Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 11
1.1. Общесоматическая заболеваемость и особенности патологии сердечнососудистой системы у водолазов 11
1.2. Повышенное давление газовой среды как комплекс профессиональных факторов риска патологии системы кровообращения 15
1.3. Исследования влияния профессиональной деятельности водолазов на сердечный ритм и состояние проводящей системы сердца 20
1.4. Влияние повышенного парциального давления кислорода на организм человека как наиболее очевидный патогенетический фактор развития изменений проводящей системы сердца и сократительного миокарда 21
1.5. Изучение состояния коронарного кровообращения водолазов в практике военно-морской медицины 24
1.6. Комплексная оценка особенностей сердечного ритма и коронарного кровотока при военно-врачебной экспертизе водолазов 25
ГЛАВА 2. Методология и методы исследования
2.1. Методология исследования сердечно-сосудистой системы водолазов с различным стажем подводных работ и устойчивостью к профессиональным факторам .27
2.2. Методы исследования
2.2.1. Регламентированные методы оценки сердечного ритма, проводимости и состояния коронарного кровообращения .. 30
2.2.2. Дополнительные методы оценки состояния проводящей системы сердца, сердечного ритма и перфузии миокарда 33
2.3. Методы статистической обработки полученныхрезультатов .50
ГЛАВА 3. Результаты проведенных исследований 51
3.1. Состояние сердечно-сосудистой системы водолазов по результатам регламентированных исследований, проводимых при ВВЭ .51
3.1.1. Результаты оценки состояния проводящей системы сердца и перфузии миокарда по данным регламентированных методов исследования 59
3.2. Результаты дополнительных методов оценки сердечного ритма, состояния проводящей системы сердца и перфузии миокарда 65
3.2.1. Количественная эхокардиография в оценке анатомо-физиологических особенностей у водолазов .65
3.2.2. Результаты анализа данных суточного мониторирования сердечного ритма у водолазов 69
3.2.3. Анализ перфузионной сцинтиграфии миокарда у водолазов .79
ГЛАВА 4. Обсуждение результатов исследования
4.1. Изменение в состоянии проводящей системы сердца и ритма у водолазов..98
4.2. Оценка состояния коронарного кровотока у водолазов 107
Заключение 112
Выводы .113
Практические рекомендации .115
Перспективы дальнейшей разработки темы исследования...116
Список используемых сокращений .117
Список литературы .
- Повышенное давление газовой среды как комплекс профессиональных факторов риска патологии системы кровообращения
- Регламентированные методы оценки сердечного ритма, проводимости и состояния коронарного кровообращения
- Результаты оценки состояния проводящей системы сердца и перфузии миокарда по данным регламентированных методов исследования
- Оценка состояния коронарного кровотока у водолазов
Повышенное давление газовой среды как комплекс профессиональных факторов риска патологии системы кровообращения
Профессия водолаза относится к числу особо вредных и с особо тяжелыми условиями труда. Выполнение подводных работ сопровождается угрозой возникновения у них различных заболеваний. Среди водолазов имеется высокая как специфическая и неспецифическая, так и общесоматическая заболеваемость [39, 40, 41, 82]. Если специфическая патология водолазов связана с нарушением правил техники безопасности при проведении подводных погружений и несоблюдением регламентированных режимов подводных работ, то неспецифическая заболеваемость развивается при полном соблюдении режимов декомпрессии. Доказать профессиональный характер неспецифмческих заболеваний достаточно сложно. Только 11,1 % водолазов работают по специальности до 50 лет [30, 66]. Высокая досрочная увольняемость по состоянию здоровья, смертность у лиц, работающих под повышенным давлением, в значительной степени обусловлены наличием у них болезней сердца и сосудов [30, 41]. Известно, что у лиц, подвергающихся периодическому воздействию повышенного давления газовой и водной сред, развитие начальных изменений сосудистого русла происходит по сценарию, отличающемуся от обычных возрастных инволюций.
Одним из основоположников в изучении последствий водолазных работ является В.П. Аннин, который при обследовании бывших водолазов выявил высокий процент заболеваний системы кровообращения [6].
Л.Л. Штейн и В.И. Колединов при использовании рентгенокимографии обнаружили, что у водолазов с увеличением стажа работы отчетливо возрастают изменения сердца и легких. Изменения сердца отмечались у 27% водолазов, имеющих стаж работы менее 5 лет, у 35,5% имеющих стаж 6–10 лет и у 61% водолазов со стажем работы более 11 лет. Функциональные изменения сердца наступали раньше фиброзных и эмфизематозных изменений легких и начинались с правого желудочка, однако затем происходило увеличение и левого желудочка сердца [125].
По данным И.Л. Неймана [73] после серии глубоководных спусков (120, 140 и 160 м) у водолазов-глубоководников происходит отчетливое ухудшение функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем. При этом время восстановления системы кровообращения после физической нагрузки значительно увеличивается в сравнении с данными перед спуском. А.Э. Радзевич и соавт. [88] на основании 5-летнего анализа данных обследования 400 водолазов установил, что ведущей является заболеваемость системы кровообращения, среди которой превалирует гипертоническая болезнь и нейроциркуляторная астения с вазомоторными реакциями – 52,4% случаев (при этом характерно формирование указанных нозологических форм в относительно молодом возрасте при количестве подводных спусковых часов 2000 и более) и разных видов аритмий – 23,7%. На болезни системы кровообращения приходилось 8,5% нетрудоспособности, что свидетельствует (при сопоставлении с количеством зарегистрированных заболеваний) об относительно доброкачественном их течении. Так, при регистрации артериального давления более 140 и 90 мм рт. ст. у 21% водолазов удельный вес случаев нетрудоспособности вследствие гипертонической болезни и нейроциркуляторной астении составил 3,5%.
A. Hoiberg et al. [142] установили, что заболеваемость системы кровообращения у водолазов стоит на 3-м месте (после заболеваний костно-мышечной системы и органов дыхания) и составляет 2,22. Из них болезни сердца – 0,71, гипертоническая болезнь и поражения сосудов головного мозга – 0,48.
По данным В.И. Кулешова и А.П. Синькова [55, 98] из 173 водолазов 78 (45,1%) были признаны негодными к водолазным работам по заболеваниям органов кровообращения, что составило 14,08 из 30,84 общей заболеваемости.
А.И. Дмитрук [27] по данным наблюдений за 61 водолазом на протяжении 10 лет установил наличие у них 52 общесоматических заболеваний, в том числе: заболевания системы кровообращения – 20 %).
Согласно результатам анализа, за период с 1963 по 1988 г. среди 1027 водолазов Московско-Окского бассейна смертность составляла, в среднем, 1,1%, причем в структуре летальности на долю общесоматических заболеваний приходилось 27,3%, в том числе на заболевания системы кровообращения – 18,2% [30]. При этом более высокая обращаемость по поводу заболеваний системы кровообращения была характерна для водолазов-глубоководников, численность которых в рассмотренный период составляла 141 человек. За указанный период отстранено от профессиональной деятельности по состоянию здоровья 6,4% водолазов бассейна. В структуре заболеваний, давших основания для отстранения водолазов от профессиональной деятельности, специфическая профпатология составила 24,5%, остальное – общесоматические заболевания, в том числе: болезни системы кровообращения – 23%. Избирательные поражения системы кровообращения (аэротромбоз с последующим развитием миокардиодистрофии, нарушением проводящей и сократительной функций миокарда) определены в 26,6% случаев отстранения в связи с хронической декомпрессионной болезнью (ДБ). Хроническая патология системы кровообращения преобладала над всеми видами заболеваний. Распределение этой заболеваемости по всем группам водолазов составило 40%, по отдельным группам: водолазы-глубоководники – 45,4%, работающие на глубинах до 60 м – 38,9%, водолазы-спасатели – 38,6%. Основным видом патологии являлась гипертоническая болезнь. На втором месте были ишемические, дистрофические и дегенеративные изменения сердечной мышцы, а также связанные с ними нарушения возбудимости и проводимости миокарда. Третью группу заболеваний системы кровообращения составили атеросклероз, облитерирующий эндартериит, варикозные расширения вен и тромбофлебиты. При анализе результатов освидетельствования водолазов-глубоководников за период 1987–1990 гг. выявлено, что практически у каждого третьего водолаза имеются нарушения сердечного ритма и проводимости. Обнаружена высокая корреляционная зависимость между нарушениями ритма и количеством подводных спусковых часов [30].
Заболевания системы кровообращения являлись наиболее частой причиной дисквалификации водолазов по медицинским показаниям: 78 человек (45,1%), что составило 14,8 из 30,84 общей госпитальной заболеваемости. 67 водолазов были отстранены от погружений по болезням, связанным с нарушением сосудистого тонуса (гипертоническая болезнь, нейроциркуляторные дистонии различного типа) и с облитерирующим эндартериитом [10].
Анализ А.И. Дмитрука [27] показывает, что смертность водолазов в Советском Союзе составляла 5–8 человек в год на 2000–2500 водолазов, а в Соединенных штатах Америки (США) – до 40 случаев в год на 2000 профессиональных водолазов. Распределение случаев гибели водолазов по категориям причин показало, что основная часть несчастных случаев (39%) была связана с плохим состоянием здоровья водолазов и их ошибочными действиями, при этом патология системы кровообращения составила 3%.
При отстранении от профессиональной деятельности водолазов с хроническими формами ДБ [41], в 73,4% выявлены полисистемные поражения, а именно: сочетание костно-мышечной, неврологической, сердечно-сосудистой форм – 46,7%. Избирательные поражения системы кровообращения (аэротромбоз с последующим развитием миокардиодистрофии, нарушением проводящей системы сердца и сократительной функций миокарда) определены в 26,6% случаев отстранения в связи с хронической ДБ.
Регламентированные методы оценки сердечного ритма, проводимости и состояния коронарного кровообращения
Первичная статистическая обработка показателей электрической функции сердечной деятельности не позволяет выявить каких-либо отклонений от нормальных значений и в группах сравнения не выявляется статистически значимых различий. В тоже время в основной группе водолазов в 28,9 % выявлялась неполная блокада правой ножки пучка Гиса. Изменения данного вида следует расценивать как следствие недостаточно точности проводимых измерений при проведении оценки временных характеристик электрокардиографических исследований. Ошибки как при ручном, так и при аппаратном (автоматическом) методах расшифровки ЭКГ значительно превышают ± 1 мм и составляют ± 10 мсек. Такая точность существенно затрудняет количественную оценку минимальный изменений. Кроме того, и временные и амплитудные параметры электрокардиограммы изменяются от комплекса к комплексу и имеют различные индивидуальные особенности, связанные с точками регистрации, условиями записи. Применение вместо обычной ЭКГ усиленной до настоящего времени не может считаться целесообразным из-за субъективности в расчетах величин интервалов. ЭКГ высокого разрешения, будучи построена на принципе сигнал-усредненной кривой, существенно увеличивает временные допуски проводимых измерений [9]. Нами впервые предложено в исследованиях с участием водолазов использовать методику дополнительной оценки ЭКГ близкую к планиметрическому методу разработанную Ю.Н. Шишмаревым [124].
Проведение исследования с помощью дополнительно усовершенствованного метода количественной оценки ЭКГ [124] показало, что в основной и контрольной группах по 14 дополнительным показателям наблюдаются статистически значимые изменения, позволяющие существенно улучшить диагностику. Так как первичный анализ распределений 14 показателей показал, что распределения в группах сильно отличаются от нормального, имеют разную вариабельность, для сравнения групп по отдельным показателям наряду с методом ANOVA были использованы непараметрические критерии Краскела-Уоллиса и медианный (таблица 12).
Общее легочное сосудистое сопротивление 0,0002 0,0006 0,002 - различия статистически значимы (р 0,01) Все критерии дают достаточно согласованные результаты. Только три показателя (среднее давление в легочной артерии, общее периферическое сопротивление сосудов и общее легочное сосудистое сопротивление) показывают статистически значимое различие между группами.
В состав главных компонент входят все значимые показатели, определяющие разделение основной и контрольной групп. В группу показателей, имеющих значение в разделении водолазов и здоровых лиц, не имеющих отношения к гипербарическим воздействиям, не вошли показатели количественной ЭКГ расшифровки, что, безусловно, связано с ограничениями по точности в измерении исходных данных.
Учитывая сильные корреляционные и функциональные связи между показателями, для выявления различия групп по совокупности показателей был проведен пошаговый дискриминантный анализ, который выделил 7 показателей. Совокупность трех дискриминантных функций (ДФ) оказалась сильно значимой (p 0,0001) при вероятности правильного распознавания только 63,9%. Статистически значимым индивидуально оказался только показатель среднего давления в легочной артерии. Результаты анализа приведены в таблице 13.
Таким образом, применение дополнительного метода ЭКГ обработки существенно не увеличило разрешающей способности электрокардиографического исследования, но за счет расчетных характеристик общего и легочного кровотока существенно облегчило разделение группы водолазов и контрольной группы. Последнее положение может свидетельствовать в пользу того, что изменения в проводящей системе сердца происходят вторично и являются результатом работы правого и левого отделов сердца в ответ на повышенное сопротивление сосудистого русла. Состояние коронарного русла водолазов регламентировано оценивается по результатам ЭКГ теста при нагрузочном велоэргометрическом исследовании (таблица 14). Сравнение (по результатам однофакторного дисперсионного анализа ANOVA) количественных показателей велоэргометрии основной и контрольной групп
Все исследуемые полностью выполнили программу нагрузочного тестирования, показав высокую и очень высокую толерантность к физической нагрузке, при этом признаков скрытой коронарной недостаточности и преходящих нарушений сердечного ритма ни у одного из исследуемых не регистрировалось. Проведенное велоэргометрическое исследование у водолазов свидетельствует об отсутствии у них явных изменений коронарного русла, препятствующих выполнению высоких и очень высоких уровней нагрузки за счет создания зон ишемии. Однако, возможные некоронарогенные изменения миокарда при этом исследовании остаются вне зоны выявления.
Таким образом, применение современных методов математической обработки данных, полученных в результате проведения комплекса регламентированных исследований у водолазов позволяет получить существенный объем информации, свидетельствующей об однозначном изменении состояния как проводящей системы сердца, так и коронарной перфузии. Однако, для проведения оценки патогенетической характеристики полученных изменений требуется более тонкое (углубленное) исследование этих звеньев системы кровообращения. 3.2. Результаты дополнительных методов оценки сердечного ритма, состояния проводящей системы сердца и перфузии миокарда
Результаты оценки состояния проводящей системы сердца и перфузии миокарда по данным регламентированных методов исследования
В качестве дополнительного метода исследования в оценке коронарного кровотока впервые нами была выполнена радиоизотопная перфузионная сцинтиграфия.
Сцинтиграфия миокарда была проведена 20 водолазам основной группы и включала, в соответствии с методологией исследования 7 водолазов из 1-ой подгруппы, 6 – из 2-ой подгруппы и 7 из 3-й подгруппы (таблица 1).Таким образом, создавались условия для анализа получения результатов исследования в зависимости от стажа профессиональной деятельности. В качестве контроля использовались архивные материалы исследований ОФЭКТ 7 больных с доказанными миокардитами (группа - миокардиты) и 4 человек, у которых в процессе обследования доказано отсутствие поражений миокарда (группа -здоровые).
Исследование проводилось в три этапа. На первом этапе осуществлялось качественное сравнение сцинтиграмм 20 водолазов с эталонными сцинтиграммами здоровых в отношении ССС людей и с сцинтиграммами больных миокардитом. На рисунке 21 представлены примеры сцинтиграмм водолазов (В), в сравнении с сцинтиграммами здоровых людей (А) и больных миокардитами (С). По заключению специалистов, участвующих в экспертной комиссии, качественная оценка исследования сцинтиграмм водолазов однозначно оцениваются как диффузные мелкоочаговые изменения. Дифференциальная диагностика со здоровыми лицами не составляет трудности, базируется на качественных различиях в полярных картах. Различия между группой водолазов и группой миокардитов качественно не отличаются и трактуются в обоих случаях как диффузные мелкоочаговые изменения миокарда. А В С
Для проведения более тонкой диагностики между сцинтиграммами больных миокардитами и водолазами был применен усовершенствованный нами метод оценки степени неравномерности распределения уровня перфузии по 17 сегментам полярной карты, описанный в главе 2. Результаты сравнения уровней % перфузии в покое в трех группах по 17 сегментам представлено в таблице 20. Таблица 20 Сравнение (по результатам однофакторного дисперсионного анализа ANOVA) средних значений % перфузии в 17 сегментах полярных карт исследуемых в покое
Различия % в 7 сегментах полярных карт значимы, что позволяет сделать заключение количественных различиях между сцинтиграммами водолазов и больных миокардитами. Различия в группах водолазов и здоровых лиц очевидно, поэтому они специально не выделяются и не обсуждаются, также как сцинтиграммы здоровых и больных миокардитами.
Рисунок 22 – Средние значения % перфузии в 17 сегментах полярных карт исследуемых в покое
На рисунке 22 четко видно систематическое смещение уровней снизу вверх от группы водолазов и группы миокардиты к группе здоровых. Различие между группами водолазов и миокардитов менее выражено. Именно для этих групп был проведен кластерный, факторный и дискриминантный анализ.
Для определения стойкости полученных нарушений перфузии и зависимости их от проведения нагрузочных тестов была выполнена оценка перфузии 17 сегментов полярных карт при нагрузке. Результаты сравнения представлены в таблице 21. Таблица 21 Сравнение (по результатам однофакторного дисперсионного анализа ANOVA) средних значений % перфузии в 17 сегментах полярных карт исследуемых при нагрузке
Сравнение проведено с помощью методов непараметрической статистики. Сравнение данных таблиц 20 и 21 показало, что значимых различий в состоянии перфузии отдельных сегментов нет. В обоих случаях значимые различия наблюдались в одних и тех же сегментах полярных карт. Таким образом, установлено, что практически все нарушения % перфузии при физической нагрузке остаются без изменений, как в группе миокардитов, так и у водолазов. Это, однако, не означает, что все изменения носят стойкий (органический) характер.
Рисунок 23 – Средние значения % перфузии в 17 сегментах полярных карт исследуемых при нагрузке
На рисунке 23 четко видно систематическое смещение уровней снизу вверх от группы водолазов к группе здоровых (кроме сегментов 13-17). Перфузия сегментов у здоровых лиц при физической нагрузке закономерно увеличивается, в то время как в других группах она остается практически на прежнем уровне.
Для получения количественных подтверждений различий в % перфузии в трех группах исследуемых была рассчитана разница между нагрузкой и покоем в каждом из 17 сегментов. Результаты представлены в таблице 22. Таблица 22 Сравнение (по результатам однофакторного дисперсионного анализа ANOVA) различий в перфузии 17 сегментов полярных карт исследуемых при нагрузочном тесте и в покое
Оценка состояния коронарного кровотока у водолазов
Качественный анализ изображений позволил с высокой степенью достоверности дифференцировать группы водолазов и миокардиты от группы здоровых лиц без применения математических методов обработки материалов. Внутри групп водолазов и лиц, перенесших миокардит возможно проведение качественного анализа по принципу выраженности изменений при условии появления более крупных очагов со сниженной перфузией. Однако, этот анализ не может быть признан статистически значимым в силу качественного (полуколичественного) разрешения, то есть внутри групп не всегда возможно ранжирование по степени диффузного поражения миокарда ЛЖ. Действительно, учитывая многообразие возможных клинических ситуаций, при интерпретации сцинтиграфических изображений, рекомендуется использовать эти полуколичественые параметры в качестве вспомогательного инструмента диагностики и способа унификации перфузионных данных при дальнейшей статистической обработке [84]. Также необходимо помнить и о том, что анатомические особенности коронарного русла у различных лиц весьма вариабельны, что может существенным образом повлиять на результаты топической диагностики очаговых и диффузных нарушений перфузии ЛЖ [72].
Применение кластерного анализа в двух модификациях: по показателям и по случаям (по исследуемым) позволил достоверно разделить всех обследованных лиц на естественные кластеры со 100% совпадением с группами исследуемых. Случаи выпадения из процесса кластеризации при дальнейшем анализе оказываются эксклюзивными вариантами анатомических особенностей [45, 94].
Полуколичественный анализ сцинтиграфических изображений дополненный предложенным нами математическим аппаратом посегментарной обработки полярных карт (глава 2.2) позволил получить дополнительный показатель неравномерности перфузии миокарда, который показал высокую информативность в дифференцировании особенностей перфузии миокарда у больных миокардитом и водолазов. Проведенный анализ на основании этого показателя выявил два сегмента, в которых определение этой величины позволяет провести дифференциацию между миокардитом, диффузным поражением миокарда ЛЖ при декомпрессионном внутрисосудистом газообразовании и здоровыми лицами. Таких исследований в доступной литературе нам не встретилось. Изменения в миокарде у водолазов, таким образом, представляется следствием комплекса факторов гипербарической газовой среды, основными из которых являются высокое парциальное давление кислорода и внутрисосудистое газообразование. Комплекс факторов формирует уникальный патогенетический механизм, сочетающий внутриклеточные изменения миокарда (как паренхимы, так и стромы), связанные с гипероксигенацией, в сочетании с мелкоочаговыми ишемическими процессами, связанными с эмболизацией мелких сосудов миокарда газовыми пузырьками азота. Развивающиеся изменения отчетливо проявляются в перфузионном радионуклидном исследовании, впервые выполненном нами при оценке состояния коронарного кровотока у водолазов. Методология формирования основной группы исследуемых из водолазов с различным стажем профессиональной деятельности позволила с помощью разработанного дополнительного показателя индекса неравномерности доказать зависимость изменений от стажа водолазной работы. Сопоставление индекса неравномерности перфузии миокарда ЛЖ со стажем работы исследуемых с профессиональной вредностью дало высокий статистически значимый (p 0,001) коэффициент корреляции Пирсона r=-0,62, что, с учетом погрешностей при определении стажа работы под повышенным давлением газовой среды, является прямым указанием на причину диффузных поражений миокарда водолазов.
В настоящее время можно говорить о том, что с увеличением стажа водолазных работ в миокарде водолазов снижается упорядоченность распределения зон с различной степенью снижения процента перфузии. Сопоставление данных, полученных нами при перфузионной сцинтиграфии миокарда водолазов с результатами гистологических исследований в экспериментах на животных не позволяют утверждать, что эти изменения соответствуют предложенной ранее нозологической форме «декопрессионный миокардиодистрофии» [103], но предполагают продолжение этого направления исследования с целью изучения особенностей азотной газовой эмболии при повышенных уровнях парциального давления кислорода в окружающей среде, в крови и тканях организма. Кроме того, перфузионная сцинтиграфия миокарда с МИБИ может весьма эффективно использоваться как для прогнозирования последующих кардиальных событий [72], так и служить маркером энергетической состоятельности кардиомиоцитов у лиц без значимых дефектов перфузии [84].
Таким образом, проведение современных компьютерных радионуклидных исследований показывает, что перфузионная сцинтиграфия миокарда с 99mTc – метоксиизобутилизонитрилом позволяет получить качественную оценку диффузного поражения миокарда при миокардитах и воздействии профессиональных факторов в виде декомпрессионного внутрисосудистого газообразования. Посегментарный анализ полярных карт перфузионной сцинтиграфии миокарда с помощью современных методов многомерной статистики позволяет дифференцировать воспалительный генез нарушений перфузии левого желудочка от декомпрессионного внутрисосудистого газообразования. Использование расчётного индекса неравномерности перфузии левого желудочка позволяет увеличить разрешающую способность стандартного протокола диагностики диффузных мелкоочаговых поражений миокарда и определить тяжесть этих изменений вследствие повторных воздействий гипербарических условий газовой среды.
Следует считать слабо доказанным малую обратимость выявленных диффузных изменений миокарда у водолазов при нагрузочном тестировании. Применение для этой цели других воздействий, в том числе медикаментозных, возможно даст более надежные информативные критерии степени обратимости. Этому должны способствовать исследования водолазов в динамике.