Автореферат и диссертация по медицине (14.01.05) на тему:Возможности одновременной регистрации сердечного и пульсового ритмов в оценке процессов сердечно-сосудистого ремоделирования

На правах рукописи

Лебедева Екатерина Петровна

ВОЗМОЖНОСТИ ОДНОВРЕМЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ СЕРДЕЧНОГО И ПУЛЬСОВОГО РИТМОВ В ОЦЕНКЕ ПРОЦЕССОВ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОГО РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ

14.01.05 — кардиология

3 О ПАП

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

005060152

Самара - 2013

005060152

Работа выполнена в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научный руководитель: доктор медицинских наук, доцент

Качковский Михаил Аркадьевич

Официальные оппоненты: Симаков Александр Анатольевич

доктор медицинских наук, профессор, заместитель главного врача по медицинской части ГБУЗ МСЧ №2 промышленного района г. Самары

Зарубина Елена Григорьевна доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой медико-биологических дисциплин негосударственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Медицинский институт РЕАВИЗ, г.Самара

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный научно-исследовательский центр профилактической медицины» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита диссертации состоится « ¡3 » июня 2013 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.085.03 при государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (443079, г. Самара, пр. К. Маркса, 165 Б).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (443001, г. Самара, ул. Арцыбушевская, 171).

Автореферат разослан «//»"@ 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор медицинских наук, профессор

Кельцев В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) в современном мире остаются главной причиной смерти, унося ежегодно более 17 млн. жизней, в основном вследствие развития фатального инфаркта миокарда (ИМ) и мозгового инсульта (Чазов Е.И., 1997; Аронов Д.М., 2003; Щукин Ю.В. и соавт., 2008). Современное понимание патогенеза наиболее социально значимых ССЗ, таких как ишемическая болезнь сердца (ИБС) и артериальная гипертензия (АГ), привело к формированию понятия «сердечно-сосудистого континуума», предложенного в 1991 г. V.Dzau и Е. Braunwald, как непрерывной цепи взаимосвязанных изменений в сердечно-сосудистой системе от воздействия факторов риска до развития терминального поражения сердца с развитием хронической сердечной недостаточности (ХСН) и смертельного исхода (Dzau V. et al., 1991; Беленков Ю.Н. и соавт., 2002; Braunwald Е. et al., 2006). Необходимыми составляющими континуума являются дисбаланс эндотелиальной системы и процессы сердечно-сосудистого ремоделирования, которые включают в себя изменение массы и геометрии левого желудочка (ЛЖ), увеличение жесткости артериальной системы и тонуса резистивных сосудов (Крюков Н.Н. и соавт., 2010).

Кроме того, процессы сердечно-сосудистого ремоделирования, в том числе, вызванные ишемией миокарда, приводят к нарушению функционирования механизмов барорецепторной регуляции с зон низкого давления - кардиопульмонального барорефлекса (КПБР), который участвует в механизме долговременной регуляции кровообращения, ингибируя симпатическую активность, влияя на сосудистый тонус и объем циркулирующей крови (Зверев О.Г. и соавт., 1993; Richardson D. et al., 1998; Khurana I., 2006). Изучение механизмов функционирования КПБР, а также влияния процессов сердечно-сосудистого ремоделирования на его активность является одной из актуальных проблем современной медицины.

Не вызывает сомнения большое значение вегетативной нервной системы (ВНС) в

регуляции коронарного кровообращения, возникновении спазма коронарных артерий и

характере метаболических процессов в миокарде, что при определенных условиях может

привести к развитию ишемии миокарда (Жемайтите Д.И., 1999). В настоящее время анализ

вариабельности сердечного ритма (ВСР) признан наиболее информативным неинвазивным

методом количественной оценки вегетативной регуляции сердечного ритма (.Xhyheri В. et al.,

2012). В то же время оценить влияние различных механизмов регуляции как на синусовый

узел, так и на периферический сосудистый тонус можно посредством анализа

3

вариабельности пульсового ритма (ВПР) (БеКага] N. й а1., 2008). Однако преимущества одновременной регистрации сердечного и пульсового ритмов, а также возможности использования данного метода для оценки процессов сердечно-сосудистого ремоделирования на сегодняшний день недостаточно изучены.

Цель исследования: разработка новых критериев оценки процессов сердечнососудистого ремоделирования посредством использования различий в показателях вариабельности сердечного и пульсового ритмов.

Задачи исследования:

1. Выявить основные компоненты, формирующие вариабельность пульсового ритма, у пациентов с имплантированным электрокардиостимулятором (ЭКС) в сравнении со здоровыми людьми с синусовым ритмом и оценить возможность использования одновременной регистрации пульсового и сердечного ритма в ходе пробы с контролируемым дыханием.

2. Исследовать спектральные различия вариабельности сердечного и пульсового ритмов у здоровых лиц различных возрастных групп и у пациентов с ИБС и АГ.

3. Определить влияние степени атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий на спектральные различия вариабельности сердечного и пульсового ритма в ходе пробы с контролируемым дыханием у пациентов с хроническими формами ИБС и АГ.

4. Проанализировать взаимосвязь спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритма с показателями поток-индуцированной эндотелий-зависимой вазодилатации периферических артерий у пациентов с хроническим формами ИБС и АГ.

Научная новизна

Впервые предложены показатели спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритма для скрининг-диагностики процессов сердечно-сосудистого ремоделирования у пациентов с хроническими формами ИБС и АГ.

Разработан новый неинвазивный метод оценки кардиопульмонального барорефлекса посредством одновременной регистрации пульсового и сердечного ритма в ходе пробы с

контролируемым дыханием.

Показано, что одновременная регистрация сердечного и пульсового ритмов в ходе пробы с контролируемым дыханием и их последующий спектральный анализ позволят

использовать данный метод для оценки стенозирующего атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий у пациентов с хроническими формами ИБС и АГ.

Выявлена связь спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритма с показателями поток-индуцированной обусловленной эндотелием вазодилатации периферичексих артерий у пациентов с хроническими формами ИБС и АГ.

Практическая значимость

1. Предложен новый неинвазивный метод оценки КПБР посредством одновременной регистрации сердечного и пульсового ритма с последующим анализом спектральной разности их вариабельности.

2. Обоснована важность использования метода одновременной регистрации сердечного и пульсового ритмов для выявления пациентов с высоким риском стенозирующего поражения коронарных артерий.

3. Разработанные диагностические показатели дифсункции автономной нервной системы могут быть реализованы в инновационных аппаратных средствах с целью оптимизации оценки сердечно-сосудистого риска.

Положения, выносимые на защиту

1. Метод одновременной регистрации сердечного и пульсового ритма в ходе пробы с контролируемым дыханием может быть предложен для оценки активности кардиопульмонального барорефлекса.

2. Показатели спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритма в ходе пробы с контролируемым дыханием имеют высокую степень связи с выраженностью атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий, что позволяет их использовать в качестве дополнительного критерия стратификации больных с ишемической болезнью сердца и артериальной гипертензией.

3. Снижение спектральных различий сердечного и пульсового ритмов, полученные в ходе пробы с контролируемым дыханием у больных с ИБС сопровождается уменьшением показателя функции эндотелия периферических артерий, что находит объяснение с позиций системности эндотелиальной вазорегулирующей функции. Определение поток-зависимой вазодилатации периферических артерий методом компьютеризированной фотоплетизмографии может быть использовано для неинвазивной оценки выраженности коронарных стенозов у больных с ИБС.

Апробация диссертационного материала

Материалы диссертации представлены на Ш Съезде кардиологов Приволжского федерального округа «Кардиология ПФО: возможности и перспективы» (Самара, 2010 г.), Межрегиональной научно-практической конференции «Артериальная гипертония: от научных исследований к клинической практике» (Нижний Новгород, 2011); VI Национальном конгрессе терапевтов (Москва, 2011 г.); Международном научно-образовательном форуме молодых кардиологов «Кардиология: на стыке настоящего и будущего» (Самара, 2012 г.); IV Ежегодной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов ФГБУ «Федеральный Центр сердца, крови и эндокринологии им. В.И. Алмазова» (Санкт-Петербург, 2012 г.), X научно-практической конференции «Реабилитация и вторичная профилактика в кардиологии» (Москва,2013 г.). Апробация диссертации проведена на совместном заседании кафедры факультетской терапии и кафедры кардиологии и кардиохирургии НПО Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации 17 декабря 2012 г.

По результатам проведенного исследования опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Министерства

образования и науки РФ.

Получен патент на изобретение «Способ диагностики состояния сосудистой системы» от 20.07.2011 г, №2423913 и патент на «устройство для определения показателя эластичности артериальных сосудов» от 20.09.2012 г, № 2469641.

Внедрение результатов исследования в практику

Основные тактические подходы, разработанные в диссертации, были внедрены в работу кардиологического отделения Государственного бюджетного учреждение здравоохранения "Самарская областная клиническая больница имени М.И. Калинина" и терапевтического отделения клиники факультетской терапии Клиник Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава РФ).

Материалы диссертации используются в учебном процессе и включены в лекционный курс на кафедре факультетской терапии ГБОУ ВПО СамГМУ Минздрава РФ.

Структура диссертации.

Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста, иллюстрирована 12 таблицами и 39 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, главы «Материалы и методы исследования», результатов собственных исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Библиографический указатель включает 159 источников, из них - 55 отечественных, 104 -иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Объект и методы исследования

Общее число обследованных пациентов составило 149 человек, из них 59 женщин и 90 мужчин. Дизайн исследования предполагал наличие трех этапов.

I этап

1. Анализ спектральных показателей вариабельности сердечного и пульсового ритмов при спонтанном дыхании и в ходе пробы с контролируемым дыханием у пациентов с имплантированным ЭКС в сравнении со здоровыми людьми с синусовым ритмом.

2. Сопоставление метода одновременной регистрации сердечного и пульсового ритмов в ходе пробы с контролируемым дыхания с модифицированным тестом Грасси в возможности оценки функционирования КПБР.

Группа контроля Группа с ЭКС п = 25 п =15 _Группа контроля___Пациенты с имплантированным ЭКС

II этап

1. Выявление спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритмов при спонтанном дыхании у практически здоровых лиц различных возрастных групп. 2. Изучение влияния процессов сердечно-сосудистого ремоделирования при ГБ, а также при ГБ в сочетании с ИБС на показатели спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритмов при спонтанном дыхании. 3. Оценка взаимосвязи показателя спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритмов при спонтанном дыхании с показателями фотоплетизмограммы (ФПГ).

I группа п = 56 Практически здоровые добровольцы 1А подгруппа: в возрасте 16-19 лет (п = 16) Ш подгруппа: в возрасте 20-39 лет (п = 15) 1С подгруппа: в возрасте 40-60 лет (п = 25) - группа контроля II группа л = 48 Пациенты с хроническими формами ИБС и ГБ Ш стадии, АГ 2-3 степени III группа « = 30 Пациенты с ГБ II стадии, АГ 2-3 степени

III этап

Оценка информативности метода поток-зависимой вазодилатации периферических артерий и метода одновременной регистрации сердечного и пульсового ритма О ходе пробы с контролируемым дыханием в определении степени коронарного стеноза у пациентов с хроническими формами ИБС

ПА подгруппа п=П Пациенты с ИБС и суммарным индексом стенозов (СИС) коронарных артерий равным 0 баллов. ПБ подгруппа л = 20 Пациенты с ИБС и суммарным индексом стенозов (СИС) коронарнШх артерий от 3 до 21 баллов.

На 1-ом этапе группу с ЭКС составили 15 пациентов с имплантированным электрокардиостимулятором типа УУ1 (ЭКС), запрограммированным на фиксированную частоту сердечных сокращений, из них 6 мужчин и 9 женщин (средний возраст 57,3±3,8 лет). ЭКС были имплантированы по поводу атриовентрикулярной блокады Ш степени, брадисистолической формы фибрилляции предсердий, пароксизмальной атриовентрикулярной узловой тахикардии. В группу сравнения вошли 25 практически здоровых добровольца в возрасте 40-60 лет (средний возраст 56,3±3,21 лет; из них 11 женщин и 14 мужчин).

I группу П-ого этапа составили 56 практически здоровых лиц, из них 18 женщин и 38 мужчин, которые в соответствии с возрастом были разделены на подгруппы. В1А подгруппу вошли 16 добровольцев в возрасте от 16 до 19 лет (средний возраст 18±1,07 лет; из них 3 женщины и 13 мужчин); в Ш подгруппу - 15 добровольцев в возрасте 20-39 лет (средний возраст 30,8±5,3 лет; из них 4 женщины и 11 мужчин); в 1С подгруппу - 25 добровольцев в возрасте 40-60 лет (средний возраст 56,3±3,21 лет; из них 11 женщин и 14 мужчин).

1С подгруппа была выбрана в качестве контрольной группы П-ого этапа, поскольку сопоставима по возрасту с пациентами II и III групп.

II группу на П-ом этапе составили 48 человек, из них 20 женщины и 28 мужчин (средний возраст 57,6±4,25) с диагнозом ИБС, ГБ Ш стадии, АГ 2-3 степени. Диагноз был верифицирован на основании данных анамнеза, лабораторных данных, ЭКГ, ЭхоКГ, данных коронароангиографии (КАП- Все пациенты были обследованы в условиях стационара в соответствии с обязательными диагностическими стандартами, рекомендованными АСС/АНА (2008) и ВНОК (2008 - 2009). В группе обследованных пациентов ИБС проявлялась стабильной стенокардией напряжения П-Ш функциональных классов или эпизодами безболевой ишемии миокарда по данным холтеровского мониторирования ЭКГ

без признаков застойной сердечной недостаточности. У 23 пациентов в анамнезе диагностирован инфаркт миокарда (47,92% от общего числа пациентов).

Ш группу на П-ом этапе составили 30 пациентов, из них 18 мужчин и 12 женщин (средний возраст 56,1±5,2 лет) с диагнозом ГБ U стадии, АГ 2-3 степени. Диагноз был верифицирован на основании данных анамнеза, лабораторных данных, ЭКГ, ЭхоКГ.

В работе использована классификация ИБС ВОЗ (1979) с поправками ВКНЦ АМН СССР (1984). Основанием диагностики стабильной стенокардии служили наличие типичного ангинального болевого синдрома, продолжительностью не более 20 минут, его связь с физической нагрузкой, эффективность нитратов для его купирования, наличие ишемических изменений на ЭКГ, при суточном мониторировании ЭКГ и /или наличие зон гипокинезии, акинезии при проведении ЭхоКГ (Gerch B.J., Braunwald Е., 1997). Сердечную недостаточность характеризовали согласно классификации ВНОК 2003 г.

Критериями исключения из исследования являлись; возраст старше 75 лет; острый инфаркт миокарда; нестабильная стенокардия; оперативные вмешательства на сосудах сердца в последние 6 месяцев; сахарный диабет; хроническая сердечная недостаточность ЦБ и III стадии постоянная форма фибрилляции предсердий и частая экстрасистолия; тяжелые сопутствующие заболевания в стадии обострения; хронический алкоголизм.

На HI-ем этапе 31 пациент из II группы с хроническими формами ИБС и АГ были разделены на 2 подгруппы в зависимости от суммарного индекса стенозов (Gensini G., 1978 г.) по данным КАГ. Во IIA подгруппу вошли 11 пациентов без коронарного стеноза, т.е. суммарный индекс стенозов у которых был равен 0 баллов; в ПБ подгруппу - 20 пациентов с суммарным индексом коронарных стенозов от 3 до 21 балла.

Регистрация биосигналов проводилась с помощью прибора для одновременной регистрации сердечного и пульсового ритма, разработанного коллективом кафедры радиотехники ГБОУ ВПО СГАУ (профессор ДТН Л.И.Калакутский) и лаборатории «Новые приборы», с последующей обработкой данных на компьютере. Сердечный ритм регистрировался посредством записи ЭКГ (I стандартное отведение), которая осуществлялась синхронно с записью пальцевой ФПГ в течение 5 минут при спонтанном дыхании. Следующая запись производилась на протяжении 5 минут при контролируемом дыхании. Вдох и выдох осуществлялись по световому сигналу электронного метронома, запрограммированного на частоту 6 дыханий в минуту, что позволяет умеренно модулировать венозный приток к левым камерам сердца, создавая условия для активации КПБР.

Информацию о ВСР получали, выделяя из ЭКГ последовательность К-Я интервалов, то есть строя кардиоинтервалограмму (ритмограмму). Аналогичные преобразования выполнялись в сигнале ФПГ. В последующем в среде МаЙаЬ полученные ритмо- и пульсограммы обрабатывались с целью построения соответствующих спектрограмм и расчетов основных спектральных показателей ВСР. Анализ спектральных показателей ВСР производили с учетом рекомендаций рабочей группы Европейского общества кардиологов и Североамериканского общества по кардиостимуляции и электрофизиологии (1996). При анализе ВПР пользовались аналогичным способом.

Таблица 1

Клиническая характеристика обследованных групп па II этапе

Показатели 1 группа Пгруппа Шгруппа

Кол-во человек в группе, (п) 25 48 30

Средний возраст, лет 56,3±3,21 57,6±4,25 56,1±5,2

Мужчины/женщины, (п) 14/11 28/20 18/12

Стенокардия напряжения стабильная 2-3 ФК, (п) 0 40 0

Эпизоды безболевой ишемии, (п) 0 8 0

Пароксизмальная форма фибрилляции предсердий, (п) 0 7 0

Инфаркт миокарда в анамнезе, (п) 0 23 0

Инсульт в анамнезе, (п) 0 4 5

Артериальная гипертензия 2-3 степени, (п) 0 48 30

ХСН1-ПА стадии, 1-П ФК по ИУНА, (п) 0 38 30

Для подтверждения того, что в ходе дыхательной пробы оценивается именно КПБР, обусловленный незначительными колебаниями притока крови к сердцу, 25 пациентам контрольной группы с синусовым ритмом на 1-ом этапе был проведен модифицированный тест Грасси путем пассивного поднятия ног до угла 60° на специальной кушетке. Подъем ног совершали с частотой 6 раз в минуту, параллельно осуществлялась запись сердечного и пульсового ритмов, как было изложено выше, на протяжении 5 минут.

У всех пациентов П группы с хроническими формами ИБС и ГБ рассчитывались основные показатели ФПГ и показатель функции эндотелия (ПФЭ) с помощью компьютерного фотоплетизмографа «Элдар», разработанного в инженерно-медицинской лаборатории «Новые приборы» на базе СГАУ под руководством профессора Л.И. Калакутского. Обработка полученного сигнала осуществлялась на персональном компьютере с помощью разработанного программного обеспечения, позволяющего проводить определение показателей ФПГ.

ПФЭ периферических артерий определяли в ходе пробы с реактивной гиперемией по

оригинальной методике, разработанной коллективом кафедры терапии ИПО СамГМУ.

Параметры пальцевой ФПГ регистрировались в покое, а затем после 5 минутного периода

ишемии верхней конечности. Манжета накладывалась на уровне верхней трети плеча, и в

ней создавалось давление выше систолического на 30 мм. рт. ст. Далее осуществлялась

непрерывная запись ФПГ. ПФЭ характеризует величину снижения ИО на третьей минуте

постоклюзионного кровотока по отношению к исходной, выраженную в процентах.

т

прямая волна отраженная волна

ИО= А2/Л,'100% Рис. 1. Основные параметры фотоплетизмограммы

А]- амплитуда прямой волны; А2- амплитуда отраженной волны; Т - время отражения пульсовой волны; ИО — индекс отражения

Эхокардиографическое исследование проводилось на аппарате ACUSON ASPEN (2001) - 128 с целью получения как диагностических параметров, так и количественной информации, характеризующей внугрисердечную и центральную гемодинамику, и включало исследования в М-, В- и D- режимах в стандартных позициях (АСС/АНА, 2003 г.).

Всем пациентам П группы с хроническими формами ИБС и ГБ была проведена КАГ, показания к которой определялись на основании рекомендаций Информационно-методического комитета АСС/АНА. Диагностические интервенционные процедуры проводились в условиях рентгеноперационной. Морфологические характеристики стенозов определяли в соответствии с классификацией АСС/АНА.

Для оценки степени атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий был рассчитан суммарный индекс стенозов (G. Gensini, 1978) на основании данных коронарографии. Суммировали степени максимального стеноза (от 0 до 100%) 15 основных сегментов коронарных артерий (рекомендации Американской ассоциации сердца, 1975). Оценке 0 баллов соответствовало сужение просвета 0% от диаметра, 1 балл — до 49%, 2 балла - на 50-74%, 3 балла - на 75-99% и 4 балла соответствовали окклюзии коронарной артерии. Сумма баллов, полученная при оценке поражения коронарного русла, представляла коронарный индекс стенозов для каждого больного.

Методологической основой данного исследования явились принципы научно обоснованной медицинской практики (Котельников Г.П., Шпигель A.C., 2009). Статистическая обработка результатов исследования проводилась с использованием пакетов прикладных программ Excel 2003 (Microsoft), Statistica for Windows 6.0 (StatSoft Inc.) и включала: 1) оценку вероятностного распределения показателей и их свойств; 2) расчет первичных статистических характеристик исследуемых показателей, установление точности и надежности последних (среднее, среднеквадратичное отклонение, ошибка средней); 3) парный корреляционный анализ. Критическое значение уровня значимости р принималось равным 0,05.

Результаты исследований и их обсуждение На 1-ом этапе группу с ЭКС составили 15 пациентов с имплантированным элекхрокардиостимулятором типа VVI (ЭКС), запрограммированным на фиксированную частоту сердечных сокращений. В группу сравнения вошли 25 практически здоровых добровольцев с синусовым ритмом.

Поскольку у пациентов с имплантированным ЭКС ритм работы сердца навязывается пейсмейкером, генерирующим импульсы с определенной частотой, все R-R интервалы у пациентов данной группы одинаковые и, соответственно, ВСР у них отсутствует, что регистрируется в виде прямой пинии на кардиоинтервалограмме (КИГ). Однако ВПР у них сохраняется. У здоровых лиц с синусовым ритмом регистрируется как ВСР, так и ВПР. Это свидетельствует о том, что в формировании ВПР наряду с сердечным присутствует сосудистый компонент.

В ходе пробы с контролируемым дыханием у людей с синусовым ритмом пик спектральной мощности на частоте 0,1 Гц (соответствует 6 дыханиям в минуту) регистрировался при анализе и ВСР и ВПР, у пациентов с имплантированным ЭКС данный пик также регистрировался, но только на ВПР, отличающейся существенно меньшей общей мощность спектра. Наличие пика спектральной мощности на частоте 0,1 Гц при анализе ВПР

12

у пациентов с имплантированным ЭКС в ходе пробы с контролируемым дыханием может свидетельствовать о циклических изменениях тонуса периферических сосудов в соответствии с фазами дыхания.

Для подтверждения данного предположения был проведен спектральный анализ времени задержки распространения пульсовой волны — pulse transit time (РТТ) у пациентов с имплантированным ЭКС, измеренным как разница между зубцом R на ЭКГ и пиком последующей пульсовой волны на пальце, зарегистрированной с помощью ФПГ. При этом получили схожие спектрограммы и пики мощностей на высоких частотах.

RR iHmogramma

063 -■-,--¡-,-

662.S ..............i.............i..............¡..........

Рис. 2. Кардиоинтервалограмма (верхняя) и пульсограмма (нижняя) мужчины 55 лет с имплантированным ЭКС при спонтанном дыхании

КК пЬпо^атша - кардиоинтервалограмма; РР пйпо^атта - пульсограмма; -продолжительность межсистолических интервалов в мс; Ю1 - продолжительность межсистолических интервалов в мс; РР - продолжительность межпульсовых интервалов в мс; п - порядковый номер межсистолических и межпульсовых интервалов

Полученные данные свидетельствуют о том, что основное различие между вариабельностью пульсового и сердечного ритма обусловлено временем, которое требуется пульсовой волне, чтобы пройти расстояние от сердца до пальцев. Это согласуется с данными литературы, по которым РТТ тесно связано с артериальной эластичностью и кровяным давлением и изменяется от сокращения к сокращению. Таким образом, ВПР вызвана также вариабельностью РТТ, которая в свою очередь связана с изменением в скорости распространения пульсовой волны от сокращения к сокращению.

Проведенное нами исследование показывает, что проба с контролируемым дыханием может иметь самостоятельное значение в оценке КПБР. Активация на выдохе механорецепторов КПБР, находящихся в левых отделах сердца, приводит к уменьшению симпатических влияний на периферическую сосудистую резистентность, что проявляется в снижении тонуса сосудов. Эти изменения в периферическом сосудистом тонусе в

13

зависимости от фаз дыхания оценивались нами посредством регистрации ФПГ с последующим анализом ВПР.

Доказательством того, что в ходе пробы с контролируемым дыханием оценивается именно КПБР, обусловленный незначительными изменениями в притоке крови к сердцу, является наличие пиков спектральной мощности на частоте 0,1 Гц (соответствует пассивному подъему ног с частотой б раз в минуту) в ходе модифицированного теста Грасси, который позволяет модулировать венозный возврат путем пассивного поднятия нижних конечностей. Незначительное увеличение притока крови к левьм камерам сердца в ходе данного теста

д^ Spectrum pulse beat-to-beat intervals

i40

E 20 О

W П

Q. 0,

Б)

0.05 0.1 0.15 0.2 0 25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 Hz

PWTT

D 0.05 0.1 O.IS 0.2 0.25 0.3 О.Э5 0.4 0.45 0.5

Рис. 3. Спектрограмма вариабельности пульсового ритма (А) и интервалограмма и спектрограмма времени задержки распространения пульсовой волны (Б) в ходе пробы с контролируемым дыханием у пациента с имплантированным ЭКС

Spectrum pulse beat-to-beat intervals — спектральный анализ пульсограмм; Spectrum PWTT — спектральный анализ интервалограмм задержек; PSD — мощность спектра в мс2/Гц; Hz - частота периодических колебаний, выраженная в Гц

активирует механорецепторы растяжения, которые путем ингибирования симпатических влияний на сосудистую резистентность уменьшают тонус периферических сосудов. То же самое происходит при пробе с контролируемым дыханием, в результате чего регистрируются пики спектральной мощности на частоте 0,1 Гц (6 дыханий в минуту).

Таким образом, можно сделать предположение, что активность КПБР может быть определена по разностной оценке спектров сердечного и пульсового ритмов.

Используя спектральные различия общей спектральной мощности межпульсовых и межсистолических интервалов был предложен показатель О, показывающий на сколько

общая спектральная мощность межпульсовых интервалов (ТРрр) превосходит общую спектральную мощность межсистолических интервалов (ТРгг).

Было обследовано 56 практически здоровых лиц, из них 18 женщин и 38 мужчин, которые в соответствии с возрастом были разделены на подгруппы.

Наименьшие значения показателя спектральной разности О были получены у здоровых лиц в возрасте 40-60 лет -в 1С подгруппе 5,7% [4,3;6,1] по сравнению с 6Д[5,2;7,8]% в Ш подгруппе (р < 0,01)и 7,05%[6,6;7,7] в 1А (р < 0,001), что свидетельствует об уменьшении разности общих спектральных мощностей вариабельности межпульсовых и межсистолических интервалов (ТРрр-ТРгг, мс2) с возрастом. А)

Г"/ .....:i.........i.........1.........

О О.OS O.I

□ .15 0.2 0.25

Hz

rum pula« b»«t-to-b*al to*.

Б)

о os о, 1 o.is о.2 а.25 о.:

pectrurn R-R interval«

бОО

доа 200

К.

О. OS 0.1 0.15 а.2 C3.2G О.З 0.35 О.'

Hz

Spvctrum pul** baat-to-baat lnt**v*l*

AOO

2 DO

Рис. 4. Спектрограмма мужчины 57 лет с синусовым ритмом, полученная в ходе пробы с контролируемым дыханием (А) и при проведении модифицированного те ста Грасси (Б)

Spectrum R-R intervals - спектральный анализ кардиоинтервалограмм; Spectrum pulse beat-to-beat intervals — спектральный анализ пульсограмм; PSD — мощность спектра в мс2/Гц; Hz - частота периодических колебаний, выраженная в Гц

Показатель спектральных различий мощностей вариабельности межпульсовых и межсистолических интервалов в диапазоне высоких частот (DHf, %) с возрастом не изменялся, в то время как показатель спектральных различий мощностей вариабельности межпульсовых и межсистолических интервалов в диапазоне низких частот (DLf, %)

достоверно уменьшался с возрастом: в 1С подгруппе составила 1,8% [1,2;2,4] по сравнению с 3% [2,3; 3,7] в 1А подгруппе (р < 0,01) и 2,7% [2,1;3,5] в Ш подгруппе (р < 0,01).

Выявлены корреляции возраста обследуемых с: общей спектральной мощностью ВСР (г= -0,52; р < 0,01); общей спектральной мощностью ВПР (г= -0,54; р < 0,01); разностью общих спектральных мощностей вариабельности межпульсовых и межсистолических интервалов (г= -0,4; р < 0,01); мощностью в диапазоне высоких частот ВСР (г= -0,53; р < 0,01); мощностью в диапазоне высоких частот ВПР (г= -0,55; р < 0,01); мощностью в диапазоне низких частот ВСР (р= -0,55; р < 0,01); мощностью в диапазоне высоких частот ВПР (г= -0,57; р < 0,01); показателями О (г= -0,43; р < 0,01) и БЫ(г= -0,32; р < 0,01).

Выявленные различия ВСР и ВПР у здоровых лиц различного возраста могли быть объяснены с точки зрения увеличения жесткости сосудистой стенки и снижением ее эластичности, что в свою очередь приводит к изменениям скорости распространения пульсовой волны. Наибольшие значения индекса жесткости (ИЖ) были получены для старшей возрастной подгруппы. Для 1А и Ю подгрупп значения ИЖ достоверно не отличались: 7,2 м/с [6,6;7,5] и 7,3 м/с [6,9;8] соответственно, в то время как в 1С подгруппы ИЖ был достоверно больше, чем в 1А и Ш подгруппах 10,5 м/с [10,3; 10,6] (р < 0,001).

Выявлена корреляция ИЖ с возрастом (г= 0,78; р < 0,01); общей спектральной мощностью ВСР (г= -0,52; р < 0,01); общей спектральной мощностью ВПР (г= -0,52; р < 0,01); мощностью в диапазоне высоких частот ВСР (г= -0,45; р < 0,01); мощностью в диапазоне высоких частот ВПР (г= -0,43; р < 0,01); мощностью в диапазоне низких частот ВСР (1= -0,47; р < 0,01); мощностью в диапазоне низких частот ВПР (г= -0,49; р < 0,01). Однако не было получено значимых корреляций показателя Э с ИЖ. Очевидно, разностная вариабельность пульсового и сердечного ритмов не зависит прямо от жесткости аорты и ее крупных ветвей, а обусловлена изменениями на уровне функционирования механорецепторов КПБР в левом желудочке, что согласуется с литературными данными об уменьшении активности КПБР с возрастом.

В контрольную группу П-ого этапа вошли 25 практически здоровых лиц из подгруппы 1С. П группу составили 48 человек с диагнозом ИБС, ГБ Ш стадии, АГ 2-3 степени, ХСН I-ПА стадии, 1-П ФК по КУНА. У 23 пациентов в анамнезе диагностирован инфаркт миокарда (47,92% от общего числа пациентов). В 1П группу вошли 30 пациентов с диагнозом ГБ II стадии, АГ 2-3 степени, ХСН 1-ПА стадии, 1-П ФК по ИУНА.

Наибольшие показатели общей спектральной мощности как для ВСР так и для ВПР были зарегистрированы в контрольной группе. В II и Ш группах наблюдалось достоверное

снижение общей спектральной мощности ВСР и ВПР по сравнению с группой контроля (р < 0,01), без отличий между группами больных (рис.5).

Величина показателя спектральной разности Е) при спонтанном дыхании в контрольной группе составила 5,7% [4,3;6,1] по сравнению с 6,6% [3,3; 11,7] в группе пациентов с ИБС (р < 0,05). В то время как для пациентов с АГ достоверных различий в сравнении с группой контроля и II группой получено не было 5,3% [3,6;9] (р > 0,05). Для объяснения полученных результатов всем пациентам была проведена проба с контролируемым дыханием, которая позволяет умеренно модулировать венозный приток к левым камерам сердца, создавая условия для активации КПБР.

* - р < 0,01 достоверность различий по сравнению с группой контроля

Рис.5. Общая спектральная мощность межсистолических и межпульсовых интервалов в исследуемых группах.

31-му пациенту с хроническими формами ИБС, имеющим признаки концентрической гипертрофии согласно данным ЭхоКГ, была проведена КАГ и рассчитан СИС, в зависимости от которого пациенты были разделены на две подгруппы. В ILA подгруппу вошли 11 пациентов без коронарного стеноза, т.е. суммарный индекс стенозов у которых был равен 0 баллов; в ПБ подгруппу - 20 пациентов с суммарным индексом коронарных стенозов от 3 до 21 балла.

В ходе пробы с контролируемым дыханием ПБ подгруппа продемонстрировала более низкие показатели общей спектральной мощности вариабельности как межсистолических так и межпульсовых интервалов по сравнению с IIA подгруппой (рис..6). При этом общая

спектральная мощность вариабельности межсистолических интервалов увеличилась в IIA подгруппе на 47 [18,6;64,6] % против 14,7 [4,7; 41,2]% в ПБ подгруппе (р<0,01); общая спектральная мощность межпульсовых интервалов увеличилась в ILA подгруппе на 47,8 [37,9; 56,7]; % против 13,53 [-2,8; 38,3]% в ПБ подгруппе (р<0,01).

Для оценки степени коронарного стеноза и, косвенно, процессов атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий на основе анализа вариабельности пульсового и сердечного ритмов во время проведения пробы с контролируемым дыханием предложены показатели к| и к2, которые отражают различие величин спектральной плотности мощности временной последовательности межсистолических и межпульсовых интервалов на частоте 0,1 Гц.

В качестве классификатора, относящего обследуемого к одной из двух подгрупп -подгруппе IIA (отсутствие стеноза) или подгруппе ПБ (наличие стеноза) использовался

Рис 6. Общая спектральная мощность вариабельности межсистолических и межпульсовых интервалов при спонтанном и контролируемом дыхании в ПА и ПБ подгруппах.

* - р < 0,01 достоверность различий спектральных показателей между подгруппами при спонтанном дыхании и в ходе пробы с контролируемым дыханием.

простой пороговый уровень. На основе полученных данных в качестве такого порога для обоих диагностических показателей к[ и к2 было выбрано значение равное нулю. Таким образом, если значение показателя к, или к2 превышали пороговый уровень, то обследуемого относили к подгруппе ПА, если нет - подгруппе ПБ.

Полученные данные свидетельствуют о существенных и значимых различиях (р<0,001) в значениях показателей к, и к2 для двух групп пациентов - без стеноза (подгруппа 1А) и с

гемодинамически значимым стенозом (подгруппа ПБ) см рис.7.. При этом показатель кг имеет более высокую чувствительность и специфичность чем показатель к].

Таблица 2

Чувствительность и специфичность диагностических показателей К) и Кг

Диагностический показатель Чувствительность S+, % Специфичность S", %

к, 67 73

К2 70 80

Можно предположить, что хроническая ишемия миокарда вызывает дезактивацию КПБР путем уменьшения чувствительности хемо- и барорецепторов в миокарде левого желудочка. В результате утрачивается способность к модулированию периферического сосудистого тонуса в зависимости от величины наполнения левых камер сердца, что приводит к исчезновению различий в спектре межсистолических и пульсовых интервалов на частоте 0,1 Гц. По всей видимости, из всех причин, нарушающих кровоснабжение миокарда, именно атеросклеротическое ремоделирование коронарных артерий характеризуется развитием наиболее выраженных ишемических изменений, способных приводить к нарушению функционирования КПБР.

К1. % <

Рис. 7. График (Box-and-Whiskerplot) для коэффициента ki (слева) и кг (справа) пациентов IIA подгруппы (А) и IIB подгруппы (Б)

По оси ординат - значения коэффициентов kj и кг, %. По оси абсцисс - значения суммарного индекса коронарных стенозов. Горизонтальная линия соответствует тем значениям коэффициентов kj и кг, которые являются медианой. Верхняя и нижняя границы прямоугольника соответствуют соответственно 75-му и 25-му процентилям

Нами обнаружена достоверная корреляция СИС с показателями к] (г= - 0,66, р < 0,01) и к2 (г= - 0,68, р < 0,01). Показатели к] и к2 коррелировали с Хс ЛПВП (г= 0,49, р < 0,01); индексом атерогенности (г= - 0,43, р < 0,01); индексом гипертрофии (г= - 0,4, р < 0,01); предсердно-желудочковым отношением (г= - 0,45, р < 0,01). Таким образом, оба предложенных показателя могут быть использованы для оценки атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий, но в связи с большими значениями чувствительности и специфичности предпочтителен коэффициент К2.

Для оценки степени эндотелиальной дисфункции всем пациентам была проведена проба с реактивной гиперемией, по результатам которой для каждого пациента был рассчитан ПФЭ. В 11А подгруппе среднее значение ПФЭ составило 10,75±1,9 %; в ПБ подгруппе 6,99±1,16 % (достоверность различий между группами р < 0,01). ПФЭ коррелировал с возрастом (г= - 0,7, р < 0,01); окружностью талии (г= - 0,51, р < 0,01); степенью артериального давления (г= - 0,65, р < 0,01); с наличием постинфарктного кардиосклероза (г= - 0,52, р < 0,01); стадией ХСН (г= - 0,74, р < 0,01); холестерином ЛПНП (г= - 0,66, р < 0,01); индексом атерогенности (г= - 0,47, р < 0,01); фракцией выброса (г= 0,67, р < 0,01); ТРгт и ТРрр (г= - 0,63, р < 0,01), тем самым свидетельствуя о выраженности метаболических

нарушений.

Нами получена корреляция ПФЭ с коронарным индексом стеноза (г= - 0,67, р < 0,01), что свидетельствует о выраженности атеросклеротического процесса в коронарных артериях, а также с показателями к, (г= 0,47, р < 0,01) и показателем к2 (г= 0,61, р < 0,01), что демонстрирует тесную связь эндотелиальной дисфункции с активностью КПБР. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что степень выраженности эндотелиальной дисфункции периферических артерий соответствует тяжести коронарного атеросклероза. В свою очередь, предложенные нами показатели К, и К2 обнаружили зависимость средней силы с ПФЭ, что свидетельствует о вовлеченности как сосудистого, так и барорецепторного звена в процессы сердечно-сосудистого ремоделирования у пациентов с ИБС.

ВЫВОДЫ

1. У пациентов с фиксированной частотой возбуждения желудочков сердца (с имплантированным ЭКС) имеется вариабельность пульсового ритма соответствующая частоте дыхания. У здоровых обследованных модуляция венозного притока в модифицированном тесте Грасси приводит к увеличению вариабельности пульсовых волн аналогично тесту с управляемым дыханием, что косвенно характеризует активность КПБР.

2. В группе здоровых общая спектральная мощность межпульсовых интервалов превосходит вариабельность сердечного ритма за счет высокочастотного компонента . С возрастом однонаправлено уменьшается вариабельность сердечного и пульсового ритмов, также как и различия в вариабельности ритмов.

3. Показатели спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритма в ходе пробы с контролируемым дыханием имеют высокую степень связи с выраженностью атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий. Значения показателей к[ и кг > 0 свидетельствуют о том, что у данного пациента либо отсутствует стеноз коронарных артерий, либо суммарный индекс коронарных артерий < 3 баллов. Если значения показателей к] и к2 < 0, то у пациента суммарный индекс коронарных артерий > 3 баллам.

4. Выявлена прямая корреляция показателей спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритмов к| и кг с показателем функции эндотелия периферических артерий, что свидетельствует о вовлеченности как сосудистого, так и барорецепторного звена в процессы сердечно-сосудистого ремоделирования у пациентов с ИБС, а также о тесной связи эндотелиальноп дисфункции с активностью КПБР.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Рекомендуется использовать показатели спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритмов (к1 и кг) для скрининг-диагностики сердечнососудистого ремоделирования у пациентов с ишемической болезнью сердца и артериальной гипертензией.

2. Метод одновременной регистрации сердечного и пульсового ритма в ходе пробы с контролируемым дыханием может быть предложен для оценки активности кардиопульмонального барорефлекса в отделениях функциональной диагностики.

3. Рекомендуем разработанный аппаратно-программный комплекс на основе регистрации электрокардиограммы и фотоплетизмограммы для оценки выраженности дисфункции автономной нервной системы, определения выраженности ремоделирования периферических артерий и, косвенно коронарных артерий — важнейших факторов, определяющих сердечно-сосудистый прогноз.

Список работ, опубликованных по теме исследования

1. Лебедев П. А., Лебедева Е.П., Ильченко М.Ю., Калакутский Л.И. Значение

вазорегулирующей функции сосудистого эндотелия в патогенезе артериальной

21

гипертензии и стратификации сердечно-сосудистого риска// Медицинский альманах. Сборник материалов Межрегиональной научно-практической конференции «Артериальная гипертония: от научных исследований к клинической практике». Апрель, 2011.-С.34.

2. Лебедева Е.П., Качковский М.А., Калакутский Л.И., Федотов A.A. Возможность оценки возрастных и патологических изменений сердечно-сосудистой системы посредством одновременной регистрации сердечного и пульсового ритмов// Клинические и фундаментальные аспекты геронтологии. Сборник научных трудов под редакцией Академика РАМН, профессора Г.П. Котельникова и профессора Н.О. Захаровой. Самара, 2011, - С.142-146.

3. Лебедева Е.П., Качковский М.А., Лебедев П.А., Калакутский Л.И., Федотов A.A. Возможность оценки степени коронарного стеноза посредством одновременной регистрации сердечного и пульсового ритмов// VI Национальный конгресс терапевтов 23-25 ноября 2011, Москва. Сборник материалов. - С. 122-123.

4. Лебедева Е.П., Калакутский Л.И., Лебедев П.А., Федотов A.A. Возможность оценки кардиопульмонального барорефлехса посредством одновременной регистрации сердечного и пульсового ритмов// VI Национальный конгресс терапевтов 23-25 ноября 2011, Москва. Сборник материалов. - С.122.

5. Лебедев ПА., Лебедева Е.П., Дупляков Д.В., Калакутский Л.И., Федотов A.A. Возможность оценки атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий посредством анализа спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритмов// Артериальная гипертензия. - Т. 17, №5. - 2011. - С. 441 - 447.

6. Лебедев П.А., Лебедева Е.П., Калакутский Л.И., Федотов A.A. Новые нсннвазивные методы оценки атеросклеротического ремоделирования коронарных артерий// Кардиосоматика. - Т. 3, №1. - 2011. - С.28-33.

7. Лебедева Е.П., Грачева А.И. Возможность оценки процессов сердечно-сосудистого ремоделирования посредством использования спектральных различий вариабельности межсистолических и межпульсовых интервалов у пациентов с хроническими формами ИБС// IV Ежегодный научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов ФГБУ «Федеральный Центр сердца, крови и эндокринологии им. В.И.Алмазова», Санкт-Петербург, 22-23 марта 2012 г. Сборник материалов. - С.92.

8. Лебедева Е.П., Грачева А.И. Возможность использования спектральных различий вариабельности сердечного и пульсового ритмов в оценке процессов ремоделирования левых отделов сердца // I Международный научно-образовательный форум молодых

кардиологов «Кардиология: на стыке настоящего и будущего. Сборник материалов. 1-2 июня, 2012. - С.281.

9. Лебедева Е.П. Новые неинвазивные методы оценки вазорегулирующей функции эндотелия и кардиопульмонального барорефлекса у пациентов с хроническими формами ИБС // I Международный научно-образовательный форум молодых кардиологов «Кардиология: на стыке настоящего и будущего. Сборник материалов. 1-2 июня, 2012. -С .283.

10. Калакутскпй Л.П., Федотов A.A., Лебедева Б.П.. Методика обработки биосигналов сердечного ритма с целью диагностики состояния коронарных артерий // Известия ЮФУ. Технические науки. - Тагапрог, 2012. -№9. - С. 104-109.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АГ - артериальная гипертензия

АСС/АНА - Американский Кардиологический Колледж и Американская Ассоциация Сердца

ВНС - вегетативная нервная система

ВПР - вариабельность пульсового ритма

ВСР - вариабельность сердечного ритма

ГБ — гипертопическая болезнь

ИБС - ишемическая болезнь сердца

ИЖ - индекс жесткости

ИМ — инфаркт миокарда

КАГ - коронароангиография

КИГ - кардиоинтервалограмма

КПБР - кардиопульмональный барорефлекс

ЛЖ — левый желудочек

ПФЭ - показатель функции эндотелия

СИС — суммарный индекс стенозов

ССЗ - сердечно-сосудистые заболевания

ФПГ — фотоплетизмограмма

ХСН — хроническая сердечная недостаточность

ЭКГ - электрокардиография

ЭКС - электрокардиостимулятор

ЭхоКГ- эхокардиография

НТ - отношение мощности высокочастотного спектра к общей спектральной мощности с учетом вычета очень низкочастотного спектра в %

и — отношение мощности низкочастотного спектра к общей спектральной мощности с учетом вычета очень низкочастотного спектра в %

и/Ш - отношение низкочастотной мощности спектра к высокочастотной РТТ - время задержки распространения пульсовой волны рр - показатели получены в ходе анализа вариабельности пульсового ритма гг — показатели получены в ходе анализа вариабельности сердечного ритма ТР — общая спектральная мощность в мс2/Гц

Подписано в печать 29.04.2013. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать оперативная. Объем 1,39 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 703.

Отпечатано в типографии ООО «Офорт». 443080, г. Самара, ул. Революционная, 70, литера П. Тел.: 372-00-56, 372-00-57, 932-00-50. E-mail: ofort-samara@mail.ru.