, падением АТФазной активности эффекторных структур миокарда. Таким образом, процесс энергообеспечения нарушается на этапах образования, транспорта и утилизации. Кроме того, в группу причин повреждения миокарда включаются ионный, особенно кальциевый, липидный и гидроперекисный, лизосомный и нейрогенный механизмы, а также ацидоз. Реализация Са²⁺-механизма приводит к нарушению либо усугублению активного расслабления миокарда (активной компоненты диастолической функции) и повышению вязкоупругих свойств мышечной клетки, следствием чего может явиться увеличение давления заполнения и "нормализация" паттерна заполнения.

Известны различные способы оценки функционального состояния миокарда при ряде патологических состояний. Гипоксический стимул для этой цели применяется в основном на животных моделях, когда изменения концентрации АТФ в миокарде фиксируются с помощью ядерно-магнитного резонанса высокой мощности (Jackson D.C., Shi H., Singer J.H., Hamm P.H., Lawler R.G. Effects of input pressure on in vitro turtle heart during anoxia and acidosis: a 31P-NMR study//Am. J. Physiol.-1995.-Vol.268:3.-P.R683-R689), либо путем непосредственного исследования кардиомиоцитов (Tanonaka К., Niwa Т., Takeo S. The role of accumulation of sodium and calcium on contractile failure of the hypoxic/reoxygenated heart// Jpn. Heart J. - 1996. - Vol.37:1. -P.105-117), позволяющего обнаружить снижение содержания АТФ к 15 мин, сравнительно более существенное снижение концентрации креатинфосфата к 10 мин и увеличение концентрации лактата уже на 5 мин гипоксии. Эти изменения обусловливают развитие диастолической дисфункции сердца, когда вследствие нарушения расслабления миокарда снижается растяжимость камеры желудочка, регистрируемая ультразвуковыми датчиками, расположенными в полости желудочка субэндокардиально, и, соответственно, увеличивается давление его заполнения (Gomez A., Mink S. Interaction between effects of hypoxia and hypercapnia on altering left ventricular relaxation and chamber stiffness in dogs// Am. Rev. Respir.Dis. -1992.-Vol.l46:2.-P.313-320).

Недостатком данных способов является, во-первых, сопряженность исследований с инвазивными вмешательствами, связанными, в свою очередь, с высоким риском осложнений, во-вторых, их чрезвычайной дороговизной, а в-третьих, получаемая в результате исследования информация позволяет судить только о конкретных звеньях патогенеза, т.е. является в определенной степени ограниченной.

У заявляемого изобретения имеются следующие существенные признаки: методом эходопплеркардиографии исследуется диастолический поток заполнения ПЖ во время острого умеренного гипоксемического сдвига и в зависимости от состояния диастолической функции к окончанию теста судят о функциональном состоянии миокарда (т.е., о диастолическом резерве ПЖ).

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в диагностике скрытой диастолической дисфункции ПЖ или оценке функционального резерва ПЖ в условиях исходно существующей диастолической дисфункции.

Решение этой задачи позволяет повысить точность диагностики патологии ПЖ на ранних стадиях формирования патологического процесса, а также своевременно проводить и контролировать лечебно-профилактические мероприятия.

Для достижения этого технического результата заявляемое изобретение способа определения диастолического резерва ПЖ включает следующие существенные признаки: методом эходопплеркардиографии транстрикуспидального кровотока (ТК) исследуют динамику скоростно-временных параметров ТК при остром умеренном гипоксемическом сдвиге, достигаемом путем вдыхания гипоксической газовой смеси, выявляют нарушение фазы активного расслабления миокарда правого желудочка и при возникновении одного из патологических типов заполнения: "гипертрофического", псевдонормального, рестриктивного либо прогрессии исходно имеющегося патологического паттерна ТК устанавливают уменьшение диастолического резерва правого желудочка.

У заявляемого изобретения имеются следующие преимущества: доступное, неинвазивное, безопасное, воспроизводимое и относительное недорогое исследование профиля диастолического заполнения ПЖ методом эходопплеркардиографии на фоне острого умеренного гипоксемического сдвига, достигаемого путем вдыхания гипоксической газовой смеси.

Между признаками заявляемого изобретения и техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь: острый умеренный гипоксемический сдвиг в случае нарушения функционального состояния миокарда приводит к возникновению либо дальнейшей прогрессии диастолической дисфункции, позволяя, таким образом, судить о диастолическом резерве ПЖ в фазе активного расслабления.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня медицины, так как из него не выявляется вышеуказанная возможность определения диастолического резерва ПЖ, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована в медицине с получением технического результата, заключающегося в более точном и раннем установлении диастолической дисфункции ПЖ, являющейся ранним признаком хронического легочного сердца, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Данный способ осуществляется следующим образом.

Для исследования структурно-геометрического варианта ПЖ и профиля его диастолического заполнения используется ультразвуковой аппарат с возможностью работы в режимах 2-мерной визуализации, М-сканирования и импульсной спектральной допплерографии. Во всех режимах исследования проводятся вместе с синхронным наложением сигнала ЭКГ. Морфометрические исследования сердца проводятся в парастернальном и апикальном доступах в М- и В-режимах. Диастолическое наполнение ПЖ оценивается из апикального доступа в 4-камерном сечении с расположением контрольного объема в приносящем тракте на уровне краевых отделов створок трикуспидального клапана с желудочковой стороны. Рассчитываются все общепринятые скоростные и временные показатели ТК (максимальная скорость раннего заполнения (Е, м/с)), максимальная скорость заполнения в систолу правого предсердия (А, м/с), их отношение (Е/А), время достижения максимальной скорости потока быстрого заполнения (AT, с), время замедления потока быстрого заполнения (DT, с), время систолы предсердия (AFT, с), время изоволюметрического расслабления ПЖ (IVRT, с). Проводится импульсная допплерография крупных печеночных вен на задержке выдоха. Регистрируются максимальные скорости антеградных волн в систолу и первую половину диастолы ПЖ (V_S и V_D соответственно), ретроградная волна в систолу правого предсердия (V_A), отношение V_S/V_D, продолжительность V_A (V_At, с), отношение AFT/ V_At.

После записи исходных параметров проводится проба Вальсальвы: в положении лежа обследуемый после неглубокого выдоха производит задержку дыхания и натуживание средней интенсивности. Продолжительность пробы составляет около 10 с, что определяет развитие первой и второй фаз маневра, когда на фоне увеличения внутригрудного давления снижается венозный возврат, но исключает дальнейшую динамику в виде развития брадикардии (овершут) в фазу 4. В это время записывается кривая транстрикуспидального кровотока и рассчитывается коэффициент Е/А.

Дифференциация паттернов заполнения ПЖ проводится по данным спектрограммы ТК, отношению продолжительности потока в систолу правого предсердия и одновременного ретроградного потока в нижней полой вене, а также по результатам маневра Вальсальвы. Критериями нормального типа заполнения ПЖ является: отношение Е/А исходно и на фоне маневра Вальсальвы более 1, время замедления (DT) от 0,130 до 0,200 с, отношение AFT/V_At более 1. "Гипертрофический" тип констатируется в случае, когда отмечается снижение отношения Е/А менее 1, увеличение DT более 0,200 с при AFT/V_At более 1. Допплеровский спектр наполнения ПЖ считается псевдонормальным в случае соблюдения следующих условий: 1) отношение AFT/V_At менее 1; 2) исходное отношение Е/А более 1 в результате маневра Вальсальвы переходит в отношение менее 1; 3) отношение V_S/V_D менее 1. Рестриктивный тип заполнения, помимо перечисленных признаков псевдонормального типа, характеризуется укорочением DT менее 0,130 с и увеличением Е/А более 2.

Гипоксический тест с вдыханием гипоксической газовой смеси (ГГС) проводят после записи исходных эхокардиографических параметров. Используется воздушная смесь с содержанием 12-14% О₂ в N₂, получаемая на газоразделительных приборах (например, мембранный газоразделительный прибор "Гипоксикатор МГ.02" (научно-клиническая лаборатория "Hypoxia Medical Ltd", Россия)). Вдыхание ГГС проводят через обычную маску. Критериями прекращения пробы являются: десатурация гемоглобина крови (SaO₂) до 75%, клинические проявления кислородного голодания со стороны головного мозга либо сердца. На 10 мин гипоксического теста записывают спектрограммы ТК, а также легочного и венозного кровотоков. Затем повторяют маневр Вальсальвы для дифференциации псевдонормального паттерна заполнения ПЖ.

Исследовали изменения вышеуказанных показателей в двух группах исследуемых, отличающихся контактом с кварцсодержащей пылью.

Исследуемые были распределены следующим образом:
1 группа - рабочие огнеупорного производства металлургического комбината без анамнестических указаний на заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем, не предъявлявшие никаких существенных жалоб и не состоящие на диспансерном учете по поводу заболеваний кардиореспираторной системы; n= 100 (предлагаемое изобретение).

К факторам производственной вредности в основном относились: контакт с кварцсодержащей пылью в массовой концентрации от 9 до 28 мг/м³ (массовая доля свободной двуокиси кремния 4,9-15,6%), а также физическая динамическая нагрузка 26400-74000 кгм за смену.

2 группа - исследуемые, не имевшие контакта с кварцсодержащей пылью и указаний на заболевания кардиореспираторной системы (контрольная группа); n= 50.

Обе группы были сопоставимы по возрасту (43,88±8,61 года в 1 группе и 42,9±8,21 года в контрольной) и полу (53% мужчин в 1 группе и 52% в контрольной).

Анализ полученных результатов показал, что основной характеристикой ПЖ в первой группе, претерпевающей наиболее явные изменения, является изменение паттерна его заполнения. Зарегистрировано 3 типа диастолического заполнения ПЖ: нормальный - 1а подгруппа (у 72%), "гипертрофический" - 1б подгруппа (7%) и псевдонормальный - 1в подгруппа (21%). В контрольной группе нарушений диастолической функции ПЖ не было обнаружено.

У большей части исследуемых 1а подгруппы (57%) вдыхание ГГС привело к нарушению диастолической функции ПЖ двух типов (см. табл.1), причем преобладающей явилась псевдонормализация потока заполнения ПЖ, составляющего основную часть (85%), над "гипертрофическим" вариантом. Псевдонормализация трикуспидального потока произошла на фоне наиболее существенного в группе снижения SаO₂. Собственно, профиль бимодального заполнения ПЖ при этом практически не изменился, исключая укорочение DT до 0,131 с.

Однако снижение отношения АРТ/V_At менее 1 и результаты маневра Вальсальвы позволили отнести эту подгруппу к псевдонормальному паттерну заполнения. Кроме того, наблюдается существенное увеличение времени активного расслабления ПЖ.

Наблюдаемое в течение гипоксического теста снижение скорости потока быстрого наполнения и преобладание скорости в систолу предсердия позволили отнести таких исследуемых к "гипертрофическому" варианту диастолической дисфункции. Эти изменения наблюдались на фоне умеренной тахикардии и снижения SaO₂ на 20% и сопровождались достоверным увеличением DT и IVRT.

У исследуемых, диастолическая функция которых осталась нормальной, изменения основных параметров заполнения менее выражены и находятся в пределах нормальных величин. Следует отметить схожие с контрольной группой изменения диастолического заполнения и легочного кровотока у этой части исследуемых (см. табл.4).

Изменения паттерна заполнения у 7 исследуемых 1б группы наиболее наглядно демонстрирует эффект гипоксемического сдвига при проведении гипоксического теста (см. табл.2). У шести исследуемых этой подгруппы произошла реверсия отношения Е/А с 0,795 до 1,317 и лишь у одного отмечено дальнейшее снижение Е/А с исходного 0,809 до 0,476 (в табл.2 указана среднегрупповая цифра Е/А).

Это явление сопровождается достоверными изменениями временных показателей (отношение АFT/V_At менее 1, удлинение IVRT и укорочение DT), свидетельствующих о дальнейшем усугублении диастолической дисфункции, т.е. переходе в псевдонормальный тип заполнения ПЖ.

Изменения показателей в результате гипоксического теста в 1в группе носят однонаправленный характер, хотя и с различной выраженностью (см. табл. 3). У 17 исследуемых сохранился псевдонормальный тип заполнения ПЖ, хотя произошло дальнейшее увеличение IVRT. У 4 исследуемых спровоцирован рестриктивный тип диастолической дисфункции ПЖ. У них произошло увеличение отношения Е/А до 1,927±0,07 на фоне укорочения времени DT до 0,139±0,086 (р<0,01).

Не удалось спровоцировать нарушение диастолической функции ПЖ ни у одного исследуемого из контрольной группы (см. табл.4). Наблюдавшиеся изменения ЧСС, профиля ТК, а также IVRT хотя и носили однонаправленный характер, сравнимый с большинством исследуемых других групп, но были менее выраженными. Вдыхание ГГС, несомненно, отрицательно влияло на деятельность ПЖ, однако, это не привело к нарушению паттерна заполнения ПЖ, как у подавляющего большинства исследуемых первой группы.

У всех исследуемых 1 группы, паттерн заполнения ПЖ которых был патологически изменен, к 7-8 мин дыхания обычным воздухом отмечено полное восстановление исходных показателей диастолической функции ПЖ.

Выраженный количественный прирост патологических паттернов заполнения ПЖ (у исследуемых 1а подгруппы) и дальнейшая прогрессия диастолической дисфункции в подгруппах 1б и 1в в результате гипоксического теста свидетельствует о специфичности гипоксического стимула. В условиях вдыхания кварцсодержащей пыли одной из основных детерминант патологического процесса на ранних стадиях эволюции являются не только активные формы кислорода (О₂ ^-; Н₂О₂; ОН^.), интенсивно вырабатываемые под влиянием SiO₂, но и вторичный фактор - гипоксия. Это обусловлено тем, что с начала действия SiO₂ в организме большая часть О₂ в клетке расходуется не на дыхание, а на образование активных форм кислорода, что и предопределяет развитие гипоксии. В этом плане четкая зависимость изменений диастолического заполнения ПЖ при гипоксемическом сдвиге в результате вдыхания ГГС указывает на модально-специфический характер экзогенного стимула, тем более, что такая реакция у исследуемых из контрольной группы отсутствует.

Таким образом, в результате острого умеренного гипоксемического сдвига у исследуемых первой группы получен следующий технический результат.

В результате вдыхания ГГС выявлена скрытая диастолическая дисфункция ПЖ у 57% исследуемых с исходно нормальным профилем заполнения, а также спровоцирована прогрессия диастолической дисфункции вплоть до обратимого рестриктивного типа у лиц с предсуществующей диастолической дисфункцией.

Это значит, что предлагаемый способ определения диастолического резерва ПЖ является наиболее эффективным и безопасным методом по сравнению с применяемыми в современной медицине.

Пример 1.

Рабочая М., сортировщица огнеупорного производства, 43 лет, поступила на обследование 24.04.1997 г. Жалоб не предъявляет. Из анамнеза: до поступления на настоящую работу работала учительницей, контакт с проф. вредностями отсутствовал. Работает сортировщицей на огнеупорном производстве 7 лет. Не курит. Наследственность по заболеваниям кардиореспираторной системы не отягощена.

Объективно: общее состояние удовлетворительное. Кожные покровы обычной окраски. В легких: перкуторно легочный звук, аускультативно - везикулярное дыхание. ЧДД-20/мин. АД-115/70 мм Hg, пульс - 74/мин, ритмичный.

ЭКГ: синусовый ритм, вариант нормальной ЭКГ.

При рентгенологическом исследовании легких: без патологии.

Функция внешнего дыхания: легочная вентиляция не нарушена, диффузионная способность легких нормальная (FVC - 118%, FEV₁-110%, FEV₁/FVC-89%, FEF₂₅-97%, FEF₅₀-96%, PEF-90%, TLC-100%, RV-96%, RV/TLC-26, FRC-104%, DL_CO-128%) (значения даны в % от предиктового значения).

Эходопплеркардиография: морфофункциональные показатели левого желудочка без патологии. ПЖ: толщина стенки ПЖ (RVWd)-0,25 см; площадь ПЖ в диастолу (RVd)-23,5 см²; фракция выброса ПЖ (EF RV)-50%; E/A-1,55; DT-0,17 с; IVRT-0,45 с; АFТ/V_At-0,80; V_S/V_D-1,2. В результате маневра Вальсальвы значение индекса Е/А - 1,8. Заключение: нормальный тип диастолического заполнения на фоне нормальной морфофункциональной картины ПЖ.

Гипоксический тест (вдыхание через обычную маску в течение 10 мин газовой смеси 12% О₂ в N₂): на фоне умеренного гипоксемического сдвига (десатурация гемоглобина крови от исходного значения 98 % до 78 %) к 10 мин теста зарегистрировано увеличение отношения Е/А до 2,1; укорочение DT (до 0,130 с) и IVRT (до 0,35 с); АFТ/V_At-0,65; V_S/V_D-0,5; в результате маневра Вальсальвы зарегистрирована инверсия отношения Е/А до 0,8. К 7 мин восстановления все показатели вернулись к исходному уровню. Заключение: спровоцирован рестриктивный тип диастолического заполнения ПЖ - диастолический резерв отсутствует.

Общее заключение: у исследуемой исходно зарегистрирован нормальный тип диастолического заполнения ПЖ, имеющий место на фоне нормального структурно-геометрического варианта сердца, острый умеренный гипоксемический сдвиг привел к возникновению рестриктивного обратимого типа диастолического заполнения ПЖ - диастолический резерв ПЖ отсутствует.

Таким образом, предлагаемый способ определения диастолического резерва ПЖ показывает эффективность его использования на ранних стадиях формирования патологического процесса, позволяя своевременно проводить и контролировать лечебно-профилактические мероприятия.

Изобретение относится к медицине, кардиологии, пульмонологии. Больным проводят эходопплеркардиографию. Определяют скоростно-временные параметры транстрикуспидального кровотока. Определяют тип заполнения правого желудочка на фоне пробы Вальсальвы и при вдыхании гипоксической газовой смеси. Выявляют патологические типы заполнения правого желудочка. Уменьшение диастолического резерва правого желудочка диагностируют при выявлении одного из патологических типов заполнения правого желудочка. Способ позволяет выявлять снижение диастолического резерва правого желудочка на ранних стадиях формирования патологического процесса. 4 табл.

Способ определения диастолического резерва правого желудочка, включающий применение эходопплеркардиографии транстрикуспидального кровотока (ТК), исследование скоростно-временных параметров ТК, отличающийся тем, что исследуют спектрограмму ТК, отношение продолжительности потока в систолу правого предсердия и одновременного ретроградного потока в нижней полой вене, динамику скоростно-временных параметров ТК на фоне пробы Вальсальвы и после вдыхания гипоксической газовой смеси, выявляют нарушение фазы активного расслабления миокарда правого желудочка и при возникновении одного из патологических типов заполнения: "гипертрофического" - при отношении Е/А менее 1, времени заполнения более 0,2 с при АFТ/V_A t более 1, "псевдонормального" - при отношении AFT/V_A t менее 1, исходном отношении Е/А более 1, переходящем в результате пробы Вальсальвы в отношение менее 1 и отношении V_S/V_D менее 1, "рестриктивного", который определяют помимо перечисленных для "псевдонормального типа" признаков при укорочении времени заполнения менее 0,130 с и увеличении Е/А более 2 либо прогрессии исходно имеющегося патологического паттерна ТК устанавливают уменьшение диастолического резерва правого желудочка.