Способ определения индекса ремоделирования объемом левых камер сердца у взрослых

Изобретение относится к медицине, а именно к эхокардиографии, может быть использовано в диагностике приобретенных пороков митрального клапана сердца. Проводят трансторакальную эхокардиографию из апикального доступа с регистрацией изображения сердца синхронно с электрокардиограммой, выделяют полости левого предсердия и левого желудочка и измеряют их объемы. Регистрируют трехмерное изображение сердца в 5-камерной позиции, строят объемную четырехмерную модель левого желудочка и левого предсердия в фазу систолы и в фазу диастолы. На обоих изображениях дополнительно выделяют внутренние контуры выводного отдела левого желудочка, определяют его объем, а индекс ремоделирования объемов (ИРО) рассчитывают по формуле ИРО=Vволж/Vлп, где Vволж - суммарный объем левого желудочка и его выводного отдела, Vлп - объем левого предсердия. Способ позволяет повысить точность определения величины объема левого желудочка при сокращении времени диагностического исследования. 2 пр.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к эхокардиографии, может быть использовано в диагностике приобретенных пороков митрального клапана сердца.

Известно, что приобретенные пороки сердца представляют собой большую социальную проблему, так как поражают людей социально активного возраста и могут привести не только к стойкой утрате трудоспособности, но и в случае несвоевременного хирургического лечения - к смерти пациентов (Бокерия Л.А., Косарева Т.И., Макаренко В.Н. Типы патологического ремоделирования сердца у пациентов с приобретенными пороками митрального клапана. Клиническая физиология кровообращения. 2011; 1: 25-31; Бартагова М.Н. Пренатальная ультразвуковая диагностика патологии дуги аорты методом трех-/четырехмерной реконструкции, возможности метода. Автореф. дисс. … канд. мед. наук. М.; 2015; Рекомендации по количественной оценке структуры и функции камер сердца. Российский кардиологический журналу. Приложение 1. 2012, 3 (95): 2; Стасев А.Н. Клинические аспекты ремоделирования левых отделов сердца у пациентов до и после хирургической коррекции приобретенных пороков с объемной перегрузкой левого желудочка. Автореф. дисс. … канд. мед. наук. Томск; 2010).

Основной причиной несвоевременного лечения является отсутствие четкой взаимосвязи анатомической выраженности порока с его клиническими проявлениями. Клинические проявления могут полностью отсутствовать при значительных изменениях внутрисердечной гемодинамики и выраженном патологическом ремоделировании сердца, что затрудняет своевременность диагностики. В таких случаях актуальны критерии, способные показать фактическое состояние внутрисердечной гемодинамики, независимо от клинических проявлений.

Несвоевременное выявление порока приводит к истощению компенсаторных возможностей сердца и необратимым деформациям сердечных камер. В связи с этим на поздних сроках заболевания, когда возникают выраженные клинические проявления, полости сердца в значительной степени утрачивают свою способность к восстановлению и хирургическая коррекция, улучшая внутрисердечную гемодинамику, не приносит пациенту ожидаемого клинического эффекта. При своевременном проведении хирургического лечения наблюдается наиболее выраженный положительный результат, заключающийся в полном восстановлении трудоспособности и социального статуса пациента.

Известно, что диагностика состояния геометрии левых отделов сердца при приобретенных пороках митрального клапана позволяет определить три типа патологического ремоделирования, в зависимости от исходных значений индекса ремоделирования объемов (ИРО) (Бокерия Л.А., Косарева Т.И., Макаренко В.Н., Муратов P.M., Скопин И.И. Оценка соотношения объемов полостей сердца как индекса ремоделирования при приобретенных пороках митрального клапана. Клиническая физиология кровообращения. 2010; 1: 22-30). Так, при 1-м типе ИРО составляет 0,9-2,5 с благоприятным прогнозом операции; при 2-м типе - 0,5-0,9 с умеренно благоприятным прогнозом операции; при 3-м тип - 0,5 и менее 0,5 с неблагоприятным прогнозом операции, при этом для неизмененного сердца ИРО - от 2,5-5,8.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения ИРО (RU 2664165 С2, Косарева Т.И., 15.08.2018). Сердце сканируют кардиальным секторным датчиком на частоте 2,5-3 МГц на любой ультразвуковой системе, имеющей базовую кардиологическую программу. На стоп-кадре из апикального доступа в 4-камерной позиции в фазу диастолы измеряют конечный диастолический объем (V_sp) левого желудочка (ЛЖ) по методу Simpson, который является стандартным, входящим в базовую кардиологическую программу ультразвуковых аппаратов. Затем на том же стоп-кадре измеряют планиметрическую площадь (S) левого предсердия (ЛП) путем трассирования внутреннего контура полости. Для расчета объема ЛП дополнительно на том же стоп-кадре измеряют его поперечный размер (L_l) между межпредсердной перегородкой и свободной стенкой на уровне средней трети полости. По параметрам V_sp, S и L_l, полученным на одном стоп-кадре, рассчитывают ИРО полостей сердца, отражающий в цифровом эквиваленте степень патологического ремоделирования левых камер сердца, по формуле

ИРО=V_sp/S×L_l.

Способ нивелирует влияние на полученные результаты нарушений ритма и значительно сокращает время проведения исследования (до 8-10 мин), так как для получения всех исходных параметров требуется только один стоп-кадр апикальной 4-камерной позиции сердца из апикального доступа.

Недостаток способа-прототипа состоит в том, что расчетный объем ЛЖ получают методом Simpson в двухмерном плоскостном режиме в стандартной апикальной 4-камерной позиции, при которой не визуализируется выводной отдел ЛЖ, являющийся анатомической частью ЛЖ, соединяющей полость ЛЖ с аортальным клапаном. Кроме того, трассирование внутреннего контура полости осуществляется вручную, за счет чего снижается объективность исследования, так как результат в значительной степени зависит от индивидуальной способности врача визуализировать и трассировать контуры полости, время проведения исследования увеличивается. Снижаются точность и достоверность результатов диагностики, и на проведение исследования требуется достаточно много времени - до 10 мин.

Решаемая техническая проблема - расширение возможностей и повышение точности эхокардиографической диагностики при сокращении времени обследования.

Технический результат изобретения состоит в повышении точности определения величины объема ЛЖ и, соответственно, показателя ремоделирования объемов левых камер сердца при сокращении времени диагностического исследования.

Геометрия левых камер сердца отражает состояние внутрисердечной гемодинамики и ремоделирования левых камер сердца не только при патологии митрального клапана, но и при других различных сердечных патологиях, поэтому точное определение геометрии является актуальным.

Разработанный способ определения индекса ремоделирования объемов левых камер сердца при приобретенных пороках митрального клапана у взрослых пациентов состоит в проведении трансторакальной эхокардиографии из апикального доступа с регистрацией изображения сердца синхронно с электрокардиограммой (ЭКГ), выделении полостей ЛП и ЛЖ и измерении их объемов.

Отличие способа заключается в следующем. Регистрируют трехмерное изображение сердца в 5-камерной позиции, строят объемную четырехмерную модель ЛЖ и ЛП в фазу систолы и в фазу диастолы. На обоих изображениях дополнительно выделяют внутренние контуры выводного отдела (ВО) ЛЖ, определяют его объем, а ИРО определяют по формуле:

ИРО=Vволж/Vлп,

где Vволж - суммарный объем ЛЖ и его выводного отдела, Vлп - объем ЛП.

Трехмерное изображение сердца в 5-камерной позиции может быть зарегистрировано, например, на ультразвуковой системе Philips Epiq 7 с программным модулем HeartModel и трансторакальным датчиком Х5-1.

Регистрацию трехмерного видеоклипа 5-камерного изображения сердца с синхронной записью ЭКГ проводят в положении пациента лежа на левом боку в апикальном доступе. Это дает базовую информацию для постпроцессорной обработки полученного изображения для реконструкции 4D-модели, что позволяет оценить объемы и конфигурацию левых камер сердца.

Используемый режим осуществления способа, а именно выведение на экран 5-камерного изображения сердца, позволяет учитывать все особенности архитектоники внутреннего контура ЛП и ЛЖ, включая его выводной отдел, который ранее не учитывался в способе-прототипе. Включение выводного отдела в оценку общего объема ЛЖ в 4D-модели значительно повышает точность оценки объемных параметров полости, делая ее более полноценной за счет учета объемов всех анатомических отделов ЛЖ. Записанный трехмерный видеоклип автоматически синхронизирует изображение с ЭКГ и задает программе HeartModel параметры, по которым она автоматически, в течение 57 секунд, делает четырехмерную реконструкцию, в результате которой получается объемная модель левых камер сердца. При сложной архитектонике конфигурации камер у врача есть возможность скорректировать контуры полостей сердца, выставленные программой, что значительно повышает точность построенной модели и в результате - достоверность диагностики. Далее, по полученной объемной 4D-модели ЛЖ и ЛП в обе фазы сердечного цикла определяют суммарный объем ЛЖ и его выводного отдела и объем ЛП с расчетом искомого показателя по формуле

ИРО=Vволж/Vлп.

Такая методика обработки ультразвукового изображения с учетом ВОЛЖ сводит к минимуму ручное участие врача.

Клинический пример 1. Пациентка Р., 36 лет, с ревматическим пороком митрального клапана (стеноз с недостаточностью 2 ст.). В положении лежа на левом боку в апикальном доступе установили матричный фазированный трансторакальный датчик Х5-1 аппарата Philips Epiq 7. Сканируется 5-камерная позиция сердца и записывается трехмерный видеоклип, синхронизированный с ЭКГ. Затем видеоклип был выведен на монитор аппарата и включен программный модуль HeartModel, который построил четырехмерную объемную модель левых камер сердца - левого предсердия и левого желудочка с учетом его выводного отдела. Ручной коррекции контуров не потребовалось. В результате измерений расчетный объем ЛЖ составил 130 мл, а левого предсердия - 95 мл. Индекс ремоделирования объемов составил 1,36 (ИРО=Vволж/Vлп=130/95=1,36).

Значение ИРО по классификации типов патологического ремоделирования соответствует 1-му типу (благоприятному), который показывает, что в результате нарушения внутрисердечной гемодинамики отмечается умеренно выраженный процесс патологического ремоделирования сердечных камер и на данный момент порок митрального клапана в хирургической коррекции не нуждается. Длительность диагностики 1 мин.

Для сравнения результатов диагностики исследование проведено также способом-прототипом. В положении лежа на левом боку в апикальном доступе установили кардиологический трансторакальный датчик 2,5 МГц без матричных функций ультразвукового аппарата с базовой кардиологической программой. На стоп-кадре апикальной 4-камерной позиции сердца в фазу диастолы трассированием определена планиметрическая площадь ЛП, которая составила 23,3 см², а поперечный размер на уровне средней трети полости - 4,2 см. Расчетный объем ЛП, полученный при произведении поперечного размера ЛП и его планиметрической площади, составил 97,9 см³. Конечный диастолический объем ЛЖ по методу Simpson составил 122 мл. Индекс ремоделирования объемов рассчитывали по следующей формуле:

ИРО=V_sp/S×L=122/23,3×4,2=122/97,9=1,24.

Таким образом, по методу, представленному в прототипе, ИРО у данного пациента составил 1,24, а для его определения потребовалось 15 мин.

Согласно классификации типов патологического ремоделирования при приобретенных пороках митрального клапана величина ИРО, полученная аналоговым методом, относится к 1-му типу патологического ремоделирования.

Значение ИРО, полученное обоими способами, показывает, что пациентке Р. на данный момент не показана хирургическая коррекция порока.

Разница в числовых значениях ИРО, полученного патентуемым способом и способом-прототипом, составила 0,12, что обусловлено разницей в объемах левого желудочка сердца. Трассирование внутреннего контура желудочка в программе HeartModel полностью автоматизировано и в значение объема ЛЖ было включено значение объема его выводного отдела, поэтому он оказался больше на 8 мл, чем при измерении способом-прототипом.

Значения ИРО сочли вполне достоверными и при отсутствии клинических проявлений хирургическое вмешательство было отложено. Пациентка осталась на консервативном лечении под динамическим наблюдением. Разница в длительности исследования, проведенного патентуемым и способом-прототипом, составила более 14 мин.

Клинический пример 2. Пациент Д., 56 лет, с ревматическим пороком митрального клапана - стеноз с недостаточностью 3-4 ст. и пароксизмальной формой мерцательной аритмии.

Исследование проводили на ультразвуковом аппарате Philips Epiq 7 матричным фазированным трансторакальным датчиком Х5-1. В положении лежа на левом боку в апикальном доступе сканирована 5-камерная позиция сердца и записан трехмерный видеоклип, синхронизированный с ЭКГ. Затем видеоклип был выведен на монитор аппарата и включен программный модуль HeartModel, который в течение 7 секунд автоматически построил четырехмерную объемную модель левых камер сердца с расчетом объемов ЛП и ЛЖ с учетом его выводного отдела в обе фазы сердечного цикла. Выраженная деформация ЛП у данного пациента потребовала ручной коррекции его контуров, на что потребовалось еще 30 секунд. В результате объем ЛЖ составил 140 мл, а расчетный объем ЛП - 220,3 мл.

Показатель ИРО, определенный предлагаемым способом, у пациента Д. составил 0,63 (ИРО=Vволж/Vлп=140/220,3=0,63). В общей сложности на исследование потребовалось 37 секунд.

Для сравнения результатов диагностики исследование проведено также способом-прототипом. В положении лежа на левом боку в апикальном доступе установили кардиологический трансторакальный датчик 2,5 МГц ультразвукового аппарата с базовой кардиологической программой. На стоп-кадре апикальной 4-камерной позиции сердца в фазу диастолы трассированием определены планиметрическая площадь ЛП, которая составила 37,5 см², и линейный поперечный размер полости на уровне средней трети - 5,2 см. В результате произведение площади ЛП на его поперечный размер показало расчетный объем ЛП 195 см². Затем трассировали внутренний контур ЛЖ и по методу Simpson рассчитывали его КДО, который составил 130 мл, без учета объема выводного отдела. Разница с предлагаемым способом составила 10 мл, которые пришлись на ВОЛЖ.

Показатель ИРО, определенный по способу-прототипу, у данного пациента составил 0,67 (ИРО=V_sp/S×L_l=130/37,5×5,2=130/195=0,67).

По классификации типов патологического ремоделирования, такая величина ИРО соответствует 2-му типу патологического ремоделирования. Разница между величиной ИРО, полученной предлагаемым способом, и аналогом составила всего 0,04. Длительность обследования - около 15 мин.

Полученный результат позволил хирургам назначить пациенту Д. операцию в кратчайшие сроки с прогнозированием умеренно благоприятного отдаленного результата.

Таким образом, разработанный способ не требует дополнительных измерений для расчета объемов полостей сердца. Объемы рассчитываются автоматически в течение 5-7 секунд по трехмерному изображению левых камер сердца, и формула расчета ИРО значительно упрощается. Тем самым повышается точность определения величины объема ЛЖ и, соответственно, ИРО при значительном сокращении времени диагностического исследования.

Способ определения индекса ремоделирования объемов левых камер сердца при приобретенных пороках митрального клапана у взрослых, который заключается в проведении трансторакальной эхокардиографии из апикального доступа с регистрацией изображения сердца синхронно с электрокардиограммой, выделении полостей левого предсердия и левого желудочка и измерении их объемов, отличающийся тем, что трехмерное изображение сердца регистрируют в 5-камерной позиции, строят объемную четырехмерную модель левого желудочка и левого предсердия в фазу систолы и в фазу диастолы, при этом на обоих изображениях дополнительно выделяют внутренние контуры выводного отдела левого желудочка, определяют его объем, а индекс ремоделирования объемов (ИРО) определяют по формуле ИРО=Vволж/Vлп, где Vволж - суммарный объем левого желудочка и его выводного отдела, Vлп - объем левого предсердия.