Автореферат и диссертация по медицине (14.01.05) на тему:БИОИМПЕДАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ В ДИАГНОСТКЕ ТЯЖЕСТИ НАРУШЕНИЙ ВОДНОГО БАЛАНСА И КОНТРОЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕРАПИИ У БОЛЬНЫХ ОСТРОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Российский университет дружбы народов

Кафедра госпитальной терапии с курсом клинической лабораторной диагностики

На правах рукописи

04201362498

ч

Орквасов Магир Юрьевич

Биоимпедансная спектроскопия в диагностике тяжести нарушений водного баланса и контроль эффективности терапии у больных острой сердечной

недостаточностью

14.01.05 -кардиология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Г.Г.Иванов

ч

Москва-2013

ч

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений..........................................................................4

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................5

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.....................................................13

1.1. Методы диагностики и количественной оценки тяжести острой сердечной недостаточности...............................................................................13

1.1.1. Клиническая диагностика...................................................13

1.1.2. Определение мозговых натрийуретических пептидов...............14

1.1.3. Рентгенография органов грудной клетки...............................15

1.1.4. Магнитно-резонансная томография.....................................16

1.1.5. Эхокардиография...........................................................16

1.1.6. Давление заклинивая легочной артерии.................................16

1.1.7. Центральное венозное давление...........................................17

1.1.8. Метод разведения индикаторов...........................................17

1.2. Биоимпедансный (реографический) метод......................................18

1.2.1. Сущность метода биоимпедансного анализа состава тела............18

1.2.2. Компоненты состава тела: общая вода организма, клеточная

жидкость, внеклеточная жидкость.......................................20

1.2.3. Фазовый угол, как параметр оценки состава биообъекта.............21

1.2.4. Применение биоимпедансного анализа в клинической

практике.......................................................................25

1.2.5. Применение биоимпедансного метода в диагностике нарушений

водного баланса у больных сердечной

недостаточностью............................................................29

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ...................37

2.1. Общая характеристика обследованных групп.............................37

2.2. Методы обследования больных................................................42

2.2.1. Метод мультичастотной биоимпедансной спектроскопии..........42

2.2.2. Метод дисперсионного картирования ЭКГ..........................49

2.3. Метод наружной кардиосинхронизированной мышечной контр пульсаци....................................................................51

2.4. Дизайн исследования.............................................................54

2.5. Критерии включения и исключения больных..............................55

2.6. Методы расчетов и статистической обработки результатов исследования.......................................................................56

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.....................................57

3.1.1. Анализ диагностических возможностей метода мультичастотной биоимпедансной спектроскопии в оценке гидратации легочной ткани.....................................................................................57

3.1.2. Анализ показателей метода мультичастотной биоимпедансной спектроскопии на этапах обследования у пациентов с ОСН на фоне проводимой терапии..................................................................61

3.2. Оценка тяжести поражения миокарда по данным дисперсионного картирования ЭКГ у больных ОСН в исследуемых группах..................................................................................67

3.3. Оценка биохимических показателей крови и характеристик Эхо-КГ у больных ОСН на этапах обследования................................................68

3.4. Анализ выживаемости больных ОСН в исследуемых группах.................................................................................72

3.5. Анализ прогностической ценности характеристик биоимпедансного метода в выявлении больных ОСН с неблагоприятным отдаленным прогнозом..............................................................................77

3.6. Анализ прогностической ценности метода ДК ЭКГ у больных ОСН.....................................................................................78

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ................82

ВЫВОДЫ....................................................................................88

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ..............................................89

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................91

Список сокращений

NYHA - Нью-Йоркская ассоциация сердца. Z - импеданс

БИА - биоимпедансный анализ

БИВА - биоимпедансный векторный анализ

ВКЖ - внеклеточная жидкость.

ВЧ - высокие частоты.

ДК - дисперсионное картирование

ИГЛ - индекс гидратации легких

ИММ - индекс микроальтернаций миокарда

ИМТ - индекс массы тела

КЖ - клеточная жидкость.

КСМКП - кардиосинхронизированная мышечная контрпульсация

ЛЖ - левый желудочек

МРТ - магнитно-резонансная томография

НЧ - низкие частоты.

ОВО - общая вода организма

ОДХСН - острая декомпенсация хронической сердечной недостаточности

ОСН - острая сердечная недостаточность

ПИКС - постинфарктный кардиосклероз.

СД - сахарный диабет

СН - сердечная недостаточность

УНКГТ - усиленная пневмомеханическая наружная контрпульсация ФВ - фракция выброса. ФК - функциональный класс ФУ - фазовый угол

ХПН - хроническая почечная недостаточность ХСН - хроническая сердечная недостаточность ЦВД - центральное венозное давление ЭКГ - электрокардиография Эхо-КГ - эхокардиография

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы

Сердечная недостаточность (СН) является закономерным финалом всех заболеваний сердечно - сосудистой системы, характеризуется ранней инвалидизацией и крайне низким качеством жизни, значительными экономическими потерями, неблагоприятным прогнозом, а также высокой летальностью и быстрым увеличением частоты встречаемости [1].

Актуальность проблемы диагностики тяжести нарушений водного баланса обусловлена низкой эффективностью лечения больных СН. Устойчивость к медикаментозной терапии и невозможность выполнения хирургических вмешательств (ресинхронизирующей терапии) у больных с тяжелой сердечной недостаточностью привели к активному внедрению для таких пациентов «альтернативных методов реваскуляризации» [22,49]. В этом отношении особого внимания заслуживает метод наружной кардиосинхронизированной мышечной контрпульсации (КСМКП). Прямое сравнение внутриаортальной баллонной контрпульсации (ВАБК) с нсинвазивным аналогом - кардиосинхронизированной электромиостимуляцией показало, что оба способа вспомогательного кровообращения имеют сходный гемодинамический эффект (увеличение сердечного выброса и уменьшение работы левого желудочка) [113]. Преимущество наружной мышечной контрпульсации над ВАБК заключается не только в неинвазивности, но и в усилении периферического кровотока [9,34]. В отличие от усиленной наружной пневмомеханической контрпульсации, КСМКП показана к применению у больных с ХСН [32]. К настоящему времени уже имеются исследования, свидетельствующие об эффективности и безопасности КСМКП в комплексном лечении больных ишемической болезнью сердца, рефрактерной стенокардией, хронической сердечной недостаточностью

[6,7,8,10,22,23,34,42,83]. По результатам исследования Юревичуте Г.И. и соавт. после трёх десятидневных курсов КСМКП с интервалом 1,5-2 месяца, продолжительностью сеансов 60 минут у больных с хронической сердечной

недостаточностью и со сниженной фракцией выброса левого желудочка отмечено достоверное увеличение сократительной способности левого желудочка и улучшение перфузии миокарда [42]. При этом менее детально изучены гемодинамические эффекты наружной контрпульсации. Таким образом, очевидна необходимость дальнейшего изучения терапевтической эффективности КСМКП у больных с различными вариантами острой сердечной недостаточности.

Ошибки в оценке тяжести нарушений водного баланса у больных ОСН приводят к отсутствию необходимого лечения или назначению избыточной терапии, что ассоциируется с ухудшением прогноза. Неправильная оценка статуса гидратации пациентов обусловлена слабой корреляцией между физическими признаками перегрузки объемом и реально существующей гиперволемией. Несмотря на то, что в настоящее время функциональная диагностика располагает достаточно информативными прямыми и косвенными методами оценки состояния сердечно - сосудистой системы, диагностировать и количественно оценить степень тяжести дисгидрии по секторам и регионам тела в реальной практике достаточно трудно [40]. Среди инвазивных методов оценки гемодинамики и водного баланса можно выделить: катетеризацию легочной артерии, используемой для измерения давления заклинивая легочной артерии, центрального венозного давления; метод разведения индикаторов; интраторакальную импедансную кардиографию. Из неинвазивных методов в медицинской практике используются: рентгенография органов грудной клетки, эхокардиография, магнитно-резонансная томография и биоимпедансный анализ.

Для оценки гидратации тканей в качестве эталона используют методы разведения изотопов: дейтерия - для оценки объёма воды в организме, брома -для оценки объема внеклеточной жидкости [24]. Однако, анализ изотопного состава биологических жидкостей требует наличия специальной лаборатории и, в случае некоторых изотопов, является дорогостоящей процедурой, что ограничивает практическое применение методов разведения.

Чаще всего для измерения содержания воды в легких у постели больного применяют методы лучевой диагностики. Рентгенография органов грудной клетки позволяет только качественно оценить увеличение гидратации, превышающее 30% [82], а имеющиеся технические трудности снижают чувствительность и специфичность данного метода.

Методы эхокардиографии и магнитно - резонансной томографии, которые используются для окончательной верификации сердечной недостаточности, не информативны в начальных стадиях, не обладают абсолютной достоверностью, весьма дорогостоящие и могут быть попросту не доступны, особенно на амбулаторном уровне.

Одним из наиболее удобных и перспективных методов мониторного контроля гемодинамики является биоимпедансный (реографический) метод, который более других сходен с методами разведения контрастных веществ, являющимися золотым стандартом гидрометрии.

Среди неинвазивных реографических методов оценки статуса гидратации можно выделить - торакальную импедансную кардиографию, биоимпедансный векторный анализ, мультичастотную полисегментарную биоимпедансную спектроскопию.

Биоимпедансный анализ является быстрым, точным, неинвазивным методом оценки уровня гидратации и распределения жидкости в организме между вне- и внутриклеточным секторами, а также между различными регионами тела. В литературе имеется довольно много сообщений о применении биоимпедансной спектроскопии у различной категории больных с целью контроля водного баланса [12,14,18,19,20,21,25,27,28,29,30,31,40,99,100]. Одним из важных вопросов изучения гидратации тканей является оценка распределения воды между клеточным и внеклеточным секторами. Для получения достоверных оценок общей воды организма, вне- и внутриклеточной жидкости для людей с нарушением водного баланса, необходимо применять многочастотный метод [89,112]. При этом предпочтительным является метод биоимпедансной спектроскопии с аппроксимацией по модели Cole [24,27].

Описано применение мультичастотной биоимпедансной спектроскопии в диагностике и оценке степени тяжести ХСН [11,14,25,28], при этом остаётся не изученным вопрос возможности применения данного метода в диагностике тяжести нарушений водного баланса у больных с различными вариантами острой сердечной недостаточности (ОСН). Возможность ранней диагностики ОСН на доклинической стадии интерстициального отека легких могла бы улучшить качество и увеличить продолжительность жизни таким больным за счет раннего начала терапии. Проблема создания технологии, позволяющей объективно, количественно, в мониторном режиме оценивать степень гидратации легких в условиях реанимационного отделения существует многие десятилетия, так как клинические методы, применяемые при угрозе отека легких - субъективны и не могут характеризоваться как количественные.

Применяемые при биоимпедансном анализе состава тела полисегментные схемы измерений импеданса (8- и 12-электродныс схемы) не позволяют оценивать содержание жидкости непосредственно в грудной клетке, так как при измерении импеданса туловища значительная часть этого сегмента не попадает в зону протекания тока [27]. В этой связи помимо оценки основных показателей водного баланса - общей воды организма, внеклеточной и внутриклеточной воды, у больных ОСН целесообразно оценивать содержание жидкости в грудной клетке. В связи с чем, остаётся актуальной разработка биоимпедансной методики, позволяющей измерять импеданс непосредственно торакального сегмента. В литературе описаны единичные исследования мониторинга торакального импеданса пациентов с отеком легких методом мультичастотной биоимпедансной спектроскопии [52], данный вопрос активно изучается.

Для изучения терапевтических эффектов КСМКП у больных ОСН необходима оценка функционального состояния миокарда, получить которую в реальной клинической практике достаточно трудно. Анализ электрической нестабильности миокарда не доступен для стандартных методов диагностики ЭКГ - сигнала и эхокардиографии [16,17]. Известно, что одной из основных

причин смерти при сердечной недостаточности являются жизнеугрожающие желудочковые нарушения ритма. В связи с чем, актуально применение дисперсионного картирования (ДК) ЭКГ. ДК является относительно "новым" неинвазивными методом, позволяющим получить важную информацию о состоянии миокарда на молекулярно-клеточном уровне и предрасположенности пациента к развитию жизнеугрожающих аритмий. В настоящее время уже накоплены достаточно большие данные об информативности метода ДК для диагностики различных вариантов нарушений электрических свойств миокарда [12,15,16,17,38,78]. Было показано, что повышение альтернации Т-зубца у больных с хронической сердечной недостаточностью с сохраненной систолической функцией увеличивает риск развития желудочковых экстрасистолий высоких градаций в 2,2 раза [35].

Цель исследования Изучить диагностические возможности биоимпедансной спектроскопии в неинвазивной оценке тяжести нарушений водного баланса и эффективности комплекса проводимой терапии у больных острой сердечной недостаточностью.

Задачи исследования

1. Изучить показатели биоимпедансной спектроскопии и комплекса клинико-функциональных методов исследования у больных с различными вариантами острой сердечной недостаточности.

2. Исследовать динамику показателей водного баланса и дисперсионного картирования в зависимости от эффективности проводимой терапии.

3. Оценить эффективность наружной кардиосинхронизированной электромиостимуляции в комплексном лечении больных острой сердечной недостаточностью по данным дисперсионного картирования ЭКГ и биоимпедансной спектроскопии.

4. Определить прогностическую ценность показателей биоимпедансной спектроскопии и дисперсионного картирования ЭКГ для оценки прогноза отдаленных исходов у больных ОСН.

Научная новизна исследования

Показана возможность применения биоимпедансной спектроскопии у больных острой сердечной недостаточностью, в качестве прикроватного монитора гидратации лёгких. Впервые предложены наиболее значимые биоимпедансные параметры, частота зондирования и локализация электродной системы для мониторинга гидратации лёгких. Для оценки количества жидкости в лёгочной ткани определён индекс гидратации лёгких (Я5/К50). Впервые приведены интервалы нормальных значений внеклеточной гидратации легких у мужчин (от 1,19 до 1,27) и женщин (от 1,11 до 1,19).

Впервые получены данные о динамике показателей биоимпедансной спектроскопии и дисперсионного картирования ЭКГ у больных ОСН на фоне проводимой наружной кардиосинхронизированной электромиостимуляции, от 1-х к 7-м суткам заболевания.

Показана возможность применения метода наружной кардиосинхронизированной мышечной контрпульсации при острой сердечной недостаточности и установлена его эффективность в улучшении показателей водного баланса и дисперсионного картирования ЭКГ у больных ОСН без прогрессирующей ХПН.

Установлена прогностическая значимость показателей биоимпедансной спектроскопии (фазовый угол) и метода дисперсионного картирования ЭКГ (ИММ, ИММ+Возраст) у больных острой сердечной недостаточностью.

Практическая значимость

В результате проведенного исследования получены данные позволяющие рекомендовать метод биоимпедансной спектроскопии для оценки тяжести состояния и диагностики региональных нарушений водного баланса, а также прогноза отдаленных исходов у больных с различными формами острой сердечной недостаточности.

Классификация значений внеклеточной гидратации легких у мужчин и женщин, предложенная по результатам данной работы, была положена в основу расчётов областей