Векторэлектрокардиографический маркер увеличения правого желудочка и его изменения на вдохе у больных прекапиллярной легочной гипертензией

Введение

Легочная гипертензия (ЛГ) – патофизиологическое состояние, характеризующееся повышением среднего давления в легочной артерии (больше 20 мм рт. ст. в покое), и приводящее в конечном счете к развитию правожелудочковой сердечной недостаточности и преждевременной гибели пациентов.

ЛГ является одной из важных проблем здравоохранения, встречаясь примерно у 1% населения, а среди лиц старше 65 лет – до 10% [1]. Хотя распространенность различных клинических групп ЛГ существенно различается, в любом случае прогрессирование ЛГ бывает связано с ухудшением клинического состояния больного и повышенной смертностью.

В связи с отсутствием патогномоничных симптомов, диагностика ЛГ обычно требует мультидисциплинарного подхода. Алгоритм обследования пациентов с симптомами, вызывающими подозрение на наличие ЛГ, включает первичное обследование по месту жительства врачом общей практики или терапевтом (в ряде случаев – кардиологом, пульмонологом, ревматологом) и последующий отбор пациентов для специализированного обследования в экспертном центре [1].

Своевременная диагностика ЛГ имеет очень важное значение с точки зрения прогноза течения заболевания. Вместе с тем, по данным российского регистра, медиана времени от дебюта симптомов до подтверждения диагноза легочной артериальной гипертензии составляла 53 месяца, а у пациентов с хронической тромбоэмболической ЛГ (ХТЭЛГ) – 14 месяцев. При этом на момент постановки диагноза 71% пациентов с легочной артериальной гипертензией и 77% пациентов с ХТЭЛГ имели III-IV функциональный класс по классификации ВОЗ, что ограничивало возможности их успешного лечения [2].

Регистрация электрокардиограммы (ЭКГ) рекомендуется всем пациентам с ЛГ как при первичном обследовании, так и в процессе динамического наблюдения. Повышение диагностических возможностей этого доступного, минимально зависящего от квалификации оператора метода, может способствовать более своевременному выявлению больных с ЛГ.

Широкое внедрение в практику ЭКГ цифровых методов обработки сигналов обеспечивает возможность использования вычислительной векторэлектрокардиографии (вЭКГ) как для визуализации сигналов ЭКГ, так и для расчета разнообразных показателей.

Еще одним направлением потенциального повышения точности диагностики ЛГ является использование функциональных проб с увеличением притока крови к правым отделам сердца. В качестве простейшей из таких проб может рассматриваться регистрация ЭКГ с задержкой дыхания на высоте глубокого вдоха.

Целью данной работы было оценить показатель вЭКГ, отражающий увеличение правого желудочка, у больных прекапиллярной ЛГ как при спокойном дыхании, так и во время глубокого вдоха и сопоставить полученные данные с данными эхокардиографического исследования (ЭхоКГ), характеризующими структурно-функциональное состояние сердца.

Материалы и методы

В исследование были включены 80 больных прекапиллярной ЛГ: 40 пациентов с идиопатической ЛГ (ИЛГ) в возрасте 43,5 [32; 53] лет и 40 пациентов с ХТЭЛГ в возрасте 50,5 [41; 58] лет. Диагноз был установлен на основании комплексного клинико-инструментального обследования. На момент включения в исследование пациенты как минимум, в течение 24 часов, не получали медикаментозной терапии, за исключением антикоагулянтов.

Электрокардиография

ЭКГ регистрировались с помощью модульной системы для регистрации и дистанционной передачи ЭКГ «EASY ECG» (ООО «АТЕС МЕДИКА софт», Россия) в положении пациента лежа на спине сначала на свободном дыхании и затем после команды «Сделать глубокий вдох и задержать дыхание». Продолжительность каждой записи составляла 10 секунд, частота дискретизации – 500 Гц, разрешение по амплитуде приблизительно 0,5 мкВ/разряд. Ортогональные отведения X, Y, Z вЭКГ (система отведений МакФи-Парунгао) формировались из ЭКГ автоматически средствами программного обеспечения с помощью специальных линейных преобразований. Программное обеспечение также позволяло получить усредненный кардиокомплекс 10-ти секундной записи и провести все необходимые измерения.

Из показателей вЭКГ в данной работе мы изучали долю площади петли QRS в правых квадрантах горизонтальной плоскости от общей площади петли QRS в горизонтальной плоскости, выраженную в процентах (%SQRSxz).

Площадь петли QRS вычислялась как сумма площадей треугольников, образованных двумя соседними, исходящими из начальной точки петли QRS моментными векторами. Площадь петли QRS в горизонтальной плоскости представляет собой площадь проекции пространственной петли QRS на горизонтальную плоскость, образованную осями отведений X и Z.

Площадь петли QRS правых квадрантах (то есть, в отрицательной полуплоскости горизонтальной плоскости) измерялась как площадь петли QRS в плоскости XZ при X<0.

Эхокардиография

Трансторакальная ЭхоКГ проводилась на приборе Vivid E9 (GE Healthcare, США) с использованием датчика M5S-D в соответствии с рекомендациями по эхокардиографической оценке камер сердца у взрослых [3, 4].

Диастолический индекс эксцентричности левого желудочка (ИЭ) рассчитывался как соотношение переднезаднего и септолатерального размеров левого желудочка (ЛЖ) в парастернальной проекции по короткой оси на уровне папиллярных мышц.

Для оценки систолической функции правого желудочка (ПЖ) использовались систолическая экскурсия кольца трикуспидального клапана (TAPSE) и фракционное изменение площади (FAC).

Систолическое давление в легочной артерии (СДЛА) определялось как сумма максимального систолического градиента на трикуспидальном клапане и давления в правом предсердии (ПП). Для оценки давления в ПП использовался диаметр нижней полой вены и ее коллабирование на вдохе. Среднее давление в легочной артерии (срДЛА) определялось как сумма среднего систолического градиента на трикуспидальном клапане и давления в ПП. Расчет диастолического давления в легочной артерии (ДДЛА) проводился по формуле: ДДЛА=(3срДЛА−СДЛА)/2. Для расчета давления заклинивания легочной артерии (ДЗЛА) использовалась формула Nagueh: Д3ЛА=1,24×Е/E’+1,9, где E – максимальная скорость раннего диастолического наполнения левого желудочка при импульсно-волновой допплерографии, E’ – максимальная скорость раннего диастолического смещения латерального сегмента кольца митрального клапана при тканевой миокардиальной допплерографии.

Легочное сосудистое сопротивление (ЛСС) вычислялось по формуле ЛСС=пиковая скорость на трикуспидальном клапане/VTI)×10+0,16, где VTI – интеграл линейной скорости кровотока в выходном тракте ПЖ.

В качестве индекса сопряжения ПЖ-ЛА вычислялось соотношение TAPSE/СДЛА, отражающее сократительную реакцию ПЖ на постнагрузку.

Фракцию выброса левого желудочка (ФВ ЛЖ) рассчитывали по методу Симпсона из апикальной 4- и 2-камерной позиции. Для расчета ударного объема (УО) использовалась формула: УО=πr²×VTI, где r – радиус (1/2 диаметра) выходного тракта ЛЖ, VTI – интеграл линейной скорости кровотока в выходном тракте ЛЖ. Сердечный выброс (СВ) рассчитывался путем умножения УО на частоту сердечных сокращений.

Для оценки диастолической функции правого желудочка использовалось отношение скоростей раннего и позднего диастолического наполнения (E/A), скорость раннего диастолического смещения кольца трикуспидального клапана по данным тканевой миокардиальной допплерографии (E’) и отношение E/E’.

Статистический анализ

Статистический анализ данных проводился с помощью программного обеспечения MedCalc (MedCalc Software BVBA, Бельгия).

Соответствие нормальному распределению количественных переменных оценивалось с помощью критерия Шапиро-Уилка (при числе переменных менее 50) или критерия Колмогорова-Смирнова (при числе переменных более 50).

Непрерывные переменные в зависимости от типа распределения представлены либо в виде средних арифметических величин и стандартных отклонений, либо в виде медианы и межквартильного размаха; качественные переменные – в виде абсолютных значений и процентных долей. Для оценки различий двух независимых количественных переменных использовались непарный t-тест Стьюдента или критерий Манна–Уитни, для сравнения зависимых количественных переменных – парный тест Стьюдента или критерий Вилкоксона. Для сравнения качественных переменных использовались точный критерий Фишера и метод хи-квадрат. Корреляционные связи между количественными показателями оценивались с помощью коэффициента корреляции Пирсона или коэффициента ранговой корреляции Спирмена. За уровень статистической значимости принимали p<0,05.

Результаты

В данное исследование были включены пациенты с прекапиллярной ЛГ, преимущественно II-III функционального класса по классификации ВОЗ, у которых по данным ЭхоКГ отмечались дилатация правых отделов сердца, гипертрофия правого желудочка с нарушением его систолической и диастолической функции; более чем у 40% пациентов имелся перикардиальный выпот.

Значения %SQRSxz при свободном дыхании составили 49±23%, на вдохе – 55±23% (р<0,0001). Разница между %SQRSxz при свободном дыхании и на вдохе в группе в целом составила 6±8%, при этом у 58 (72,5%) пациентов во время глубокого вдоха происходило увеличение %SQRSxz, у 18 (22,5%) уменьшение, у 4 (5%) пациентов %SQRSxz не изменялась.

Значения эхокардиографических показателей в изученной группе и их коэффициенты корреляции с %SQRSxz и с разницей %SQRSxz в покое и на вдохе представлены в таблице 1.

Примечание/Note: представлены среднее значение ± стандартное отклонение или медиана и межквартильный размах (arithmetic mean ± standard deviation or median and interquartile range (IQR)); коэффициент корреляции и его значимость (correlation coefficient and its significance)

S ПП – площадь правого предсердия (S RA – area of the right atrium;); ВТПЖ – выходной тракт правого желудочка (RVOT – right ventricular outflow tract); БРПЖ – базальный размер правого желудочка (RV BD – right ventricle basal dimension); ТПС ПЖ – толщина передней стенки правого желудочка (RV AWT – right ventricle anterior wall thickness); ЛА – легочная артерия (PA – pulmonary artery); КДР ЛЖ – конечный диастолический размер левого желудочка (LV EDD – end diastolic dimension of the left ventricle); ИЭ – диастолический индекс эксцентричности (IE – diastolic eccentricity index); FAC – фракционное изменение площади правого желудочка (FAC – fractional area change of the right ventricle); TAPSE – систолическая экскурсия кольца трикуспидального клапана (TAPSE – tricuspid annular plane systolic excursion); ФВ ЛЖ – фракция выброса левого желудочка (LVEF – left ventricular ejection fraction;); УО ЛЖ – ударный объем левого желудочка (LVSV – left ventricular stroke volume); СВ – сердечный выброс (CO – cardiac output); Е – пиковая скорость в фазу раннего диастолического наполнения (E – peak velocity in the early diastolic filling phase); А – пиковая скорость в фазу позднего диастолического наполнения (A – peak velocity in the late diastolic filling phase); ТК – трикуспидальный клапан (TV – tricuspid valve); E'тк – скорость раннего диастолического смещения латерального сегмента кольца трикуспидального клапана по данным тканевой миокардиальной допплерографии (E'tk – the speed of early diastolic displacement of the lateral segment of the tricuspid valve annulus according to tissue myocardial Doppler); СДЛА – систолическое давление в легочной артерии (PASP – pulmonary artery systolic pressure); срДЛА – среднее давление в легочной артерии (mPAP – mean pulmonary artery pressure); ДДЛА – диастолическое давление в легочной артерии (PADP – pulmonary artery diastolic pressure); ДЗЛА – давление заклинивания легочной артерии (PAWP – pulmonary artery wedge pressure); ДПП – давление в правом предсердии (RAP – right atrium pressure); ЛСС – легочное сосудистое сопротивление (PVR – pulmonary vascular resistance); %SQRSxz – доля площади петли QRS в правых квадрантах горизонтальной плоскости от общей площади петли QRS в горизонтальной плоскости (%SQRSxz – the proportion of the QRS loop area in the right quadrants of the horizontal plane from the total area of the QRS loop in the horizontal plane)

Таким образом, были обнаружены умеренные прямые корреляции %SQRSxz с площадью правого предсердия, размерами и толщиной передней стенки правого желудочка, индексом эксцентричности, СДЛА, срДЛА и ЛСС, а также умеренные обратные корреляции %SQRSxz с показателями систолической функции правого желудочка, ударным объемом и сердечным выбросом. Разница %SQRSxz в покое и на вдохе имела обратные корреляции с срДЛА, ДДЛА и E/E'тк.

Значения эхокардиографических показателей в группах с увеличением %SQRSxz на вдохе и уменьшением или отсутствием изменений %SQRSxz на вдохе представлены в таблице 2.

Примечание/Note: представлены среднее значение ± стандартное отклонение или медиана и межквартильный размах (arithmetic mean ± standard deviation or median and interquartile range (IQR))

ФК – функциональный класс (FC – functional class); S ПП – площадь правого предсердия (S RA – area of the right atrium); ВТПЖ – выходной тракт правого желудочка (RVOT – right ventricular outflow tract); БРПЖ – базальный размер правого желудочка (RV BD – right ventricle basal dimension); ТПС ПЖ – толщина передней стенки правого желудочка (RV AWT – right ventricle anterior wall thickness); ЛА – легочная артерия (PA – pulmonary artery); КДР ЛЖ – конечный диастолический размер левого желудочка (LV EDD – end diastolic dimension of the left ventricle); ИЭ – диастолический индекс эксцентричности (IE – diastolic eccentricity index); FAC – фракционное изменение площади правого желудочка (FAC – fractional area change of the right ventricle); TAPSE – систолическая экскурсия кольца трикуспидального клапана (TAPSE – tricuspid annular plane systolic excursion); ФВ ЛЖ – фракция выброса левого желудочка (LVEF – left ventricular ejection fraction); УО ЛЖ – ударный объем левого желудочка (LVSV – left ventricular stroke volume); СВ – сердечный выброс (CO – cardiac output); Е – пиковая скорость в фазу раннего диастолического наполнения (E – peak velocity in the early diastolic filling phase); А – пиковая скорость в фазу позднего диастолического наполнения (A – peak velocity in the late diastolic filling phase); ТК – трикуспидальный клапан (TV – tricuspid valve); E'тк – скорость раннего диастолического смещения латерального сегмента кольца трикуспидального клапана по данным тканевой миокардиальной допплерографии (E'tk – the speed of early diastolic displacement of the lateral segment of the tricuspid valve annulus according to tissue myocardial Doppler); СДЛА – систолическое давление в легочной артерии (PASP – pulmonary artery systolic pressure); срДЛА – среднее давление в легочной артерии (mPAP – mean pulmonary artery pressure); ДДЛА – диастолическое давление в легочной артерии (PADP – pulmonary artery diastolic pressure); ДЗЛА – давление заклинивания легочной артерии (PAWP – pulmonary artery wedge pressure); ДПП – давление в правом предсердии (RAP – right atrium pressure); ЛСС – легочное сосудистое сопротивление (PVR – pulmonary vascular resistance); %SQRSxz – доля площади петли QRS в правых квадрантах горизонтальной плоскости от общей площади петли QRS в горизонтальной плоскости (%SQRSxz – the proportion of the QRS loop area in the right quadrants of the horizontal plane from the total area of the QRS loop in the horizontal plane)

У большинства пациентов (72,5%) на вдохе происходило увеличение %SQRSxz. При этом группа пациентов с уменьшением или отсутствием изменений %SQRSxz на вдохе характеризовалась более высокими значениями толщины передней стенки правого желудочка, индекса эксцентричности, давления в легочной артерии и ЛСС; более выраженными нарушениями систолической и диастолической функции правого желудочка. У них также чаще присутствовали выраженная трикуспидальная недостаточность и перикардиальный выпот.

Клинические примеры.

На рисунке 1 представлены вЭКГ в покое и на вдохе больной 43 лет с диагнозом: ИЛГ. Функциональный класс IV (ВОЗ).

При ЭхоКГ выявляется дилатация правых камер сердца, расширение ствола и ветвей легочной артерии. Гипертрофия миокарда правого желудочка (ТПСПЖ 7 мм). Высокая легочная гипертензия (СДЛА 100 мм рт. ст.). Относительная недостаточность трикуспидального клапана 3 степени. Признаки значительного повышения центрального венозного давления. Нарушение систолической (FAC 19%, TAPSE 11 мм) и диастолической (e’ 5 см/с, E/e’ 12,4) функции правого желудочка. Площадь правого предсердия 42 см², имеется перикардиальный выпот, TAPSE/СДЛА 0,11 мм/мм рт. ст.

Рисунок 1. вЭКГ в горизонтальной плоскости в покое (А) и на вдохе (Б) больной 43 лет с диагнозом: ИЛГ. Функциональный класс IV (ВОЗ). %SQRSxz в покое 56%, на вдохе 51% [составлено авторами]

Figure 1. VEKG in the horizontal plane at rest (A) and during inspiration (B) of a 43-year-old patient with a diagnosis of idiopathic pulmonary hypertension. Functional class IV (WHO). %SQRSxz at rest 56%, during inspiration 51% [compiled by the authors]

На рисунке 2 представлены вЭКГ в покое и на вдохе больной 45 лет с диагнозом: ИЛГ. Функциональный класс II (ВОЗ).

При ЭхоКГ расширение полости правого желудочка, ствола и ветвей легочной артерии. Гипертрофия миокарда правого желудочка (ТПСПЖ 5 мм). Легочная гипертензия (СДЛА 53 мм рт. ст.). Нарушение систолической функции правого желудочка (FAC 30%, TAPSE 15 мм). Нижняя полая вена не расширена, удовлетворительно коллабирует на вдохе. Площадь правого предсердия 16 см², перикардиального выпота нет, TAPSE/СДЛА 0,28 мм/мм рт. ст.

Рисунок 2. вЭКГ в горизонтальной плоскости в покое (А) и на вдохе (Б) больной 45 лет с диагнозом: ИЛГ. Функциональный класс II (ВОЗ). %SQRSxz в покое 21%, на вдохе 47% [составлено авторами]

Figure 2. VEKG in the horizontal plane at rest (A) and during inspiration (B) of a 45-year-old patient with a diagnosis of idiopathic pulmonary hypertension. Functional class II (WHO). %SQRSxz at rest 21%, during inspiration 47% [compiled by the authors]

Обсуждение

%SQRSxz – это один из традиционных векторкардиографических показателей, позволяющих с высокой эффективностью диагностировать увеличение правого желудочка у больных ЛГ. При анализе данных 116 больных легочной артериальной гипертензией и 140 больных ИБС и артериальной гипертонией с низкой вероятностью наличия ЛГ по данным ЭхоКГ этот показатель (с пороговым значением >20%) обладал чувствительностью 87% и специфичностью 96% [5].

В нашей группе значения %SQRSxz составили в среднем 49±23%. При этом были выявлены умеренные прямые корреляции этого показателя с площадью правого предсердия, размерами и толщиной передней стенки правого желудочка, индексом эксцентричности, СДЛА, срДЛА и ЛСС, а также обратные корреляции с показателями систолической функции правого желудочка, ударным объемом и сердечным выбросом. По-видимому, %SQRSxz у больных ЛГ позволяет не только выявлять увеличение правого желудочка, но и в какой-то мере оценивать его тяжесть.

Глубокий вдох вызывает множество физиологических эффектов, которые могут приводить к различным изменениям ЭКГ и вЭКГ [6]. Одним из наиболее часто упоминаемых изменений ЭКГ во время глубокого вдоха является смещение электрической оси сердца вправо от исходного положения.

У больных ИЛГ и ХТЭЛГ были выявлены разные варианты изменений электрической оси сердца на вдохе [7]. Пациенты, у которых электрическая ось сердца на вдохе смещалась влево от исходной по сравнению теми, у которых она смещалась вправо от исходной, характеризовались более высокими значениями легочного сосудистого сопротивления, индекса эксцентричности, а также снижением объемов левого желудочка, ударного объема и сердечного выброса.

В настоящем исследовании нами были выявлены разные варианты изменений %SQRSxz на вдохе у больных с прекапиллярной легочной гипертензией. У большинства пациентов на вдохе происходило увеличение %SQRSxz. Сравнительно небольшая (27,5%) группа пациентов с уменьшением или отсутствием изменений %SQRSxz на вдохе характеризовалась более высокими значениями толщины передней стенки правого желудочка, индекса эксцентричности, давления в легочной артерии и ЛСС; более выраженными нарушениями систолической и диастолической функции правого желудочка; наличием выраженной трикуспидальной недостаточности и перикардиального выпота.

В работах, посвященных изменением векторкардиограмм в зависимости от фаз дыхания, было показано, что при глубоком вдохе в горизонтальной плоскости уменьшается амплитуда векторов QRS, направленных влево, и увеличивается амплитуда векторов, направленных вперед и назад [8]. Предполагается, что эти изменения могут быть обусловлены изменением анатомического положения сердца, электропроводности легких и другими механизмами.

Известно, что у здоровых лиц на вдохе происходит увеличение конечного диастолического, конечного систолического объемов правого желудочка и ударного объема и уменьшение объемов левого желудочка [9]. У пациентов с прекапиллярной ЛГ отсутствие дыхательных колебаний давления в правом предсердии при чрезвенозной катетеризации сердца было связано с низким сердечным индексом, высоким ЛСС, наличием дисфункции правого желудочка и большим числом госпитализаций в течение года по поводу правожелудочковой недостаточности [10].

Наше исследование имеет ряд ограничений. В исследовании использовались ЭКГ, которые регистрировались в рутинной клинической практике в соответствии с современными рекомендациями [11]. Поэтому не использовались какие-либо специальные способы объективизации глубины и скорости вдоха. В данной работе не изучалось, как %SQRSxz изменяется на вдохе в норме. Однако из предыдущих работ известно, что у здоровых лиц значения этого показателя, как правило, равны нулю [5]. В данной работе мы ограничились изучением лишь одного показателя вЭКГ, характеризующего процессы деполяризации желудочков сердца. В дальнейшем представляется перспективным изучение возможностей более комплексной оценки вЭКГ, в частности, показателей, отражающих глобальную электрическую гетерогенность миокарда. Такой подход, очевидно, потребует также использования более совершенных способов обработки данных, в том числе, глубокого машинного обучения.

Заключение

В данной работе мы изучали показатель вЭКГ, отражающий увеличение правого желудочка – долю площади петли QRS в правых квадрантах горизонтальной плоскости (%SQRSxz) у больных прекапиллярной ЛГ (ИЛГ и ХТЭЛГ). Из предыдущих работ известно, что у лиц без ЛГ значения этого показателя редко превышают 20%. Значения %SQRSxz в нашей группе составили 49±23%.

Нами были обнаружены умеренные прямые корреляции %SQRSxz с площадью правого предсердия, размерами и толщиной передней стенки правого желудочка, индексом эксцентричности, СДЛА, срДЛА и ЛСС, а также умеренные обратные корреляции %SQRSxz с показателями систолической функции правого желудочка, ударным объемом и сердечным выбросом. По-видимому, этот показатель у больных ЛГ можно использовать не только для выявления наличия увеличения правого желудочка, но и для оценки его тяжести.

Во время глубокого вдоха у 72,5% пациентов в нашей группе происходило увеличение %SQRSxz, у 22,5% уменьшение, а у 5% пациентов его изменений не наблюдалось. При этом группа пациентов с уменьшением или отсутствием изменений %SQRSxz на вдохе характеризовалась более высокими значениями толщины передней стенки правого желудочка, индекса эксцентричности, давления в легочной артерии и ЛСС; более выраженными нарушениями систолической и диастолической функции правого желудочка; наличием выраженной трикуспидальной недостаточности и перикардиального выпота. Разница %SQRSxz в покое и на вдохе имела обратные корреляции с срДЛА, ДДЛА и E/E'тк.

Полученные результаты позволяют считать перспективными дальнейшие исследования возможностей использования вЭКГ как для выявления, так и для оценки тяжести поражения сердца у больных ЛГ с привлечением современных способов обработки данных, в частности, глубокого машинного обучения.