Содержание к диссертации
Введение 5
Глава 1. Обзор литературы 10
Проблема неоднородности миокарда 10
Функциональная геометрия ЛЖ 13
Пространственная неоднородность сокращения стенок ЛЖ 13
Временная неоднородность сокращения стенок ЛЖ 15
Пространственно-временная неоднородность миокарда ЛЖ в фазу расслабления 18
Региональная неоднородность стенки ЛЖ при патологии 21
Региональная неоднородность миокарда ЛЖ на молекулярно-клеточном уровне 26
Неоднородность миокарда на клеточном уровне 26
Неоднородность миокарда на молекулярном уровне 38
1.5. Резюме 40
Глава 2. Методика 45
Исследуемые группы субъектов 45
Методы получения изображений желудочка 45
Методы обработки изображения 47
2.3.1. Оконтуривание и калибровка 48
2.3.2 Методы вычисления объема и фракции выброса ЛЖ 48
2.4. Региональная кинетика стенок ЛЖ 52
Метод секторов 52
Метод средней линии 56
Метод прямоугольников 59
2.5. Статистическая обработка полученных данных 60
Глава 3. Результаты 62
3.1. Особенности региональной кинетики стенки ЛЖ в норме 62
Пространственная неоднородность региональной кинетики стенки ЛЖ в норме 62
Временная неоднородность региональной кинетики стенки ЛЖ в
норме 66
3.1.3. Количественные характеристики неоднородности индивидуальной
сегментарной кинетики стенки ЛЖ субъекта 70
3.2. Сравнение характеристик пространственно-временной неоднородности
сокращения ЛЖ в норме и при ишемической болезни сердца 16
Пространственная неоднородность региональной кинетики стенки ЛЖ при ишемической болезни сердца. Сравнение с нормой 76
Временная неоднородность региональной кинетики стенки ЛЖ при ишемической болезни сердца. Сравнение с нормой 78
3.4. Анализ индивидуальных данных для пациентов с ишемической болезнью
сердца 80
Диагностический критерий отклонения сегментарной кинетики верхушечной области ЛЖ от нормы 80
Диагностический критерий отклонения коэффициента вариации индивидуальных региональных фракций выброса от нормы 86
Анализ аномального движения стенки ЛЖ в систолу 88
Чувствительность и специфичность показателей региональной функции ЛЖ 90
Сравнение характеристик пространственно-временной неоднородности сокращения ЛЖ до и после оперативного вмешательства 92
Сравнение характеристик пространственно-временной неоднородности сокращения ЛЖ до и после оперативного вмешательства в общей группе больных ИБС 92
Сравнение характеристик пространственно-временной неоднородности сокращения ЛЖ до и после оперативного вмешательства в подгруппе с пониженной функцией верхушечной области ЛЖ 95
Сравнение характеристик пространственно-временной неоднородности сокращения ЛЖ до и после оперативного вмешательства в подгруппе с повышенным коэффициентом вариации индивидуальных фракций выброса ЛЖ 98
Характеристики аномального движения стенки ЛЖ в систолу в группах до и после оперативного вмешательства 100
Обсуждение результатов 102
Выводы 111
Список цитируемых источников 113
Введение к работе
Актуальность исследования
В настоящее время накапливается все больше данных, которые свидетельствуют, что сердечная мышца существенно неоднородна [3]. Эта неоднородность имеет различные масштабы от молекулярного до тканевого уровня. Установлено, что электрофизиологические, механические, биохимические свойства кардиомиоцитов отличаются в субэндокардиальных и субэпикардиальных слоях миокарда [9, 77, 137, 146]. Кроме того, найдено, что эти свойства отличаются в верхушечных и базальных регионах левого желудочка сердца (ЛЖ) [135, 137].
Хотя имеются работы, в которых исследуются на тканевом уровне региональные особенности механической функции стенки ЛЖ в патологии [80, 113, 140], все же до настоящего времени физиологическая и патофизиологическая значимость этих особенностей остается невыясненной. Кроме того, явно недостаточно разработаны количественные показатели региональной механической функции камер сердца.
Актуальность работы состоит в том, чтобы выяснить роль пространственно-временной неоднородности сокращения стенки ЛЖ сердца человека, получить эталонные характеристики неоднородности в норме и разработать количественные показатели ее нарушения у больных ишемической болезнью сердца (ИБС).
Цели и задачи
Цель работы - исследовать и количественно описать региональные особенности движения стенки ЛЖ в норме (контрольной группе без сердечной патологии) и при ИБС, а также выяснить физиологическую и патофизиологическую значимость пространственно-временной неоднородности сокращения стенки ЛЖ.
Для достижения данных целей были поставлены следующие задачи:
1) количественно описать региональную кинетику стенки ЛЖ;
разработать количественные показатели пространственно-временной неоднородности сокращения стенки ЛЖ;
сравнить индексы неоднородности в норме и при ИБС и оценить их диагностическую значимость;
4) оценить вклад нарушения региональной кинетики стенки ЛЖ в
снижение его механической функции.
Методы исследования
Для исследования региональной кинетики стенки ЛЖ использовались изображения ЛЖ, полученные в течение сердечного цикла методом двумерного УЗИ (аппарат Vivid 7 PRO General Electric Co) в 4-х камерной апикальной и модифицированной 2-х камерной позиции с выведением аорты. Эхокардиографические исследования проводились врачом функциональной диагностики высшей категории в Свердловской областной клинической больнице №1 в соответствии с протоколом, одобренным этическим комитетом. Построение контуров полости ЛЖ проводилось штатным дипломированным лаборантом ОКБ№1.
Региональная кинетика стенки ЛЖ исследовалась при помощи метода секторов в стандартном (равные углы секторов [147]) и модифицированном нами (равные площади секторов [6]) вариантах. Для анализа сегментарной кинетики стенки ЛЖ был разработан программный комплекс (USGraph - Ultra Sound Graphics).
Характеристики региональной кинетики стенки ЛЖ в норме были оценены для контрольной группы здоровых людей (п=22), не имеющих сердечной патологии в анамнезе. Группа больных ИБС (п=52) была отобрана среди пациентов, направляемых на операцию стентирования. Все пациенты имели по совокупности клинических данных нормальную или сохраненную фракцию выброса1.
1 Нижний предел клинической нормы для фракции выброса составляет 55%, сохраненной считается фракция выброса, превышающая 40%, когда оперативное вмешательство считается допустимым.
Статистический анализ характеристик региональной механической функции ЛЖ проводился при помощи пакета Statistics, SoftGraph.
Основные положения, выносимые на защиту:
Впервые методом УЗИ установлены количественные закономерности
региональной кинетики стенки ЛЖ, показана существенная пространственно-
временная неоднородность сокращения различных сегментов стенки ЛЖ в
норме и при ИБС, разработаны количественные индексы неоднородности.
Обнаружена особая физиологическая и патофизиологическая роль верхушечных сегментов в механической функции ЛЖ.
Показано, что пространственно-временная неоднородность сокращения стенки ЛЖ является важным фактором, способным модулировать его механическую функцию.
Предложенные нами индексы региональной неоднородности движения
стенки ЛЖ обладают высокой чувствительностью и позволяют выявить
нарушения региональной функции ЛЖ у больных ИБС даже при нормальной
глобальной фракции выброса и при отсутствии визуально выявляемых
аномалий движения стенки.
Научная новизна
Впервые методом УЗИ детально исследована региональная неоднородность механической функции ЛЖ в норме и при ИБС. Полученные данные в сочетании с данными литературы позволили сформулировать положение о сегментарно-модульной морфофункциональной организации стенки ЛЖ. Выявлена особая роль верхушечных сегментов в нарушении механической функции сердца. Найдено, что индексы пространственно-временной неоднородности сокращения стенки ЛЖ являются диагностическими показателями состояния механической функции сердца.
Научная и практическая значимость
Разработан оригинальный программный комплекс для исследования пространственно-временной неоднородности сокращения стенки ЛЖ на базе изображений сердца, полученных методом УЗИ. Установлены закономерности пространственно-временной неоднородности сокращения стенки ЛЖ в норме и при ИБС. Полученные результаты позволяют расширить парадигму механической функции сердца путем включения в нее представлений о роли пространственно-временной неоднородности сокращения стенки ЛЖ в регуляции механической функции сердца. Разработаны количественные индексы для выявления нарушений региональной кинетики стенки ЛЖ. Указанные индексы могут быть использованы для оценки механической функции ЛЖ в возрастной физиологии, физиологии спорта и физиологии труда.
Публикации и апробация работы
Основные положения работы и научные результаты докладывались на четырех научных конференциях: Всероссийской конференции молодых исследователей «Физиология и медицина» (Санкт-Петербург, 2005), XV Международной конференции «Математика. Компьютер. Образование» (Дубна, 2008), IV всероссийской с международным участием Школе-конференции по физиологии кровообращения (Москва, 2008), II Съезде физиологов СНГ (Кишинев, 2008); а также на научных семинарах в Институте иммунологии и физиологии УрО РАН (Екатеринбург), в Свердловской ОКБ №1 (Екатеринбург), в Уральской государственной медицинской академии (Екатеринбург).
По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 6 статей в отечественных и международных рецензируемых журналах (среди них 5 статей из списка, рекомендуемого ВАК), 2 статьи в сборнике научных трудов, а также тезисы докладов в материалах конференций.
Исследования, проведенные в рамках диссертационной работы, поддержаны грантом Программы Президиума РАН «Фундаментальные науки -медицине».
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав (обзора литературы, описания методов исследования, изложения результатов работы), обсуждения результатов, выводов, списка использованной литературы. Объем диссертации 127 страниц, 19 рисунков, 13 таблиц.
Благодарности
Автор считает приятным долгом поблагодарить научного руководителя член-кор. РАН, д.б.н. B.C. Мархасина; коллег: д.ф.-м.н. О.Э. Соловьеву, д.ф.-м.н. Л.Б. Кацнельсона, к.ф.-м.н. Н.А. Викулову, к.ф.-м.н. Т.Б. Сульман, П.В. Коновалова; сотрудников Свердловской областной клинической больницы №1: СВ. Сухареву, к.м.н. Н.Л. Бабак, Л.В. Кардапольцева, Т.А. Варгину.
