Morphofunctional changes in the myocardium of the left ventricle at an early stage of the development of hypertension

Abstract


Hypertension, as one of the most common diseases of the circulatory system in the world population, has a large number of complications, including leading to chronic heart failure and other serious complications and, as a result, of disability, deserves the attention of clinicians and scientists, working on techniques that allow early diagnosis of morphofunctional changes in the myocardium within this pathology. As soon as standard echocardiography evaluates the systolic function and is based on the indications of the ejection fraction, which reveals a violation of systolic function only at the late stages of the development of hypertension, often irreversible, in our special study we used a technique that allows us to estimate the longitudinal deformation to detect early violations of contractility myocardium of the left ventricle at the initial stage of the disease. The examination of 68 patients revealed uneven changes in the indices of longitudinal deformation of the left ventricle. It was discovered that the early stage of the development of the disease, the segments of the anterior and anterior-septal area, as well as the basal segment of the lower wall of the left ventricle, suffer. An interesting fact is that the vast majority of the above segments are supplied by blood from the anterior interventricular artery. A negative correlation was found between the thickness of the MES in relation to the longitudinal strain indicators in the respective segments, which confirms the development of systolic dysfunction as the hypertrophy of the walls of the left ventricle develops. Thus, it has been proved that the assessment of myocardial longitudinal strain is highly informative in the early diagnosis of disorders of its contractility among hypertensive patients with early stages.

Full Text

Введение. Высокое артериальное давление и его высокая распространенность в популяции - одно из наиболее распространенных причин увеличения массы миокарда левого желудочка (ЛЖ). Перегрузка давлением увеличивает напряжение и инициирует компенсационные механизмы. В соответствии с зако- ном Лапласа, это напряжение можно компенсировать с помощью утолщения сердечной мышцы. Напряже- ние активирует нейрогормональные системы, которые вызывают высвобождение гормонов, факторов роста и цитокинов и стимулируют рост мышечных клеток, а также фиброзные интерстициальные изменения, способствующие дисфункции миокарда [10]. Повышение артериального давления (АД) является повреждающим фактором, оказывающим негативное влияние на морфофункциональное состояние сердца и сосудов. Длительная артериальная гипертензия приводит к ремоделированию миокарда, предрас- полагая людей к сердечной недостаточности и другой кардиоваскулярной патологии. Руководствуясь прин- ципами ранней неинвазивной диагностики нарушений систолической функции, S.A. Reisner et al. [12] была внедрена методика отслеживания «акустических пятен», которая позволяет оценить субклинические маркеры дисфункции левого желудочка. Сама глобальная деформация, оцененная при помощи этой методики, была признана как лучший предиктор раз- вития сердечной недостаточности и других сердечно- сосудистых заболеваний, по сравнению с фракцией выброса левого желудочка [11, 17]. Развитие гипертрофии ЛЖ (ГЛЖ) у пациентов, страдающих артериальной гипертензией, является установленным фактором риска развития бессим- птомной дисфункции ЛЖ и застойной сердечной не- достаточности [13]. Нарушение систолической функции ЛЖ появляется на поздних стадиях течения сердечно-сосудистых заболеваний, но изменения сократимости могут уже быть найдены ранее с помощью более чувствитель- ных, чем фракция выброса, методик. Одной из таких методик является оценка изменений показателей про- дольной деформации миокарда, как маркера субкли- нического повреждения органа-мишени у пациентов, страдающих гипертонической болезнью. В настоящее время ультразвуковая диагностика является одним из самых доступных и комплексных методик диагностики различных заболеваний. Эхо- кардиография, как одна из методик ультразвуковой диагностики, является «золотым стандартом» в оценке морфофункционального состояния системы ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 4 (64) - 2018 61 Клинические исследования кровообращения. В зависимости от поставленных задач может быть использована как для скрининга, так и для оценки развития заболевания, успешности проводимого лечения и много другого. Хотя обычная эхокардиография может обнаружи- вать диастолическую дисфункцию ЛЖ, связанную с гипертрофией ЛЖ, глобальная систолическая функция ЛЖ часто сохраняется до поздней стадии заболева- ния, что затрудняет обнаружение незначительных изменений сократительной функции ЛЖ на ранних стадиях [9, 6]. A.C. Sitges M [14], T. Dahlslett [4] показали, что про- дольная деформация является более чувствительным показателем систолической дисфункции левого желу- дочка, чем традиционная эхокардиография. Обнару- жение ранних нарушений в функции миокарда путем оценки деформации объясняет превосходную спо- собность методики прогнозировать исход при многих заболеваниях системы кровообращения [2, 16, 15]. Как экспериментальные, так и клинические ис- следования показали, что увеличение постнагрузки снижает продольную деформацию. В частности, пока- зано, что раннее улучшение продольной деформации у пациентов, перенесших протезирование аортально- го клапана на фоне аортального стеноза, объясняется заметным снижением постнагрузки [5, 7, 3]. Результаты этих исследований свидетельствуют о том, что снижение продольной деформации иногда может быть временным изменением, отражающим функционирование миокарда в условиях повышен- ной постнагрузки, а не необратимым повреждением миокарда. Этот известный эффект постнагрузки на деформацию еще раз доказывает диагностическую и прогностическую значимость этой методики. Субклинические изменения функции ЛЖ могут быть идентифицированы путем количественного определения деформации миокарда, выраженного как дробное или процентное изменение первоначаль- ного измерения объекта. Двумерное отслеживание пятен (методика спекл-трекинг), недавно появившее- ся в новой эхокардиографической технике, позволяет быстро, автономно выполнить исследование, в том числе у постели больного [13, 12]. Эта методика позволяет проанализировать дви- жение миокарда путем отслеживания естественных акустических пятен, наблюдаемых в двумерных эхокардиографических изображениях, результаты которых подтверждены результатами, полученными с помощью надежных методик, таких как спектрометрия и магнитно-резонансная томография. Цель исследования. Выявление зон, в которых изменения локальной сократимости миокарда ЛЖ развиваются в первую очередь на ранних стадиях развития гипертонической болезни (ГБ), а также выявление взаимосвязей между отдельными пока- зателями данных стандартной эхокардиографии и показателями продольной деформации отдельных сегментов. Материалы и методы. Обследовано 68 воен- нослужащих в возрасте 46,1±9,9 лет, проходящих действительную военную службу по контракту в Во- оруженных силах Российской Федерации, поступив- ших в клинику пропедевтики внутренних болезней Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова в рамках ежегодного углубленного медицинского обследования, а также пациентов, находящихся на стационарном лечении по поводу системного повы- шения артериального давления. Всем пациентам выполнялось эхокардиографи- ческое исследование на аппарате GE «VividЕ95», (Соединенные Штаты Америки) в соответствии с ре- комендациями Европейской эхокардиографической ассоциации и Американского эхокардиографического общества [8]. Оценивали конечный диастолический (КДР) и си- столический (КСР) размеры ЛЖ, толщину межжелу- дочковой перегородки (ТМЖП) и задней стенки (ТЗС) ЛЖ в диастолу. Рассчитывали массу миокарда (ММ) ЛЖ, относительную толщину миокарда (ОТМ), индекс ММ ЛЖ, конечный диастолический объем (КДО) ЛЖ, конечный систолический объем (КСО) ЛЖ, ударный объем (УО), фракцию выброса ЛЖ (по биплановой методике Симпсона) [8], фракцию укорочения. Опре- деляли толщину свободной стенки правого желудочка (ПЖ), размеры ПЖ (диаметр основания ПЖ, диаметр ПЖ на уровне средней трети, а также размер ПЖ по длинной оси), диаметр легочной артерии (ЛА). Также оценивали размеры и объемы предсердий. Измеряли переднезадний, поперечный и вертикальный размеры левого предсердия (ЛП), поперечный и вертикальный размеры правого предсердия (ПП), а также площадь в четырехкамерном сечении и объемы каждого из предсердий по Симпсону[8]. Затем выполнялся анализ продольной дефор- маций миокарда, который определялся процентом укорочения волокон в каждом сегменте ЛЖ, и визуа- лизировался на приборе с помощью методики «бычий глаз», (рис. 1). Статистический анализ и описание результатов работы осуществлялись с учетом существующих требований к анализу медико-биологических иссле- дований [1]. Для анализа показателей была создана матрица данных с использованием пакета приклад- ных программ «Statistica 5.5 for Windows». Различие считалось статистически достоверным при уровне значимости р≤0,05. Результаты и их обсуждение. Установлено, что у пациентов средней возрастной группы, страдающих ГБ КСР и КДР ЛЖ, составили: 4,8±0,4 см и 3±0,39 см соответственно. ТМЖП - 1,2±0,16 см, ТЗС ЛЖ - 1,1±0,1 см; индекс ММ ЛЖ составил - 120,8±17,3 г/ м2, при средней ММ - 235,5±36,4 г. Средние значения для фракции выброса ЛЖ (по Симпсону) составили 66±4,82%. Переднезадний размер (ПЗР) ЛП соста- вил 3,6±0,3 см, ПЗР ПЖ -2,9±0,15 см, а толщины его передней стенки (ТПС) ПЖ - 0,48±0,06 см (табл. 1). 62 4 (64) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Клинические исследования Рис. 1. 17-сегментная модель - система координат «бычий глаз» (зоны кровоснабжения миокарда левого желудочка выделены цветами). Сегменты: 1 - переднебазальный, 2 - переднеперегородочный, 3 - базальный нижнеперегородочный, 4 - нижнебазальный, 5 - базальный нижнелатеральный, 6 - базальный переднелатеральный, 7 -переднемедиальный, 8 - медиальный переднеперегородочный, 9 - медиальный нижнеперегородочный, 10 - нижнемедиальный, 11 - медиальный нижнелатеральный, 12 - медиальный переднелатеральный, 13 - переднеапикальный, 14 - апикальный перегородочный 15 - нижнеапикальный, 16 - апикальный латеральный, 17 - верхушка Таблица 1 Отдельные эхокардиографические показатели сердца у пациентов, страдающих ГБ Показатель м±σ КДР ЛЖ, см 4,8±0,4 КСР ЛЖ, см 3±0,39 ТМЖП, см 1,2±0,16 ТЗС, см 1,1±0,1 ММ ЛЖ, г 235,5±36,4 ИММ ЛЖ, г/м2 120,8±17,3 ФВ ЛЖ по Симпсону, % 66±4,82 ПЗР ЛП, см 3,6±0,3 ПЗР ПЖ, см 2,9±0,15 ТПС ПЖ, см 0,48±0,06 У лиц, страдающих ГБ, наиболее выраженные на- рушения продольной деформации зарегистрированы в 1-3-м, 5-м, 7-9-м, 13-м, 14-м, 17-м сегментах, яв- ляющихся сегментами передней и перегородочной стенок на всем протяжении, а также в базальном сегменте нижней стенки ЛЖ. Умеренные нарушения зафиксированы в смежных по отношению к вышеука- занным 15-м и 16-м сегментах верхушечных сегментах передней и боковой стенок (табл. 2, рис. 2). Выявлена отрицательная корреляционная связь между основными показателями эхокардиографии и данными продольной деформации ЛЖ (КДР и КСР). Так, относительно КДР она выявлена в следу- ющих сегментах: 2-м (r= -0,25; р<0,05), 5-м (r= -0,4; р<0,01), 6-м (r= -0,35; р<0,05), 7-м (r= -0,46; р<0,01), 8-м (r= -0,35; р<0,05), 11-м (r= -0,55; р<0,01), 12-м (r= -0,3; р<0,05), 13-м (r= -0,65; р<0,01), 14-м (r= -0,43; р<0,01), 15-м (r= -0,63; р<0,01), 16-м (r= -0,49; р<0,01), 17-м (r= -0,64; р<0,01). Относительно КСР 5-м (r= -0,27; р<0,05), 7-м (r= -0,37; р<0,05), 11-м (r= -0,28; р<0,05), 13-м (r= -0,31; р<0,05) сегментах. В 3-м сегменте связь была положительной (r=0,26; р<0,05). Относительно толщины МЖП была выявле- на прямая связь во 2-м (r=0,33; р<0,01), 8-м (r=0,46; р<0,01), 13-м (r=0,34; р<0,01), 14-м (r=0,3; р<0,05) и Рис. 2. Нарушения продольной сократимости миокарда ЛЖ, соотнесенные с зонами кровоснабжения ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 4 (64) - 2018 63 Клинические исследования Таблица 2 Показатели продольной деформации ЛЖ у здоровых и лиц и больных, страдающих гипертонической болезнью, М±σ Сегмент ЛЖ Деформация, % p Сегмент ЛЖ Здоровые Больные p 1 17,13±2,89 14,9±2,8 <0,01 2 16,93±2,06 14,5±2,8 <0,01 3 15,20±1,84 12,8±2,6 <0,01 4 16,86±1,97 17,1±3,2 >0,05 5 16,33±2,62 17,8±3,0 <0,01 6 15,33±2,22 16,1±3,0 >0,05 7 19,73±2,25 15,8±3,3 <0,01 8 20,33±2,19 18,6±3,0 <0,01 9 19,73±2,06 17,3±2,1 <0,01 10 19,80±2,08 19,8±3,0 >0,05 11 17,60±2,84 18,7±3,0 <0,05 12 16,86±2,07 16,4±3,3 >0,05 13 24,26±3,42 21,1±4,5 <0,01 14 25,20±2,30 22,4±3,6 <0,01 15 24,33±3,26 23,1±3,8 <0,05 16 22,33±3,16 20,3±3,6 <0,01 17 23,93±2,71 21,5±3,3 <0,01 отрицательная - в 3-м и 12-м (r= -0,36; r= -0,27 сег- ментах соответственно; р<0,05). Относительно ТЗС выявлена прямая корреляционная связь во 2-м, 4-м и 8-м сегментах (r=0,24; r=0,27; r=0,29 соответствен- но, р<0,05) и отрицательная в 3-м и 12-м (r= -0,48; r= -0,28 сегментах соответственно, р<0,05). ММЛЖ отразила исключительно отрицательную зависимость в 3-м (r= -0,28; р<0,05), 5-м (r= -0,35; р<0,01), 7-м (r= -0,29; р<0,05), 11-м (r= -0,54; р<0,01), 12-м (r= -0,5; р<0,01), 15-м (r= -0,3; р<0,05), 16-м (r= -0,4; р<0,01), 17-м (r= -0,3; р<0,05) сегментах. В отношении индекса ММ отрицательная корреляционная связь выявлена в 1-м, 3-м, 11-м сегментах (r= -0,39, r= -0,54, r= -0,29 соответственно, р<0,05) и положительная в 8-м и 14-м сегментах (r=0,33, r=0,28 соответственно, р<0,05). Фракция выброса отрицательно коррелировала с величиной продольной деформации в 3-м и 4-м сегментах (r= -0,29; r= -0,3 соответственно, р<0,05) и положительно - в 7-м сегменте (r=0,37; р<0,01). Положительная корреляция выявлена в 1-м сегменте (r=0,25; р<0,05) в отношении переднезаднего размера ПЖ. Такой показатель как толщина передней стенки ПЖ отрицательно коррелировала в 5-м (r= -0,38; р<0,01), 7-м (r= -0,32; р <0,01), 11-м (r= -0,47; р<0,01), 13-м (r= -0,24; р<0,05), 14-м (r= -0,4; р<0,01), 16-м (r= -0,34; р<0,05), 17-м (r= -0,29; р<0,05) сегментах. При этом прямая корреляционная связь обнаружена в 3-м сегменте (r=0,34; р<0,01). Диаметр корня аорты обратно коррелировал в 3-м (r= -0,3; р<0,05), 5-м (r= -0,25; р<0,05), 6-м (r= -0,27; р<0,05), 10-м (r= -0,26; р<0,05), 11-м (r= -0,3; р<0,05), 12-м (r= -0,45; р<0,01) сегментах и прямо - в 14-м сегменте (r=0,3; р<0,05). Исключительно обратная корреляционная связь прослеживалась в большинстве сегментов у такого показателя, как переднезадний размер ЛП во 2-м (r= -0,31; р<0,05), 3-м (r= -0,48; р<0,01), 5-м (r= -0,37; р<0,01), 8-м (r= -0,3; р<0,05), 9-м (r= -0,52; р<0,01), 10-м (r= -0,32; р<0,01), 11-м (r= -0,47; р<0,01), 13-м (r= -0,39; р<0,01), 14-м (r= -0,29; р<0,05), 15-м (r= -0,57; р<0,01), 17-м (r= -0,4; р<0,01) сегментах. Также положительно коррелировал показатель Е`, в 3-м, 4-м и 10-м сегментах (r=0,4, r=0,43, r=0,49 соответствен- но, р<0,01) и отрицательно - в 7-м (r= -0,37; р<0,05), 12-м (r= -0,41; р<0,05), 13-м (r= -0,5; р<0,01), 14-м (r= -0,52; р<0,01), 16-м (r= -0,57; р<0,01) и 17-м (r= -0,51; р<0,01) сегментах. Показатель Е/А(отношение пиковых скоростей диастолического трансмитраль- ного кровотока) прямо коррелировал в 1-м (r=0,58; р<0,01), 3-м (r=0,63; р<0,01), 4-м (r=0,47; р<0,01), 10-м (r=0,53; р<0,01) сегментах и отрицательно - в 13-м (r= -0,49; р<0,01), 14-м (r= -0,63; р<0,01), 16-м (r= -0,56; р<0,01), 17-м (r= -0,51; р<0,01) сегментах. Отрицательная корреляция наблюдалась в отноше- нии показателя Е/Е` в 3-м, 4-м, 9-м и 10-м сегментах соответственно (r= -0,58; r= -0,46; r= -0,42; r= -0,45; р<0,01). В целом нами показано, что на начальных стадиях развития гипертонической болезни не все стенки мио- карда ЛЖ одинаково вовлекаются в патологический процесс. Так, первыми сегментами, страдающими при развитии ГБ, являются сегменты передней и передне- перегородочной стенок, а также базальный сегмент нижней стенки ЛЖ. Это может свидетельствовать о том, что наибольшую систолическую нагрузку несут на себе именно эти сегменты. Интересен тот факт, что подавляющее большинство сегментов со сниженны- ми показателями продольной деформации кровос- набжаются передней межжелудочковой артерией. Нарушение кровообращения по данной коронарной артерии может приводить к снижению сократитель- ной способности этих сегментов, а также к развитию и прогрессированию хронической сердечной недо- статочности. Из проведенного корреляционного анализа стало понятным, что имеется отрицательная корреляци- онная связь ТМЖП по отношению к показателям продольной деформации в соответствующих сег- ментах, что подтверждает развитие систолической дисфункции по мере развития гипертрофии стенок ЛЖ, особенно если учесть тот факт, что показатели продольной деформации в задней стенке ЛЖ, при этом остаются практически неизмененными. Заключение. Показано, что изменения продоль- ной деформации выявляются уже на ранних стадиях развития ГБ. Выявлена неравномерность поражения миокарда ЛЖ и показана прямая взаимосвязь наруше- ния показателей продольной деформации и степени выраженности гипертрофии миокарда ЛЖ. Резуль- таты, полученные в ходе настоящего исследования доказывают важность ранней диагностики и лечения 64 4 (64) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Клинические исследования больных уже в начальной стадии развития ГБ, что в свою очередь предупреждает развитие необратимых изменений со стороны системы кровообращения.

References

  1. Юнкеров, В.И. Математико-статистическая обработка данных медицинских исследований. - 3-е изд., доп. / В.И. Юнкеров, С.Г. Григорьев, М.В. Резванцев. - СПб.: ВМА, 2011. - 318 с.
  2. Buss, S.J. Longitudinal left ventricular function for prediction of survivalin systemiclight-chain amyloidosis: incremental value compared with clinical and biochemical markers / S.J. Buss[et al.] // Journal of the American College of Cardiology. - 2012. - Vol. 60. - Р. 1067-1076.
  3. Carasso, S. Differential effects of afterload on left ventricular long- and short-axis function: insights from a clinical model of patients with aortic valve stenosis undergoing aortic valve replacement / S. Carasso [et al.] // American Heart Journal. - 2009. - Vol. 158. - Р. 540-545.
  4. Dahlslett, T. Early assessment of strain echocardiography can accurately exclude significant coronary artery stenosis in sus- pected non-ST-segment elevation acute coronary syndrome / T. Dahlslett [et al.] // Journal of the American Society of Echo- cardiography. - 2014. - Vol. 27. - Р. 512-519.
  5. Delgado, M. Early improvement of the regional and global ven- tricle function estimated by two-dimensional speckle tracking echocardiography after percutaneous aortic valve implantation speckle tracking after Core Valve implantation / M. Delgado [et al.] // Echocardiography. - 2013. - Vol. 30. - Р. 37-44.
  6. Edvardsen, T. Regional diastolic dysfunction in individuals with left ventricular hypertrophy measured by tagged magnetic resonance imaging - the Multi-Ethnic Study of Atheroscleosis (MESA) / T. Edvardsen [et al.] // American Heart Journal. - 2006. - Vol. 151. - Р. 109-114.
  7. Grabskaya, E. Impact of transcutaneous aortic valve implantation on myocardial deformation / E. Grabskaya [et al.] // Echocar- diography. - 2011. - Vol. 28. - Р. 397-401.
  8. Lang, R.M. Recommendations for Cardiac Chamber Quantifi- cations by Echocardiography in Adults: An Update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging / R.M. Lang [et al.] // Journal of the American Society of Echocardiography: official publication of American Society of Echocardiography. - 2015. - Vol. 28 (1). - P. 1-39.
  9. Lorell, B.H. Left ventricular hypertrophy: pathogenesis, detec- tion, and prognosis / B.H. Lorell, B.A. Carabello // Circulation. - 2000. - Vol. 102. - Р. 470-479.
  10. Mayet, J. Cardiac and vascular pathophysiology in hypertension / J. Mayet, Hughes // Heart. - 2003. - Vol. 89. - Р. 1104- 1109
  11. Orhan, A.L. Effects of isolated obesity on left and right ventricu- lar function: a tissue Doppler and strain rate imaging study / A.L. Orhan [et al.] // Echocardiography. - 2010. - Vol. 27. - Р. 236-243.
  12. Reisner, S.A. Global longitudinal strain: a novel index of left ventricular systolic function / S.A. Reisner [et al.] // Journal of the American Society of Echocardiography: official publica- tion of American Society of Echocardiography. - 2004. - Vol. 17. - Р. 630-633.
  13. Rovner, A. Characterization of left ventricular diastolic function in hypertension by use of Doppler tissue imaging and color M- mode techniques / A. Rovner [et al.] // Journal of the American Society of Echocardiography: official publication of American Society of Echocardiography. - 2006. - Vol. 19. - Р. 872-879.
  14. Sitges M, A.C. Incremental value of 2-dimensional speckle tracking strain imaging to wall motion analysis for detection of coronary artery disease in patients undergoing dobutamine stress echocardiography / A.C. Sitges M [et al.] // American Heart Journal. - 2009. - Vol. 158. - Р. 836-844.
  15. Stanton, T. Prediction of all-cause mortality from global longitu- dinal speckle strain: comparison with ejection fraction and wall motion scoring / T. Stanton, R. Leano, T.H. Marwick // Circula- tion. - 2009. - Vol. 2. - Р. 356-364.
  16. Thavendiranathan, P. Use of myocardial strain imaging by echo- cardiography for the early detection of cardiotoxicity in patients during and after cancer chemotherapy: a systematic review / P. Thavendiranathan [et al.] // Journal of the American College of Cardiology. - 2014. - Vol. 63. - Р. 2751-2768.
  17. Wong, C.Y. Alterations of left ventricular myocardial characteristics associated with obesity / C.Y. Wong [et al.] // Circulation. - 2004. - Vol. 110. - Р. 3081-3087.

Statistics

Views

Abstract - 90

PDF (Russian) - 40

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2018 Kuchmin A.N., Galova E.P., Kazachenko A.A., Yaroslavtcev M.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies