Ключевые слова: тромбоэмболия легочной артерии, диагностика, двухмерная эхокардио- графия, правый желудочек, геометрический центр желудочка

Морфо-функциональные изменения сердца при тромбоэмболии легочной артерии (ТЭЛА) являются следствием острой обструкции легочного сосудистого русла тромботическими массами и резкой перегрузки правого желудочка (ПЖ) давлением. Нарушения геометрии и кинетики ПЖ носят специфический характер и могут рассматриваться как диагностические признаки ТЭЛА.

Цель исследования – изучить особенности перемещения геометрического центра правого желудочка, как отражения его острого ремоделирования при тромбоэмболии легочной артерии, путем использования оригинальной методики обработки ультразвуковых изображений.

Материал и методы

Обследованы 40 пациентов с массивной и субмассивной формами ТЭЛА (мужчин было 18, женщин – 22), в возрасте 26–64 лет, которым проводили ультразвуковое исследование сердца по общепринятой методике с одновременной регистрацией ритмограммы. В группу контроля вошли 33 здоровых лица, которым проводили двухмерную эхокардиографию. Группы были сопоставимы по возрасту и полу.

Геометрический центр ПЖ и его смещение в процессе сокращений сердца определяли из 4-камерной верхушечной позиции сердца.

Для этого регистрировали три последовательных кардиоцикла, каждый из которых записывали в режиме кинопетли и разбивали на кадры. Проводили покадровую компьютерную обработку полученных эхокардиограмм с использованием разработанной нами методики вторичной обработки ультразвукового изображения [4]. По внутреннему контуру ПЖ (на границе кровь–эндокард) ставили ряд точечных меток (15–20); по заданным точкам с использованием модифицированного метода сплайн-интерполяции [6] строили замкнутую кривую, приблизительно описывающую контур ПЖ, которая служила основой для применения адаптивного алгоритма выделения контуров и границ [8] как априорная информация о форме и размерах выделяемого объекта (рис. 1). Эту процедуру повторяли для каждого кадра в кардиоцикле, вычислением геометрического центра оконтуренной фигуры, координаты которого заносились в массив данных. По данным из массива с использованием сплайн-интерполяции строилась кривая перемещения геометрического центра ПЖ в течение одного полного кардиоцикла (годограф) [7]. В результате анализа полученных кривых были построены “эталонные” годографы для ПЖ здоровых лиц и больных с ТЭЛА.
 

1	2
3	4
5	6

 Рис. 1.  Динамика сокращения правого желудочка в течение одного кардиоцикла в норме (6 кадров ультразвукового изображения сердца, эквидистантно расположенных в кардиоцикле, на которых выделены контуры правого желудочка).

Результаты и их обсуждение

Двухмерная эхокардиография – высокочувствительный метод неинвазивной диагностики ТЭЛА. Ультразвуковые критерии ТЭЛА позволяют определить степень тяжести обструкции легочного русла, а также проводить мониторинг внутрисердечной гемодинамики на фоне терапии. Эхокардиографическими признаками острой перегрузки правых отделов сердца и легочной гипертензии являются: отношение времени ускорения легочного кровотока к общей длительности легочного кровотока (АсТ/ЕТ) меньше 0,36 (среднее артериальное давление в легочной артерии более 24,6 мм рт. ст.), увеличение переднезаднего диастолического размера ПЖ, измеренного в парастернальной позиции по длинной оси, на 2,9 см и более, дилатация ствола легочной артерии 3,0 см и более, отношения медиально-латеральных размеров правого и левого желудочков больше 1 [2, 6]. Острое ремоделирование ПЖ вследствие возросшей постнагрузки вызывает нарушение кинетики межжелудочковой перегородки и сократительной функции миокарда желудочков в целом.

В условиях нормальной атриовентрикулярной проводимости почти непосредственно после окончания систолы предсердий наступает систола желудочков. В эту фазу кардиоцикла верхушка сердца почти не изменяет положения, в то время как основание опускается вниз. В роли фиксированной опоры для осуществления укорочения мышц во время систолы выступают фиброзное кольцо, а также межжелудочковая перегородка, которая имеет сравнительно большую толщину, расположена практически в центре желудочковой мускулатуры и очень мало укорачивается в период сокращения. Форма и положение сердца изменяются в течение обеих фаз систолы (как в фазу напряжения, так и в фазу изгнания). В фазу напряжения наблюдают укорочение оси “основание–верхушка” в результате уменьшения длины волокон перегородки, а также постепенное смещение атриовентрикулярных колец вниз вследствие сокращения папиллярных мышц, что способствует началу быстрого и мощного изгнания крови в магистральные сосуды (аорту и легочную артерию). Выброс крови из ПЖ в фазу изгнания происходитв результате укорочения свободной стенки ПЖ, движения ее по направлению к межжелудочковой перегородке и смещения к верхушке сердца кольца трехстворчатого клапана; большую роль в этом процессе играет сокращение межжелудочковой перегородки. Изгнание крови из левого желудочка наступает в результате уменьшения диаметра его полости, а также укорочения длинной оси сердца. Во время всей фазы изгнания благодаря постепенному смещению вниз основания сердца и атриовентрикулярного кольца увеличивается объем предсердий. Уменьшается внутрипредсердное давление и создается благоприятная почва для поступления в них крови из полых и легочных вен [1, 5].

На рис. 2 представлены “эталонные” кривые (годографы) перемещения геометрического центра ПЖ в группе здоровых лиц и у пациентов с ТЭЛА.
 

а)	б)
в)	г)

Рис. 2. Примеры годографов геометрического центра правого желудочка в норме и при ТЭЛА: а) годограф геометрического центра ПЖ в норме; б) годограф геометрического центра ПЖ при ТЭЛА; в) полиномиальные тренды годографов ПЖ в норме; г) полиномиальные тренды годографов ПЖ при ТЭЛА.

Теоретически годограф представляет собой гладкую замкнутую кривую, однако под влиянием внешних физических воздействий (дыхательные движения, перемещения ультразвукового датчика) на годографе наблюдают сорные выбросы, и начало кривой не совпадает с ее окончанием. Данные артефакты не оказывают существенного влияния на процесс обработки результатов. Для устранения сорных выбросов годограф может быть заменен его полиномиальным трендом (рис. 2 в, г).

На рис. 3 представлены “эталонные” эхокардиограммы здорового человека и больного с ТЭЛА с оконтуренными ПЖ в систолу и диастолу, полученные из 4-камерной верхушечной позиции. Стрелками обозначены векторы перемещения геометрических центров желудочков за одно сокращение сердца.
 

а)

б)

 
Рис. 3. Смещение контуров и геометрических центров правого желудочка в течение одного кардиоцикла: а) в норме; б) при ТЭЛА.

В обоих случаях вектор смещения центра ПЖ (диастола–систола–диастола) направлен от базальных отделов желудочка к верхушке, что согласуется с данными литературы, описанными выше. Между тем при ТЭЛА амплитуда вектора смещения геометрического центра намного ниже амплитуды его смещения в норме. Это можно объяснить нарушением кинетики межжелудочковой перегородки, которая является важной составляющей нормального сокращения желудочка [1]. При ТЭЛА, вследствие резкого повышения внутрижелудочкового давления, наблюдают феномен “выравнивания” межжелудочковой перегородки, а подчас и парадоксального движения. Кроме того, причиной кинетических расстройств функции ПЖ при ТЭЛА являются острые дистрофические и деструктивные изменения кардиомиоцитов и ишемия миокарда ПЖ [3, 10].

Выводы

1. При тромбоэмболии легочной артерии отмечают нарушение смещения геометрического центра правого желудочка, что можно рассматривать как диагностический признак этой патологии.
2. Вектор перемещения геометрического центра правого желудочка в течение одного кардиоцикла направлен от базальных отделов желудочка к его верхушке, однако амплитуда вектора существенно ниже нормы, что является отражением снижения сократительной функции ремоделированного правого желудочка при тромбоэмболии легочной артерии.
3. Адаптивный метод выделения контуров и границ может быть использован в качестве метода обработки ультразвуковых изображений для построения кривых (годографов) перемещения геометрических центров камер сердца.

1. Долабчян З.Л. Основы клинической электрофизиологии и биофизики сердца: Введение к клинической электромеханокардиологии – М.: Медицина, 1968. – 475 с.
2. Крахмалова E.O. Ультразвуковые критерии тяжести тромбоэмболии легочной артерии // Врачеб. практика. – 2002. – № 4. – С. 56-60.
3. Крахмалова Е.О., Бойко В.В., Харченко А.В., Авдосьев Ю.В. Ишемия правого желудочка: возможности выявления методомдвухмерной эхокардиографии // Укр. кардіол. журн. – 2002. – № 5. – С. 79-82.
4. Крахмалова E.O., Криворучко И.А., Харченко А.В. Повышение качества диагностики венозной тромбоэмболии путем использования оригинального метода вторичной обработки ультразвуковых изображений // Харьковская хирургическая школа. – 2002. – № 2 (3). – С. 26-27.
5. Морман Д., Хеллер Л. Физиология сердечно-сосудистой системы – СПб: “Питер”, 2000. – 250 с.
6. Савельев В.С., Яблоков Е.Г., Кириенко А.И. Массивная эмболия легочных артерий. – М.: “Медицина”, 1990. – 336 с.
7. Спосіб діагностики серцево-судинних захворювань / В.В. Бойко, І.А. Криворучко, О.О. Крахмалова, В.Г. Малюк, О.В. Харченко. Пат. № 63155А, Україна, МПК 7 А61В8/00. – № 2003020979. Заявл. 04.02.2003., Опубл. 15.01.2004 // Бюл. № 1. – С. 4.
8. Харченко А.В. Выделение контуров размытых изображений с использованием полиномиальной интерполяции // Проблемы бионики. – Х.: ХНУРЭ, 2001. – Вып. 55. – С. 78-79.
9. Харченко А.В. Локально-адаптивная фильтрация изображений с размытыми границами // Материалы третьей международной научно-технической конференции “Проблемы информатики и моделирования”. – Х.: НАНУ, НТУ “ХПУ”, 2003. – С. 10.
10. Goldhaber S.Z. Clinical overview of venous thromboembolism // Vasc. Med. – 1998. – Vol. 3. – № 1. – P. 35-40.

Method of detection of right ventricular motion abnormalities in pulmonary embolism

Е.О. Krakhmalova

In work the features of moving of the geometrical centre of right ventricle, as reflection of its acute remodeling are investigated in patients with pulmonary embolism by means of original technique of processing of ultrasound images. Two-dimensional echocardiography was carried out in 40 patients with pulmonary embolism and in 33 healthy patients of the control group. Definition of the geometrical centre of right ventricle and its displacement was carried out from the apical 4-chamber view with computer processing of three consecutive cardiac cycles. Through method of spline interpolation we built a curve of moving of the geometrical centre of right ventricle during one complete cardiac cycle (the godograph). It was established that godographs of right ventricle for pulmonary embolism differ from normal parameters. The amplitude of vector of displacement of the geometrical centre in patients with pulmonary embolism is much lower than amplitude of its displacement in healthy persons. This may be explained by infringement of interventricular septum motion, dystrophic and destructive changes of right ventricular cardiomyocytes.