science-review.ru
Методы, основанные на регистрации прекардиальных вибраций по доступности, лёгкости применения и безопасности не имеют себе равных среди способов исследования работы сердца. Путем регистрации колебаний звуковой частоты мы стараемся косвенно, по характеру возникающих акустических явлений исследовать состояние механической деятельности сердца и кардиогемодинамики. Запись низкочастотного инфразвукового спектра, при определенном подходе к методике регистрации, дает возможность получать кривые, отображающие как согласованность и синхронность работы левого и правого сердца, так и точно воспроизводящие работу различных структур органа и состояние внутрисердечной гемодинамики в норме и отклонения, обусловленные патологией клапанного аппарата и миокарда. Установлено, что некоторым методам из этой группы доступны возможности, считающиеся прерогативой визуализирующих инвазивных и ультразвуковых методов.
Введение. Сердце представляет собой два генератора механических сил [39], анатомически объединенные в единое целое. Сложное взаимодействие механических сил левого и правого сердца как на уровне самого сердца, как цельного органа, так и на уровне всего тела порождает колебания разной частоты и амплитуды с верхним пределом до 800 – 1000 Гц. Характерной особенностью указанных колебаний является то, что энергия в них распределена крайне неравномерно. Более 95% энергии приходится на диапазон ниже 100 Гц, плохо воспринимаемых человеческим ухом. Энергия колебаний дозвуковой частоты на несколько порядков превосходит энергию звуков сердца [17, 19 и др.]. Это обстоятельство диктует необходимость применения различных технических устройств, позволяющих избирательно выделять для регистрации определенные полосы частотного спектра.
По своему генезу и уровню информативности низкочастотные колебания (НЧК), связанные с работой сердца, можно разделить на три категории [48].
К колебаниям первого уровня (можно их назвать «базисными») относятся локальные колебания определенных структур органа, обусловленные наполнением желудочков и их опорожнением, напряжением миокарда и его расслаблением, закрытием клапанов и их раскрытием. По сути, эти рабочие движения структур сердца, регистрация которых обычно осуществляется с помощью визуализирующих (инвазивных, рентгеноконтрастных и ультразвуковых) методов. Их регистрация позволяет получать сведения, специфичные для конкретных физиологических и патофизиологических сдвигов, и дающих наиболее полное представление о состоянии исследуемого желудочка, клапанного аппарата, внутрисердечной гемодинамики, систолической и диастолической функций.
К колебаниям второго уровня («вторичные» колебания) относятся интегральные вибрации сердца как цельного органа. Данный тип колебаний является результатом сложного взаимодействия колебаний первого уровня левого и правого желудочков, сложения колебаний разной частоты и амплитуды, баллистических сил и сил отдачи, возникающих в результате выброса крови в магистральные артерии. Характеристики интегральных колебаний зависят от явлений резонанса, биения, взаимного гашения, частотной характеристики сердца в целом и его анатомических структур, массы последних. Любые отклонения от нормы со стороны структур сердца и крови приводят к дисбалансу частотно-амплитудных и временных взаимоотношений между колебаниями, но эти сдвиги не специфичны для конкретных заболеваний сердца. Следовательно, этот тип колебаний, отображая деятельность сердца в целом, свидетельствует о синхронности и координированности работы отдельных структур органа, а также о состоянии регуляторных механизмов.
Колебания третьего уровня – это движения тела или его частей (например, грудной клетки), нижних конечностей, или же платформы, на которой размещен пациент, обусловленные в результате сложного взаимодействия колебаний первых двух уровней и передачи силовых моментов, возникающих при работе сердца, на окружающие ткани, на все тело и его отдельные части. Этот вид колебаний регистрируется с помощью классической баллистокардиографии (БКГ) и ее разновидностей, динамокардиографии. Метод баллистокардиографии отличается высокой чувствительностью, позволяя выявлять минимальные расстройства функционального состояния сердечно-сосудистой системы и регуляторных механизмов. Любые физиологические и патологические сдвиги со стороны работы желудочков, синхронности и согласованности их деятельности отображаются на регистрируемых кривых. Однако БКГ (включая предсердечные БКГ) «не является средством постановки диагноза, так как ее показатели по самой своей природе интегральны, неспецифичны» [39] (выделено нами – авторы).
Исходя из вышеизложенного, методы, основанные на регистрации НЧК, сопровождающих работу сердца, могут быть классифицированы следующим образом:
– предназначенные специально для регистрации локальных колебаний первого порядка; в данную группу входят апекскардиография (АКГ) и апикальная сейсмокардиография (СКГ) по Б.С. Боженко;
– предназначенные для регистрация интегральных колебаний второго порядка; в данную группу можно включить СКГ по Р.М. Баевскому, СКГ по Salerno a. al. и «акселерационная кинетокардиография» по Н.Е. Оранскому;
– предназначенные для регистрация смещанных колебаний всех уровней; данная группа объединяет все разновидности кинетокардиографии (ККГ);
– предназначенные для регистрация колебаний третьего порядка – к ним относятся все варианты прямой и непрямой баллистокардиографии (БКГ).
Историческая справка. Начало исследований НЧК прекардиальной области было положено Магеу, который в 1863 г. впервые осуществил запись верхушечного толчка с помощью пневматической капсулы, впоследствии названной его именем, и кимографа. Эти исследования были продолжены Potain [40]. Однако техническое несовершенство аппаратуры не позволяло получать хорошие записи. Использование капсулы Франка [75 и др.] дало возможность оставить тяжелый кимограф и закопченную бумагу и производить более качественные записи на фотобумаге.
Дальнейшее развитие методов тесно связано с успехами электроакустики и электроники. К началу сороковых годов прошлого столетия были накоплены ценные сведения о звуках сердца, позволившие разработать принципы современной фонокардиографии [68, 70 и др.], основанной на применении полосовых фильтров различной частоты. Это положительно повлияло и на развитие методов изучения механической деятельности сердца.
Rappaport a. Sprague [70] в основу фонокардиографической системы положили особенности звуков сердца и их физиологического восприятия слуховым анализатором человека. Они предложили разбить весь диапазон акустических колебаний сердца на три характеристики: линейную, стетоскопическую и логарифмическую. Линейная характеристика предусматривает одинаковое усиление всех составляющих различной частоты и силы. При этом вследствие большой разницы в энергоемкости регистрируются только наиболее мощные инфразвуковые колебания. Тоны наслаиваются на регистрируемые колебания в виде плохо различимых вибраций, а шумы, имеющие более высокую частоту и несущие ничтожно малую долю звуковой энергии по сравнению с тонами, вовсе не регистрируются. Таким образом, линейная фонокардиография не дает представления о сердечных звуках. Зато на кривых можно различить осцилляции, отображающие механическую деятельность различных структур сердца и пригодные для фазового анализа сердечного цикла. Так, разработка линейной фонокардиографии послужила поводом для увеличения интереса к методам регистрации НЧК прекардиальной зоны.
В середине прошлого столетия в связи с развитием кардиохирургии резко возросли требования к точности диагностики сердечных заболеваний, особенно поражений клапанного аппарата. Это дало толчок для разработки новых и усовершенствования уже существующих диагностических методов. Было разработано множество различных преобразователей (генераторных, параметрических) с контактным или воздушным проведением исходного сигнала к чувствительному элементу датчика, и усилительно-регистрирующих устройств (УРУ). Помимо поиска оптимальных конструкций датчиков и УРУ, шел поиск различных подходов к методике регистрации НЧК.
Так, наметились несколько подходов в отношении способов регистрации НЧК:
– регистрация локальных движений с определенных точек проекции желудочков, передающихся через межреберные промежутки, относительно грудной стенки (то есть регистрация так называемых «относительных» колебаний), являющихся носителями специфичной для различных форм патологии информации;
мрегистрация колебаний с определенных точек прекардиальной зоны относительно неподвижного объекта, расположенного вне тела обследуемого (так называемых «абсолютных» колебаний); при этом на локальные колебания наслаиваются движения и грудной стенки, и всего тела (второго и третьего уровней), что приводит к потере специфичности регистрируемых кривых;
– регистрация интегральных колебаний сердца, как цельного органа;
– регистрация интегральных колебаний, возникающих в результате передачи колебаний сердца на все тело или его отдельные части.
В зависимости от способа регистрации, характеристик используемых преобразователей и УРУ, методы получали различные названия: линейная фонокардиография, инфразвуковая кардиография, стетография, апекскардиография (АКГ), сейсмокардиография (СКГ), кинетокардиография (ККГ), баллистокардиография (БКГ), динамиокардиография (ДКГ), виброкардиография (ВКГ) и др. Выделяют также регистрацию кривых перемещения, скорости и ускорения. Диагностические возможности перечисленных методов существенно различается. Существует также определенная путаница в названиях.
Все это, а также широкое внедрение в практику ультразвуковых методов способствовали заметному охлаждению специалистов к методам, основанным на регистрации НЧК прекардиальной области. Эхокардиография стала доступной не только для крупных кардиологических центров, а повсеместно. Вместе с тем, следует признать, что для ультразвуковой диагностики необходимы очень дорогая аппаратура, стационарные условия, высококвалифицированные специалисты и большие трудовые затраты. Иными словами, исследование обходится слишком дорого, чтобы стать общедоступным и пригодным для применения, например, в практике массовых медицинских обследований населения, диспансеризации.
Таким образом, необходимость мобильного, легкодоступного, недорогого и безвредного и, вместе с тем, высоко информативного метода исследования систолической и, особенно, диастолической функций сердечной мышцы остается актуальной. Вполне логично, что интерес к методам регистрации прекардиальных НЧК начинает возрождаться. Так, в последние 15-20 лет, в западной и российской периодике появились публикации, посвященные применению апекскардиографии (АКГ) и различных вариантов сейсмокардиографии (СКГ) для диагностики клинически явной и латентно протекающей ишемии миокарда и оценки функционального состояния сердечной мышцы [20, 21, 42, 51, 54-56, 65-67, 78, и др.].
Краткая характеристика наиболее распространенных в практике методов и их диагностические возможности
Апекскардиография
Представляет собой графическое воспроизведение верхушечного толчка, которое отражает гемодинамические процессы в ЛЖ. Регистрацию над проекцией правого желудочка (ПЖ) можно использовать для изучения функции правого сердца. Принято считать, что классическая АКГ является кривой перемещения. С помощью специальных преобразователей можно регистрировать АКГ скорости (первая производная АКГ) и ускорения (вторая производная АКГ).
Рис. 1. АКГ перемещения (АКГ-П) и ее первая производная (АКГ-С) в синхронном с ФКГ изображении
Для регистрации АКГ в настоящее время пользуются емкостным пульсовым датчиком с контактным проведением. Последний фиксируется ремешком в области верхушечного толчка так, чтобы пелот упирался в межреберный промежуток, а кольцо вокруг пелота - на выше- и нижележащие ребра. Производится запись 5-6 комплексов в зависимости от задач исследования, при неглубоком дыхании, в паузе после глубокого вдоха и после глубокого выдоха. Таким образом, АКГ является методом, основанным на регистрации локальных колебаний верхушечной области ЛЖ относительно грудной стенки.
Идентификация элементов АКГ (рис. 1) производилась путем синхронной записи с ЭКГ, ФКГ и пульсом сонной артерии. Единого подхода к обозначению различных элементов кривых нет, но в настоящее время принято выделять следующие: А – предсердная волна; B – начало сокращения желудочка; E – момент открытия аортального клапана; O – открытие митрального клапана; F – раннее диастолическое смыкание створок митрального клапана (завершение быстрого наполнения желудочка). На АКГ недостаточно элементов, необходимых для подробного фазового анализа сердечного цикла, поэтому приходится дополнительно прибегать к синхронной регистрации и фонокардиограммы, что усложняет методику. Заметное повышение информативности дает первая производная апекскардиограммы, то есть – кривая скорости (АКГ-С). Однако, как показывает опыт, последняя также недостаточно четко отображает процесс наполнения ЛЖ.
В настоящее время общепринятым является следующий способ анализа АКГ:
– определение общей амплитуды АКГ – О-Е;
– определение амплитуды ОF, FA, A, AE и ОA в процентах к общей амплитуде ОE.
Исследования показали, что кривые, зарегистрированные с области верхушечного толчка хорошо коррелируют с результатами инвазивных исследований [30 - 32, 35, 58, 59, 60, 69, 74 и др.]. Так, выявлена четкая корреляция между изменениями элементов АКГ и внутрисердечной гемодинамики. Так, Benchimol a. Dimond [59], используя синхронную запись АКГ и внутрижелудочкового давления у больных ИБС, установили, что повышение конечного диастолического давления (КДД) в ЛЖ на АКГ отображается увеличением амплитуды предсердного комплекса и появлением асинергии (выбухания) систолической волны. Была констатирована зависимость между амплитудой предсердной волны A и амплитудным коэффициентом (AK – отношение амплитуды A к амплитуде всей АКГ О-Е) с одной стороны и высотой КДД в левом желудочке – с другой. Существует формула, с помощью которой определяют КДД в ЛЖ:
КДД= А (%) х 1,01 - 9,1, (1)
где А(%) – амплитуда волны А в процентах от общей амплитуды ОЕ.
Ряд авторов [25, 33, 34 и много других] успешно применяли АКГ для изучения сократительной функции миокарда. Еще в начале шестидесятых годов американские исследователи Benchimol a. Dimond [58, 59] и др. доказали возможность использования метода в целях диагностики ИБС.
Многочисленные исследования показали, что АКГ перемещения, и АКГ скорости в сочетании с ЭКГ, ФКГ, а также и другими методами имеет практическое значение при диагностике пороков сердца, фазовом анализе деятельности ЛЖ, изучении деятельности ПЖ [1, 30 – 32, 37, 57, 25, 33, 34 и др.].
И.П. Замотаев, Н.А. Козинский [12] отметили при хронической коронарной недостаточности резкое возрастание амплитуды предсердного зубца по отношению к общей амплитуде АКГ. В.О. Константинов и Б.М. Липовецкий [26] считают одним из наиболее ранних признаков нарушения кардиодинамики на АКГ при ишемической болезни сердца увеличение отношения предсердной волны к главной систолической волне кривой. З.Н. Хейфец [45] установил, что между амплитудным коэффициентом АКГ и толерантностью к дозированной физической нагрузке у больных постинфарктным кардиосклерозом существует достоверная зависимость: чем выше амплитудный коэффициент, тем ниже толерантность. Автор считает, что количественная оценка АКГ позволяет судить о толерантности к физической нагрузке, не прибегая к велоэргометрической пробе. Н.А. Козинский с соавт. [20] наблюдали динамику АКГ под влиянием нитроглицерина у больных ИБС без окклюзии коронарных артерий в межприступном периоде и установили, что после дачи нитроглицерина предсердный комплекс АКГ снижается до 8,5% и исчезает асинергия систолической волны в течение 10-15 минут, после чего вновь возвращается к исходному. Следовательно, по данным исследователей, АКГ позволяет диагностировать безболевую ишемию миокарда. По данным З.Ю. Юзбашева [52 и др.], у работающих больных стенокардией напряжения со стабильным течением (1-ll ф.кл.) выявлены статистически достоверные изменения апекскардиограмм, зарегистрированных в покое. Так, относительная амплитуда A возрастает до 10,4% m 0,89 (при норме 4,2%±m0,8, p<0,01), AE до 57%±m 2,06 (при норме 51%± 2,7, p=0,02).
Сейсмокардиография по Б.С. Боженко
В конце 50-х годов прошлого века по просьбе профессора Л.А. Варшамова инженер Б.С. Боженко взялся наладить в клинике метод апекскардиографии. Из-за отсутствия специального датчика, переделал один из наушников детекторного радиоприемника «Комсомолец» в пьезоэлектрический микрофон с воздушным проведением (рис. 2) и произвел записи верхушечного толчка синхронно с ЭКГ у здоровых молодых людей и больных с различной сердечной патологией. Он обратил внимание, во-первых, на то, что полученная кривая гораздо богаче элементами, чем классическая кардиограмма, а во-вторых, кривые у больных с разной патологией сердца существенно различаются как между собой, так и от записей, зарегистрированных у здоровых. Б.С. Боженко (по специальности инженер сейсмолог) пришел к заключению, что его прибор регистрирует «сейсмические колебания, возникающие при работе сердца и передающиеся через межреберные промежутки» [9, 10 и др.] и, исходя из этого, он впервые применил термин «сейсмокардиография» для обозначения метода, основанного на регистрации прекардиальных вибраций, возникающих при работе сердца, и зарегистрировал способ в качестве изобретения. Метод рекомендован для внедрения в практику Пленумом УМС МЗ РСФСР 17-19 апреля 1961 г.
Рис. 2. Схема СКГ преобразователя Б.С. Боженко; 1 – пьезокристалл;
2 – гофрированная мембрана из фольги
В описании изобретения дословно сказано: «…способ осуществляется путем регистрации толчков сердца в грудную стенку, снимаемых с помощью хорошо герметизированного пьезоэлектрического микрофона и усилительно-регистрирующего устройства без переходных конденсаторов, с большой постоянной времени и полосой частот от 4—5 до 35—40 Гц. Для усиления низкочастотных звуковых колебаний применен усилитель с полосой пропускания от 4—5 до 35—40 Гц и большой постоянной времени (может быть использован усилитель электрокардиографа при добавлении к конденсатору, шунтирующему сетку последней лампы, емкости в 0,8—1 микрофараду)». Физико-технические характеристики преобразователя и кривых автором не были исследованы. Диапазон исследуемых частот определялся «на глазок».
При СКГ регистрируются локальные вибрации участков миокарда, находящихся непосредственно под тубусом преобразователя относительно грудной стенки (тубус преобразователя упирается на ребра), но в отличие от АКГ, вибрации межреберного промежутка передаются на чувствительный элемент через воздушную подушку между кожей пациента и гофрированной мембраной датчика.
Рис. 3. Схема нормальной апикальной СКГ в синхронном изображении с ЭКГ, ФКГ и пульсом сонной артерии: А – систола предсердия;
B - период напряжения; C – период изгнания;
D – период расслабления; E – период пассивного наполнения
Первые результаты исследований, посвященные применению СКГ для диагностики заболеваний сердца, были опубликованы Б.С. Боженко [9, 10] и доцентом Н.С. Ильичевой [15, 16] и носили описательный характер и констатировали, что СКГ кривые больных отличаются от СКГ здоровых. Этими же авторами был разработан и описан способ сейсмического сканирования сердца. Для обнаружения очагов ишемии, инфаркта, аневризмы, а также рубцовых полей авторы производили запись колебаний по всей предсердечной области, переставляя датчик по межреберным промежуткам. Согласно полученным данным, СКГ дает возможность определить точную локализацию очагов ишемии, степень и глубину поражения при инфаркте миокарда, проследить динамику развития процесса и рубцевания инфаркта.
Одним из первых врачей, обратившим внимание на сейсмокардиографический метод еще в 1962 г оказался З.Ю. Юзбашев. В дальнейшем им же были продолжены всесторонние клинические и медико-технические исследования для углубленного изучения и развития возможностей метода и расшифровки технических вопросов, касающихся датчика СКГ.
Прежде всего, на большом фактическом материале было доказано, что с помощью апикальной СКГ можно проводить подробный фазовый анализ систолы и диастолы [46 и др.].
Разработка методики фазового анализа сердечного цикла (рис. 3) открыла путь для применения СКГ в спортивной медицине и лечебной физкультуре, а также при физиологических исследованиях [27 - 29 и др.]. Фазовый анализ сердечного цикла с помощью СКГ был использован для исследования сократительной способности миокарда здоровых людей и спортсменов в связи с применением дозированных мышечных нагрузок. К 1980 году кафедра спортивной медицины и лечебной физкультуры располагала материалами обследования около 1200 лиц разного возраста, пола и состояния здоровья, спортсменов различной квалификации и специализации, в покое, во время выполнения дозированной физической нагрузки и восстановительном периоде [29 и др.]. Подкупали простота метода, возможность многократного исследования спортсменов и получения оперативной информации об изменениях сократительной функции сердца в процессе тренировок и тренировочных циклов. Представляли определенный интерес данные, полученные в ходе мониторинга состояния сердца у лиц, прекративших занятия спортом, а также реабилитации перенесших инфаркт миокарда [14, 18, 28, 41 и др.].
СКГ была использована также сотрудниками Саратовского НИИ Сельской гигиены для контроля состояния сердечно-сосудистой системы механизаторов сельского хозяйства и изучения специфических влияний сельхозтехники на сердечную деятельность [22 - 24 и др.].
Одновременно с разработкой методики фазового анализа сердечного цикла, особое внимание исследователей было обращено на изучение диастолического комплекса СКГ, отображающего процесс наполнения ЛЖ [46 и др.]. Целенаправленно подверглись обследованию лица с нормальным ходом наполнения ЛЖ (здоровые), с увеличенным притоком в ЛЖ в начале диастолы (недостаточность митрального клапана), и с затруднением наполнения ЛЖ (митральный стеноз различной степени). На репрезентативном материале (в общей сложности обследовано 133 человека) доказано, что диастолический комплекс СКГ чутко реагирует на изменения динамики наполнения ЛЖ [46, 48, 52 и др.] и претерпевает специфические изменения при различных формах порока митрального клапана (рис. 4).
Рис. 4. Изменения формы апикальной СКГ при пороках митрального клапана (схема): а – норма; б - недостаточность митрального клапана; в – умеренный митральный стеноз;
г - резкий митральный стеноз
Так, при недостаточности клапана волна быстрого наполнения (ВБН) e1 увеличивается в высоту, крутизна спада с волны e1- e2 (СКГ эквивалент lll сердечного тона, который, как известно, при этом пороке усиливается) возрастает. Продолжительность фазы быстрого наполнения (БН) остается нормальной, индекс (показатель) скорости быстрого наполнения (ПСБН, SВБН/TБН, где S – площадь а t - время) достоверно увеличивается. В тоже время, все параметры пресистолического наполнения (ПН) сохраняются в пределах нормы.
При сужении левого венозного устья ВБН снижается, спад с ее вершины (e1 – e2) становится пологим и фаза БН удлиняется пропорционально степени стеноза. Таким образом, при митральной недостаточности площадь волны быстрого наполнения (ВБН) нарастает в высоту, а длительность фазы остается в пределах нормы, а при митральном стенозе амплитуда указанной волны снижается, а длительность фазы увеличивается. Основываясь на этом, был разработан индекс (показатель) скорости быстрого наполнения (ПСБН) путем деления площади ВБН в смкв на длительность фазы в секундах. Высота волны БН и продолжительность фазы целиком зависят от степени стеноза: чем сильнее сужение, тем ниже амплитуда ВБН и продолжительнее фаза БН. Между ПСБН и площадью суженного митрального отверстия выявлена очень тесная (r=0,78) положительная корреляционная зависимость, которая может быть выражена формулой:
Sm = 0,23 × ИСБН + 0,42;
(Sm – площадь суженного митрального отверстия в см2, ИСБН – индекс скорости быстрого наполнения; 0,23 и 0,42 коэффициенты, вычисленные методом наименьших квадратов)
Точность формулы проверена на 34 оперированных в Саратовском кардиохирургическом центре: результаты СКГ диагноза фиксировались в историях болезни, оперирующие хирурги (профессоры П.А. Беляев и В.Р. Ермолаев) во время операции пальцевым методом определяли площадь суженного митрального отверстия. Полное совпадение с результатами пальцевого метода отмечено у 14, расхождение в пределах ±0,2 см2 – у 11, ±0,3-0,4 см2 – у 4 и ±0,5-0,7 см2 – у 4-х оперированных.
Сопоставления СКГ кривых с митральными пороками с эхокардиограммами передней створки двустворчатого клапана в M режиме показало, что диастолический комплекс верхушечной сейсмокардиограммы графически полностью повторяет очертания эхограммы передней створки митрального клапана при этом пороке (см. рис. 5 и 6).
Рис. 5. Эхограмма (А) передней створки митрального клапана (аппарат «Алока») и апикальная СКГ (Б) больного с тиреотоксикозом
Рис. 6. Эхограмма передней створки митрального клапана (слева) и СКГ при резком митральном стенозе
СКГ обследование больных с пороками аортального и трикуспидального клапанов [48, 51 и др.] тоже выявило наличие специфических для указанных пороков нарушения внутрисердечной гемодинамики. Так, при недостаточности аортального клапана получены присущие только этому пороку кривые, отображающие резкие нарушения кардиогемодинамики. При сужении устья аорты СКГ вначале нормального типа, а при выраженной гипертрофии ЛЖ с признаками относительной ишемии гипертрофированного ЛЖ
указывает на относительное снижения притока в последний в начале диастолы и увеличение притока во время систолы предсердия.
Таким образом, опыт применения апикальной СКГ для диагностики приобретенных пороков сердца оказался весьма успешным. Практически подтвердилась возможность применения СКГ для неинвазивного исследования трансмитрального диастолического кровотока (ТМДК), а также для подробного фазового анализа сердечного цикла с оценкой систолической и диастолической функций сердца.
Впервые апикальная СКГ была применена для исследования диастолической функции ЛЖ при ИБС в середине семидесятых годов прошлого века [36, 47]. СКГ обследованию подвергались 70 больных, поступивших в клинику с острым инфарктом миокарда или по поводу нестабильной стенокардии без сопутствующей артериальной гипертонии. Исследование проводилось в первые 3 дня после поступления в клинику, во внеприступном периоде, в лежачем на спине или на левом боку положении пациента. У всех обследованных, независимо от наличия инфаркта, были обнаружены однотипные изменения ТМДК, свидетельствующие об относительном уменьшении притока в ЛЖ в фазе БН и существенном нарастании притока во время систолы предсердия (рис. 7). В тот период, когда еще не была ясна роль диастолы, авторы объяснили указанные изменения наполнения желудочка развитием ригидности миокарда вследствие атеросклеротического кардиосклероза.
Рис.7. Апикальная СКГ в норме (верх. кривая) и при трансмуральном инфаркте передней стенки миокарда (нижняя кривая).Аппарат ЭЛКАР с чернильной записью, скорость бумаги 50 мм/с.
Поиск путей усовершенствования методики исследования ТМДК с помощью апикальной СКГ завершился разработкой способа количественного объемно-скоростного анализа всего спектра хода наполнения и оценки ДФ ЛЖ [51, 52 и др.].
Как указывалось выше, приток крови в ЛЖ равен ударному объему, который распределяется между фазами наполнения в определенной пропорции. Поступление в желудочек крови, равной УО отображается на СКГ двумя волнами наполнения, суммарная площадь которых количественно можно отождествить с ударным объемом. Следовательно, определяя площади волн наполнения и отношения между площадями волн можно вычислять относительные объемы быстрого и пресистолического наполнения в мл. Зная продолжительность каждой фазы и объем поступающей в эту фазу крови, можно рассчитать и скорость наполнения в мл/с. Исходя из этого, алгоритм анализа ТМДК, складывается из следующих этапов:
Рис. 8. Методика планиметрии волн наполнения апикальной СКГ: а – норма; б – при митральном стенозе; в – при ИБС
1. Определение ударного объема (УО) с помощью любого доступного способа.
2. Планиметрия (S см2) ВБН и ВПН. Соединяя вершины волн наполнения (е – e1, e1 – е2 и е – е2 для ВБН и a2 – а3, а3 - b и a2 – b для ВПН) отождествляют их с треугольниками. За основания (a) треугольников принимают наибольшие стороны (рис. 8). С противолежащего угла на основание опускают перпендикуляр (h). Расчет площадей производят по формулам:
SBBH=0,867ah/2+0,03=0,43ah+0,031 (2), SВПН =0,9 ah/2 + 0,002 =0,45ah (3)
(поправочные коэффициенты, необходимые для приближения результатов к точности прямого способа, в формулах вычислены методом наименьших квадратов).
3. Вычисление: 1) относительных объемов (в %) БН и ПН: ООБН = SВБН ×100/SВБН + SВПН и ООПН = 100 – ООБН; 2) фракций (мл) БН и ПН: ФБН = ООБН × УО/100 и УО - ФБН соответственно; 3) показателей скорости (отвлеч. ед.) БН и ПН: ПСБН = SБН/ТБН и SПН/ТПН - соответственно (где T – время);
4. Определение скорости раннего и позднего диастолического смыкания митрального клапана: СРДСмк = e1 – е2 (мм) / e1 – е2 (с) и СПДСмк = а3 - b (мм) / а2 - b (с), соответственно;
5. Вычисление относительных показателей (отвлеч. ед.):
1) отношение площадей волн наполнения: SВБН/SВПН;
2) отношение скоростей наполнения: ОСН= СБН/СПН;
3) отношение скоростей смыкания створок митрального клапана в ранней и поздней диастоле: ОСС = СРДСмк/СПДСмк.
Таким образом, в руках ученых к концу 70-х годов оказался мощный и, вместе с тем, легко доступный для применения в практике медицинских обследований населения инструмент неинвазивного изучения ТМДК и оценки диастолической функции левого сердца. Необходимые расчеты проводились с помощью карманной вычислительной техники по разработанным авторами алгоритмам. Всего на обследование пациента тратилось максимум 10 минут рабочего времени.
С крупнейшим производственным объединением города был заключен хоздоговор на проведение углубленного медицинского обследования работников для выявления заболеваний сердечно-сосудистой системы с целью диспансеризации. Учитывая большие трудопотери от ИБС среди инженерно-технических работников, в первую очередь было решено обследовать данный контингент [49 - 52, 54 - 56 и др.].
Диагностика заболеваний сердечно-сосудистой системы осуществлялась с помощью комплексного обследования: подробный опрос (в том числе стандартизированный анкетный опрос для диагностики стенокардии), антропометрия, физикальное обследование, измерение артериального давления (АД), регистрация ЭКГ покоя в 12 общепринятых отведениях с анализом согласно принципам Миннесотского кода, и велоэргометрия (ВЭМ). Все исследования проводились с учетом рекомендаций ВОЗ и ВКНЦ. Всего обследовано в два приема (1981-1985 и 1986-1991 гг) 1916 работников предприятия в возрасте от 16 до 68 лет.
Перед велоэргометрическим исследованием в покое в положении лежа на спине или на левом боку регистрировались СКГ с верхушечной области сердца и тетраполярная реограмма (ТРГ). Использовалась аппаратура: четырех канальный электрокардиограф ЭК4-Т-01 с тепловой записью, СКГ датчик конструкции З.Ю. Юзбашева с соавт. [53], реографическая приставка РПГ-202, велоэргометр КЕ-11. Продолжительность фаз диастолы и объемно-скоростные параметры ТМДК определялись по СКГ в трех последовательно идущих сердечных циклах с вычислением средней арифметической, по методике, разработанной З.Ю. Юзбашевым. Ударный объем (УО), необходимый для расчета общего объема наполнения ЛЖ определялся с помощью ТРГ по Кубичеку.
У 256 работников с нормальным артериальным давлением (142 мужчин и 114 женщин) в возрасте от 36 до 65 лет (в среднем 48±m7 лет), путем анкетного опроса выявлена стенокардия напряжения l – ll ф. кл. Диагноз подтвержден велоэргометрически. У большинства болевые приступы наблюдались редко (не более 2-3 раз в квартал), возникали при интенсивной физической и/или эмоциональной нагрузке и купировались вскоре после прекращения нагрузки или приема валидола и/или нитроглицерина.
У 276 человек с нормальным АД (164 мужчины и 112 женщин) в возрасте от 23 до 50 лет (в среднем 38,9 лет) на основании положительных результатов велоэргометрической пробы поставлен диагноз скрыто протекающей ИБС. Больше половины из них никаких жалоб не предъявляли, считали себя совершенно здоровыми, физические и эмоциональные нагрузки переносили хорошо; 135 человек предъявляли жалобы на периодические беспричинные боли в области сердца, продолжавшиеся часами и не купирующиеся спазмолитиками. Некоторые из них находились под наблюдением в МСЧ с диагнозом нейроциркуляторной дистонии (НЦД).
Исследование ТМДК в указанных двух группах ИТР, с нормальным АД, без характерных для ИБС признаков ЭКГ- покоя, с легкими и латентно протекающими формами ИБС представляло исключительный интерес, хотя бы потому, что подобные масштабные исследования диастолической функции у работающих больных ИБС никем не проводились.
В качестве групп сравнения были использованы результаты обследования здоровых - 136 работников предприятия (67 мужчин и 69 женщин), средний возраст 33,8 лет, а также 53 больных (14 мужчин и 39 женщин в возрасте 18 – 50 лет) с одонто- и тонзиллогенной (некоронарогенной) кардиопатией (условно –«НЦД») с отрицательным результатом теста с ДФН.
Полученные данные подвергались вариационной статистической обработке. Достоверность различия определялась по критерию Стьюдента. Для исключения влияния возрастного фактора группу больных с клинически явной ИБС разделили на 3 подгруппы: моложе 40 лет, 41-50 лет и старше 50 лет. Сравнение результатов в подгруппах моложе 40 лет с таковыми старшей группы (более 50 лет) показало отсутствие достоверной разницы (p >0,05 ÷ >0,5). Кроме того, для выяснения возможности гендерных различий статистической обработке подвергли случайные выборки из 20 мужчин и стольких же женщин и не нашли достоверной разницы параметров ТМДК. Исходя из этого, дальнейшая обработка проводилась в смешанных группах. Все необходимые расчеты проводились на вычислительном центре предприятия, который располагал современной вычислительной техникой и соответствующими пакетами программ.
Результаты оказались буквально ошеломляющими.
Прежде всего, изменения длительности фаз диастолы и объемно-скоростных параметров ТМДК у активно работающих больных с различными формами ИБС оказались идентичными таковым тяжелых стационарных больных с инфарктом миокарда и нестабильной стенокардией (рис. 7) [36, 47]. Так, в группе больных стенокардией напряжения 1 – ll ф. к. и латентно протекающей ИБС отмечено удлинение фаз изометрического расслабления, быстрого наполнения и пресистолического наполнения, абсолютное и относительное уменьшение объемно-скоростных параметров быстрого наполнения и увеличение параметров пресистолического наполнения. Из 13-ти изучаемых параметров при клинически явной ИБС достоверно отличаются от показателей здоровых 11, а от показателей больных НЦД - 9. А при скрыто протекающей ИБС, достоверно отличаются, соответственно 9 и 8 параметров.
Таким образом, на репрезентативном фактическом материале было доказано, что, во-первых, изменения трансмитрального кровотока в диастолу обусловлено при различных формах ИБС не атеросклеротическим кардиосклерозом (как полагали ранее), а ишемией сердечной мышцы, ведущей к угнетению процесса расслабления; во-вторых, оказалось, что нарушение расслабления миокарда может быть выявлено без применения нагрузочных проб, путем изучения процесса наполнения ЛЖ с помощью легкодоступного метода – апикальной сейсмокардиографии.
Как известно, «Наука начинается там, где начинают измерять» (Д.И. Менделеев). Методика исследования ТМДК с помощью апикальной СКГ тоже связано с применением математических методов, следовательно, вычислительной техники. Поднять диагностику на более высокую ступень можно путем применения вероятностного подхода, с помощью которого можно «взвесить» удельный вклад определенных сдвигов со стороны различных симптомов в пользу или против конкретного диагноза.
Успешными оказались попытки использования вероятностного Байесовского подхода, в основу которого положено понятие вероятности, развитого на основе представления о степени уверенности [11].
З.Ю. Юзбашевым с соавт [52, 54-56 и др.] впервые в мировой практике применен метод неоднородного последовательного анализа для альтернативной диагностики ИБС по результатам СКГ исследования параметров ТМДК.
Для этого проведена большая предварительная работа. В «обучающей» случайной выборка из 554 человек (114 больных ХИБС с положительной велоэргометрической пробой, 38 больных с тонзилло-одонтогенной кардиопатией – «НЦД» - и 146 здоровых с отрицательным результатом нагрузочного теста). По степени выраженности каждого из параметров ТМДК выделено по 4 диапазона («симптомы») и рассчитаны их диагностические коэффициенты (ДК) по методике, предложенной А.А. Генкиным и Е.В. Гублером [11]. На основе полученных данных составлена диагностическая таблица (табл. 1).
В группу сравнения были включены 143 человека, не вошедших в «обучающую» выборку: 88 больных со стенокардией напряжения 1 – ll ф. кл. примерно такого же возраста, как в обучающей выборке, 16 здоровых и 37 больных «НЦД» старше 40 лет. Альтернативную диагностику ИБС осуществляли путем суммирования ДК до достижения заранее намеченного Вальдовского диагностического порога со знаком «+» («имеется ИБС») или со знаком «-« («нет ИБС»).
Таблица 1
Таблица для альтернативной диагностики ХИБС по степени выраженности параметров ТМДК
|
Признаки |
Симптомы (диапазоны) |
ДК |
|
Отношение скорости позднего диастолического смыкания митрального клапана к скорости раннего диастолического смыкания (СРДСмк/СПДСмк, мм/с) |
≤ 0,5 |
193 |
|
0,51 – 1,2 |
51 |
|
|
1,21 – 2,0 |
- 81 |
|
|
≥2,01 |
- 118 |
|
|
Отношение скорости пресистолического наполнения к скорости быстрого наполнения (СБН/СПН, мл) |
≤1,6 |
176 |
|
1,61 – 2,7 |
19 |
|
|
2,71 – 3,5 |
4 |
|
|
≥3,5 - |
65 |
|
|
Скорость быстрого наполнения (СБН, мл/с) |
≤180 |
136 |
|
181 - 350 |
73 |
|
|
351 – 450 |
4 |
|
|
≥451 |
- 63 |
|
|
Длительность фазы быстрого наполнения (Фаза БН, с. |
≥0,25 |
115 |
|
0,249 – 0,14 |
35 |
|
|
0,139 – 0,120 |
- 3 |
|
|
≤119 - |
- 45 |
|
|
Относительный объем быстрого наполнения (ООБН, %) |
≤65 |
127 |
|
65,1 – 80 |
48 |
|
|
81,1 – 90 |
2 |
|
|
≥90,1 |
- 51 |
|
|
Фракция быстрого наполнения (Фр.БН, мл) |
≤50 |
52 |
|
50,1 – 70,0 |
- 2 |
|
|
70,1 – 90,0 |
- 39 |
|
|
≥90,1 |
- 85 |
|
|
Показатель скорости пресистолического наполнения (ПСПН, отвлеч. Ед.) |
≥1,71 |
69 |
|
1,7 – 1,21 |
19 |
|
|
1,2 – 0,51 |
- 16 |
|
|
≤0,5 |
- 50 |
|
|
Длительность фазы пресистолического наполнения (Фаза ПН, с) |
≥0,08 |
49 |
|
0,079 – 0,065 |
41 |
|
|
0.064 – 0,054 |
- 13 |
|
|
≤0,05 |
- 41 |
|
|
Показатель скорости быстрого наполнения (ПСБН, отвлеч. Ед) |
≤1,0 |
77 |
|
1,1 – 2,0 |
57 |
|
|
2,1 – 3,5 |
- 3 |
|
|
≥3,6 - |
- 26 |
|
|
Фракция пресистолического наполнения (ФрПН, %) |
≥31 |
121 |
|
21 – 30,9 |
50 |
|
|
11 – 20,9 |
7 |
|
|
≤11 |
- 16 |
|
|
Скорость пресистолического наполнения (СПН, мл/с) |
≥351 |
61 |
|
151 – 350 |
4 |
|
|
101 – 150 |
- 9 |
|
|
≤100 |
- 14 |
Результаты контрольной последовательной диагностической процедуры показали, что c вероятностью p< 0,05 ИБС диагностируется в 96,6% случаев (ответ «имеется ИБС» в группе больных с этим заболеванием) , независимо от наличия клинической картины и ЭКГ признаков заболевания. Неопределенный результат получен у 2,3% истинно больных ИБС. Отсутствие ИБС (ложно отрицательный результат) – у 1,1% истинно больных. В группе здоровых и больных «НЦД» отсутствие ИБС констатируется в 92,7% случаев. Ложно положительный диагноз ИБС получен у 7,2% из этой группы.
Получив такие результаты [52 и др.], авторы решили изучить возможность использования таблицы 1 непосредственно для прогнозирования результатов велоэргометрических тестов. В частности, воспользовавшись таблицей, проведена последовательная диагностическая статистическая процедура по результатам исследования спектра ТМДК у контингента с нормальным артериальным давлением, не вошедшего в «обучающую» группу: 88 больных ИБС с ишемической реакцией на ДФН, 88 «велоположительных» пациентов без клинических и электрокардиографических признаков ИБС (ЛКН). В качестве группы сравнения использованы результаты обследования 52 здоровых и 39 больных «НЦД» с кардиалгическим синдромом с отрицательным результатом велоэргометрической пробы.
Установлены весьма высокие возможности прогнозирования результатов велоэргометрического теста. Так, в группе больных ХИБС с порогом надежности p=0,05 в 97% случаев прогнозируется возможность положительного результата. Вероятность ошибки первого рода (α) составляет 1,1% (лишь в одном случае из 88 больных ХИБС). В группе пациентов с бессимптомным течением ИБС прогнозирование положительного результата ВЭМ теста составляет 90,1%. Ложноотрицательный результат отмечен в 3-х случаях из 88 (3,4%).
В группе сравнения ложноположительный результат ВЭМ в 3,5% случаев (гипердиагностика ИБС). В 95,6% случаев предпочтение отдается альтернативе «отрицательный результат теста».
Таким образом, диагностическая таблица, составленная на основе изучения параметров ТМДК с помощью апикальной СКГ, дает возможность с высокой надежностью предсказывать результаты теста с ДФН.
Практическая апробация методики была проведена силами студенческого медицинского отряда (студенты 5 курса СМИ) [57, 60 и др.]: за неполный месяц (первые 3-4 дня ушли на обучение членов отряда методам регистрации и анализа ЭКГ, СКГ и ТРГ) было проведено исследование состояния ТМДК у 579 работников (85% личного состава) завода, расположенного в небольшом городке Красный Кут. У 18,5% работников без признаков гипертрофии камер сердца и нормальным уровнем АД, выявлена диастолическая дисфункция левого желудочка, свидетельствующая о наличии ишемии миокарда, без применения тестов с ДФН.
Для раскрытия сущности СКГ по Б.С. Боженко, кроме изучения диагностических возможностей метода были нужны медико-технические исследования. В частности, необходимо было изучить амплитудно-частотные характеристики преобразователя.
Согласно результатам расчетов на основе электрического эквивалента, пьезоэлектрический датчик является преобразователем ускорения. Как указывалось выше, СКГ преобразователь был изготовлен Б.С. Боженко из кристаллического телефона (рис. 3). Подобные телефоны и пьезокристаллы промышленностью уже не выпускались. Была предпринята попытка записать верхушечную сейсмокардиограмму с помощью пьезомикрофонов с контактным проведением, с такими же, как у датчика Б.С. Боженко, электрическими характеристиками, в частности, микрофоном «HM-612» от аппарата 6-НЭК [48, 52 и др.]. Однако полученные записи не имели ничего общего с сейсмокардиограммами. Из этого факта следовало, что преобразователь с воздушным проведением по своим характеристикам резко отличается от датчика с контактным проведением.
Были непосредственно изучены фазово-частотные и амплитудно-частотные характеристики датчика Б.С. Боженко в условиях моделирующих таковые при его практической эксплуатации [48, 52 и др.]. Результаты показали, что в пределах частот от 4 до 35 Гц (диапазон частот, регистрируемый при СКГ, по мнению Б.С. Боженко) при нагрузочном сопротивлении 1 мОм датчик работает в режиме преобразователя скорости. На частотах в пределах 1-4 Гц сдвиг фазы по сравнению с исходным сигналом резко возрастает, а ниже 1 Гц достигает 180о, т.е..датчик становится преобразователем ускорений. Таким образом, сейсмокардиографическая кривая не является кривой ускорения, как считали некоторые авторы [5], а скорее, кривой скорости.
Рис. 9. Синхронная регистрация СКГ и ФКГ с помощью единого преобразователя (аппарата 6-НЭК, скорость бумаги 50 мм/с.
Это подтверждается также результатами успешной попытки преобразовать апикальную СКГ путем пропускания через интегрирующую цепочку со специально подобранными параметрами в классическую апекскардиограмму (в кривую перемещения). Специально подбирая параметры дифференцирующей цепочки, из сейсмокардиограммы была получена также кривая ускорения - виброкардиограмма (ВКГ) [52 и др.].
Гармонический анализ сеймокардиограмм проведен у 193 человек (разложение кривых в ряды Фурье) [48]. Усредненные графики амплитуд СКГ здоровых и больных с пороками сердца и ИБС, показали, что несущими основную энергию являются первые семь гармоник, что соответствует частотам от 2 до 8 Гц. Остальные гармоники по 30-ю включительно имеют очень низкую амплитуду. Это означает, что основные частоты, регистрируемые при СКГ, находятся в пределах спектра 2 – 10 Гц, а не от 3-4 до 35-40 Гц, как указывает Б.С. Боженко. Таким образом, были получены исходные данные, необходимые для изготовления сейсмокардиографических датчиков. Кроме того, результаты помогли решить несколько важных задач.
Рис.10. Синхронная с ЭКГ регистрация СКГ, АКГ и ВКГ с одной и тойже точки прекордиальной области с помощью единого преобразователя СП-03М
При анализе ФКГ больных с высокоамплитудными шумами, перекрывающими тоны, возникают существенные затруднения. Также нередко возникают затруднения у больных с пороками сердца, связанные с идентификацией lll тона сердца и щелчка открытия митрального клапана, 1V тона, дифференцировании шума митрального стеноза с так называемым шумом «относительного стеноза» (мезодиастолического шума Кумбса), пресистолического шума митрального стеноза и шума Флинта. В связи с этим, многие исследователи [57, 58, 59 и др.] пытались регистрировать ФКГ синхронно с кривыми, отражающими механическую деятельность сердца. Для этого необходимо было в одну и ту же точку предсердечной зоны поместить два разных датчика, что трудновыполнимо. Попытки совместить камеры пульсового датчика и микрофона приводили к искажению акустических характеристик последнего. СКГ преобразователь позволяет легко решить все эти вопросы: часть генерируемого датчиком сигнала необходимо через делитель подключить к к одному из ФКГ каналов УРУ (рис.9).
Продолжение исследований показали пригодность преобразователя Б.С.Боженко без использования других датчиков для создания устройства для одновременной синхронной с сейсмокардиограммой и ЭКГ регистрации не только фонокардиограммы, но и классической апекскардиограммы (см. выше) и виброкардиограммы с одной точки (рис. 10), без всяких фазовых и временных сдвигов [53]. Для этого в подмембранном пространстве СКГ- преобразователя симметрично первому монтируется дополнительный пьезокристалл, также соединенный с центральной частью гофрированной мембраны и корпусом.
Завершающим этапом медико-технических исследований явилось создание «Устройства для регистрации поликардиосигналов» [53], позволяющий с помощью единого преобразователя синхронно (одновременно) или, в отдельности, регистрировать на многоканальном УРУ сейсмокардиограмму, фонокардиограмму, апекскардиограмму и виброкардиограмму.
Результаты медико-технических исследований дали возможность сделать основополагающие выводы:
– сейсмокардиографический датчик является преобразователем скорости, следовательно, сейсмокардиограммы – это кривые скорости;
– диапазон регистрируемых при СКГ частот находится преимущественно в пределах 1-10 Гц;
– сейсмокардиографический преобразователь Б.С. Боженко может быть успешно использован и в качестве фонокардиографического датчика на всех частотных характеристиках;
СКГ преобразователь в сочетании со специально подобранными параметрами интегрирующей и дифференцирующей цепочками позволяет регистрировать, соответственно, кривые перемещения (АКГ) и кривые ускорения (виброкардиограммы).
Сейсмокардиография по Р.М. Баевскому с соавторами
Предложен в 1964 г. Р.М. Баевским с соавт. [6]. Используется специальный датчик, который представляет собой коробочку, внутри которой размещены 2 индукционные катушки с железными сердечниками. Между ними располагается плоская пружина с соединенным с ней магнитом, одновременно являющимся сейсмической массой. Датчик располагается на грудной клетке вблизи от сердца (результат не зависит от положения датчика). Регистрируются колебания сейсмической массы, возбуждаемые механической работой сердца, пропорциональные первой производной ускорения (рис. 11).
Рис 11. Сейсмокардиограмма по Р.М. Баевскому с соавт. [1964].
Каждый комплекс состоит из 2 колебательных циклов А-1 и А-2 с различными максимальными амплитудами и разным временем затухания. Изучаются следующие показатели:
t QA-1 — время от начала зубца Q ЭКГ до начала колебательного цикла СКГ А-1 (фаза изометрического напряжения);
t А-1— А-2 — время от начала А-1 до начала А-2 (продолжительность механической систолы без изометрической фазы);
t А-1 — продолжительность цикла А-1 (систолический показатель координированности сердечных сокращений);
t А-2 — продолжительность цикла А-2 (диастолический показатель координированности сердечных сокращений);
А-1 — амплитуду А-1 (систолический импульс силы);
А-2 - амплитуду А-2 (диастолический импульс силы);
А-1/А-2 — отношение А-1 к А-2 (силовой показатель сердечного цикла);
К — отношение t А-1—А-2 к QT (механо-электрический показатель).
Вопросы практического применения данного метода для мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы космонавтов, а также в практике донозологической диагностики сердечно-сосудистых заболеваний при массовых обследованиях различных контингентов в комплексе с баллистокардиографией и другими методами достаточно хорошо освещены в медицинской литературе [6 - 8 и др.].
Является разновидностью прекардиальной баллистокардиографии. Метод используется для телеметрического контроля состояния сердечно-сосудистой системы космонавтов. Исследование ТМДК и нозологическая диагностика заболеваний сердца с помощью данного метода невозможны.
Сейсмокардиография по Salerno с савторами
В 1991 г. Salerno a. Zanetti описали [72, 73] больную с нормальной исходной ЭКГ покоя, у которой нагрузочная проба с таллием показала депрессию ST на 2 мм и таллиевый дефект в области верхушки. Во время коронарографии у пациентки развилась ишемия миокарда. Кривая, записанная с помощью акселерометрического сейсмического преобразователя во время ишемии, заметно отличалась от исходной кривой, причем наступившие изменения купировались после приема нитроглицерина. СКГ больной значительно отличалась от кривых, зарегистрированных у 5 человек контрольной группы. На основе этого авторы пришли к выводу о возможности применения СКГ для контроля ишемии миокарда.
Рис. 12. СКГ по Salerno a. al. MC – идентифицируется с «захлопыванием» митрального клапана; IM – с «изоволюметрическим» движением; AO – с открытием аортального клапана; RE – с быстрым систолическим изгнанием; AC – с «захлопыванием» аортального клапана; VO – с открытием митрального клапана; RF – с ранним быстрым наполнением желудочка; AS – с систолой предсердия
В качестве датчика используется акселерометрический сейсмический преобразователь, который помещается в области сердца лежачего пациента (положение датчика в пределах области сердца не имеет значения). Регистрируются кривые, пропорциональные ускорению вибраций, возникающих при работе сердца.
СКГ по Salerno a. Zanetti представляет собой довольно сложную кривую (рис.12)
Как показали исследования [65–67, 71–73, 78, 79 и др.], метод может быть использован для контроля за развитием ишемии при нагрузочных тестах. При ишемии миокарда на высоте нагрузочного теста возникают фазовые и амплитудные (по отношению к базовой линии) сдвиги, которые, по мнению авторов, [71, 72, 66, 67] являются следствием нарушения функции сердечной мышцы.
Возможно ли применение метода для скринирующих обследований населения для выявления ишемии миокарда без применения нагрузочных проб – неясно. В доступной литературе подобных исследований мы не встретили.
По сути, этот метод тоже является вариантом прекардиальной баллистокардиографии, и, следовательно, специфичных для различных заболевания сердца кривых не дает.
«Акселерационная кинетокардиография» по
И.Е. Оранскому
Как уже говорилось, термин «кинетокардиография» используется для обозначения методов, основанных на регистрации движений сердца относительно неподвижного штатива (или другого устройства, вне тела исследуемого) – то есть, так называемых «абсолютных» движений. Способ регистрации, использованная И.Е. Оранским, полностью идентична таковому Р.М. Баевского с соавторами и Salerno с соавторами. Отличается только особенностями используемого датчика. Таким образом, является вариантом прекардиальной БКГ.
За тридцать лет до Salerno с соавторами для регистрации прекардиальных вибраций И.Е. Оранский применил пьезоэлектрический акселерометр [38]. Автор предлагает производить записи с проекций левого и правого желудочков, хотя признает, что «…каждая кривая представляет собой графическое отображение интегрального значения действующих сил» (курсив наш – авторы)
Регистрируемые кривые (рис. 13) схожи с таковыми при использовании методики Salerno. Правожелудочковые» кривые немного отличаются от левожелудочковых. Опубликованы работы, посвященные применению акселерационной ККГ для обследования больных с различными заболеваниями [38 и др.], в спортивной медицине, в акушерской практике (для обследования сердечно-сосудистой системы рожениц), в хирургии. Отмечается, что метод позволяет косвенно определять уровень давления в легочной артерии, исследовать длительность некоторых фаз работы ЛЖ и ПЖ. И.Е. Оранский пишет, что атеросклеротический кардиосклероз и коронарная недостаточность ведет к снижению амплитуды волн в ранней части диастолы.
Рис 13. «Акселерационная кинетокардиограмма» по И.Е. Оранскому
Продолжения исследований И.Е. Оранского в отечественной кардиологии не получили. Судя по принципам, положенным в основу метода, исследования Saltrno a. al. являются не самостоятельными исследованиями, а прямыми продолжениями работ И.Е. Оранского.
Кинетокардиография
Eddleman a. ath.[61 - 63 и др.]. впервые применил для обозначения метода исследования НЧК с области сердца термин кинетокардиография. Он использовал оригинальный датчик, состоящий из металлических мехов, сообщающихся через систему трубок с пьезоэлектрическим преобразователем. Исследуемый субъект помещается на деревянной платформе, к которой прикреплена прочная металлическая дуга, которая может смещаться в горизонтальной плоскости и вокруг поперечной оси. К этой дуге при помощи шарового шарнира прикреплен металлический стержень, положение которого может быть изменено с тем, чтобы датчик, находящийся на его свободном конце, располагался строго перпендикулярно к грудной стенке и упирался к выбранной точке грудной стенки через небольшой стержень с контактной поверхностью диаметром 0,8 см. Таким образом, регистрируются колебания исследуемого отдела сердца (колебания первого порядка), передающиеся через мягкие ткани через контактный стержень относительно неподвижной металлической дуги (то есть абсолютные движения сердца). При этом, на локальные колебания наслаиваются интегральные колебания сердца второго порядка, а также колебания третьего порядка, совпадающих с осью датчика.
Eddleman с сотрудниками описаны изменения ККГ при различных заболеваниях сердца, в том числе при пороках митрального клапана. Предложена методика определения среднединамического давления в легочной артерии, основанная на вычислении амплитудного коэффициента, представляющего собой отношение амплитуд максимального отклонения кривой вверх в фазе изометрического сокращения, к максимальному отклонению кривой вниз в фазе быстрого изгнания.
В нашей стране методика ККГ разработана Л.Б. Андреевым [5]. Им сконструирован датчик для регистрации ККГ, который представляет собой модифицированный электромагнитный баллистокардиографический датчик Дока в сочетании с тензометрическим преобразователем, с помощью которого можно одновременно записывать ККГ перемещения и скорости. В дальнейшем тензометрический датчик был усовершенствован О.М. Крынским [5], не изменяя его характеристики.
Для записи ККГ Л.Б. Андреев выбрал строго определенные точки:
1 – точка пересечения правой стернальной линии с 4-м межреберьем (место прилегания правого предсердия к грудной стенке);
ll – пересечение передней срединной линии с продолжением 4-го межреберья;
lll - точка пересечения левой стернальной линии с 4-м межреберьем (точка прилежания правого желудочка);
lV – точка верхушечного толчка, или место его обычного расположения. Заслугой Л.Б. Андреева является также клинико-физиологический анализ ККГ. Им же сделана попытка сопоставить ККГ перемещения, скорости и ускорения с кривыми СКГ по Б.С. Боженко, однако приводимые автором сейсмокардиограммы весьма плохого качества, и, по-видимому, заимствованы из самых ранних работ инженера Б.С. Боженко, без участия врачей, когда возможности СКГ еще не были изучены. Некоторое сходство имеет с сейсмокардиограммой ККГ-С (рис. 14), зарегистрированная с верхушечной области, однако на последней отсутствуют четко обозначенные точки, отображающие моменты закрытия и открытия митрального клапана, плохо отображена динамика наполнения желудочка.
Рис. 14. Регистрация кинетокардиографических кривых синхронно с поликардиограммой Блюмбергера- Шультца для «усовершенствованного» фазового анализа сердечного цикла (по Л.Б. Андрееву и
Н.Б. Андреевой, 1971)
Согласно «усовершенствованному» (кавычки наши – авторы.) способу фазового ана лиза сердечного цикла, предложенному Л.Б. Андреевым, для получения точных данных о продолжительности фаз систолы и диастолы требуется синхронная запись ЭКГ, ФКГ, пульсовой кривой сонной артерии, флебограммы, и всех трех разновидностей кинетокардиограммы (ККГ-П, ККГ-С, ККГ-У), что крайне усложняет исследование.
Л.Б. Андреевым [5] выделены 4 типа ККГ при митральных пороках. По мнению автора, ККГ позволяет дифференцировать преобладание стеноза или недостаточности при сочетанном митральном пороке. Однако в работах автора не говорится ни слова о возможности исследования с помощью ККГ состоянии ТМДК.
Л.Б. Андреев и Н.Б. Андреева [5] указывают в своей монографии на укорочение фаз изометрического расслабления и быстрого наполнения при различных формах ишемической болезни сердца. Однако, как показали исследования с помощью ультразвуковых методов, признаками ишемии миокарда являются, не укорочение, а удлинение указанных фаз.
Возможность регистрации «истинных» кривых перемещения и их производных с помощью используемых датчиков и принятой методики записи весьма сомнительна по следующим обстоятельствам. При регистрации ККГ-П и ККГ-С не берется во внимание инерция элементов датчика. В преобразователе Л.Б. Андреева колебания прекардиальной зоны передаются на постоянный магнит, который двигаясь между индукционными катушками, вызывает возникновение электродвижущей силы. Инерция магнита, а также металлического контактного стержня, упирающегося о мягкие ткани грудной стенки, может внести определенные искажения. Так как податливые ткани межреберий при соприкосновении с последним обязательно будут деформироваться, степень этой деформации будет изменяться в зависимости от работы сердца.
Наконец, кинетокардиограмма является кривой, образованной в результаты сложения локальных колебаний первого порядка, интегральных колебаний второго и третьего порядка. Поэтому, ККГ- кривых, специфичных для какой-либо определенной патологии - изначально не могут быть. Все это позволяет предположить, что кинетокардиография один из тех тупиковых направлений, который не имеет дальнейшего развития.
Обсуждение и перспективы
Со времен, когда французский ученый Marey впервые сделал запись верхушечного толчка, прошло более полутора веков. На протяжении этого срока интерес исследователей к инфразвуковым колебаниям, сопровождающим работу сердца, изменялся волнообразно, что зависело от успехов смежных наук, а также от развития параклинических способов диагностики.
Исследователи, изобретая различные преобразователи и УРУ, пробуя различные подходы и способы регистрации НЧК, старались получить сведения о состоянии клапанного аппарата и внутрисердечной гемодинамики, а также сократительной функции миокарда. В результате «родилось» множество методик под разными названиями и с разными диагностическими возможностями. Однако развитие электроакустики и электроники, а самое главное – практический опыт применения разработанных методов расставили все точки. Многие из разработанных методов не получили дальнейшего развития (линейная фонокардиография, стетография, виброкардиография, динамокардиография, кинетокардиография и др.). В настоящее время «на плаву» остались лишь несколько методов, которые разделились на две группы:
– основанные на регистрации интегральных колебаний с предсердечной области (СКГ по Р.М. Баевскому с соавт., СКГ по Salerno с соавт.);
– основанные на регистрации локальных вибраций исследуемой зоны сердца относительно грудной стенки (АКГ и апикальная СКГ по Б.С. Боженко).
Рис. 15 Характер изобращения ТМДК с помощью эхокардиографии (верхний ряд (по М.Н. Алехину и В.П. Серову,[2]) и апикальной сейсмокардиографии (нижний ряд): а – в норме» б – при увеличении притока в ранней диастоле; в – при относительном увеличении притока в систолу предсердия
Методы, вошедшие в первую группу не являются инструментами диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы в силу интегральности («неспецифичности») регистрируемых колебаний. Зато указанные методы способны выявлять малейшие сдвиги со стороны регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы. СКГ по Р.М. Баевскому используется для выявления влияния на сердечно-сосудистую систему заведомо здоровых людей различных факторов производственной и природной среды. Широко известны работы Р.М. Баевского с соав. [6 - 8 и др.], посвященные применению СКГ для донозологической диагностики в практике массовых медицинских обследований населения и для мониторинга состояния сердечно-сосудистой системы у спецконтингента.
Ко второй группе методов, основанных на регистрации локальных колебаний, относятся АКГ и СКГ по Б.С. Боженко. Еще к середине шестидесятых годов прошлого века по результатам обследования больных с митральными пороками [46] стало ясно, что СКГ, зарегистрированная с верхушечной области, является отличным инструментом исследования трансмитрального кровотока в диастолу. Однако, после разработки Kitabakate [65] способа анализа спектра трансмитрального кровотока с помощью импульсно-волнового Допплеровского исследования, ультразвуковой метод был повсеместно признан эталонным [2 и др.]. В то же время, в связи с событиями в стране, производственное объединение, на котором проводились исследования по СКГ, было закрыто, и исследования прекратились.
Нетрудно заметить практически полную идентичность отображения динамики трансмитрального кровотока в период наполнения с помощью ультразвуковых методов и верхушечной сейсмокардиографии (рис. 15). Сходные волны наполнения отмечаются в ранней диастоле и пресистоле на эхограмме створок митрального клапана в M режиме и на апикальной сейсмокардиограмме: E и e1 и A и a3 (соответственно). Полностью совпадают и изменения указанных волн при нарушениях ТМДК.
Таблица 2
Исследование ТМДК с помощью ЭхоКГ и СКГ
|
Допплер ЭхоКГ |
Сейсмокардиография |
|
Фаза изометрического расслабления: от ll тона до начала поступления крови в ЛЖ |
Фаза изометрического расслабления: |
|
Максимальная скорость пика E: от начала поступления крови в ЛЖ до верхушки E |
Максимальная скорость наполнения ЛЖ в ранней диастоле: интервал e – e1 |
|
Время замедления кровотока раннего диастолического наполнения ЛЖ: от вершины e до пересечения нулевой линии |
Сскорость раннего диастолического смыкания митрального клапана: интервал e1 – e2 |
|
Максимальная скорость предсердной систолы: от нулевой линии до вершины А |
Максимальная скорость пресистолического наполнения: интервал a2 – a3 |
|
Отношение E/A |
Отношение СБН/СПН |
Как видно из таблицы 2, сейсмокардиографии доступно определение всех параметров, которыми, как правило, пользуются специалисты по ультразвуковой диагностике, причем без параллельной регистрации других кривых (АКГ, ФКГ) кроме ЭКГ. Характер изменений параметров ТМДК по данным ультразвукового метода и апикальной сейсмокардиографии при коронарной патологии полностью совпадает. Весьма близки также результаты измерения некоторых параметров. Так, например, отношение E/A у одного из больных ИБС равно 1,3, а отношение СБН/СПН – 1,42. Время замедления кровотока раннего диастолического наполнения и скорость раннего диастолического смыкания митрального клапана у этого же больного, практически равны – 112 мм/с и 108 мм/с соответственно. Такие же близкие результаты у других обследованных.
Таким образом, апикальная СКГ дает возможность детального исследования систолической и диастолической функций левого желудочка, включая временные показатели всего сердечного цикла и объемно-скоростные параметры ТМДК, которые считаются прерогативой ультразвуковых методов. Причем затрачивается на исследование в 5 раз меньше времени, чем при пользовании ЭхоКГ. Кроме того, определение опорных точек на СКГ- кривых, соответствующих конкретным моментам сердечной деятельности, не встречает каких-либо трудностей. Необходимости параллельной регистрации других «эталонных» кривых, помогающих расшифровке сейсмокардиограмм, не возникает. Напротив, параллельная регистрация СКГ и ФКГ (подобную возможность дает СКГ- преобразователь), как убедились на практике [48 и др.], существенно облегчает расшифровку трудных фонокардиограмм при пороках сердца. Особо впечатляют результаты применения метода в практике массового медицинского осмотра работников производственного предприятия.
Таким образом, наиболее перспективным методом остается апикальная сейсмокардиография, которая является отличным инструментом исследования ТМДК и оценки диастолической функции сердца, чему в настоящее время придается большое значение. Только отсутствие доступных и дешевых методов препятствует превращению исследования ДФ общедоступным и рутинным методом в лечебных учреждениях. Кроме того, сейсмокардиографический анализ ТМДК и оценка ДФ позволяет выявлять латентно и атипично протекающие случаи ИБС без применения громоздких и чреватых тяжелыми осложнениями нагрузочных методов
Библиографическая ссылка
Юзбашев З.Ю., Майскова Е.А. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРДЦА, ОСНОВАННЫЕ НА РЕГИСТРАЦИИНИЗКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРЕКАРДИАЛЬНОЙ ЗОНЫ, ИХ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ // Научное обозрение. Медицинские науки. – 2017. – № 5. – С. 74-94;URL: https://science-medicine.ru/ru/article/view?id=1039 (дата обращения: 03.12.2024).