Сравнительное исследование показателей микроальтернаций Т - зубца с использованием приборов ”Кардиовизор” и “Cambridge Heart”

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МИКРОАЛЬТЕРНАЦИЙ Т-ЗУБЦА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИБОРОВ

”КАРДИОВИЗОР” И “CAMBRIDGE HEART”

, , Т.В. Павлюк,

Введение

Электрокардиография является наиболее распространенным средством контроля за состоянием миокарда при проведении функциональных проб. Один из новых методов, который в настоящее время все шире используется в научных исследованиях и повседневной клинической практике для оценки нарушений электрических свойств миокарда, является анализ альтернации Т зубца.

Даже в здоровом сердце периодические процессы де - и реполяризации миокарда при каждом сокращении имеют незначительные колебания, которые отражаются в низкоамплитудных колебаниях ЭКГ-сигнала (низкоамплитудная дисперсия ЭКГ). Отклонения от нормы различных электрофизиологических характеристик при разнообразных патологических процессах ведут к изменению амплитуды таких колебаний, причем эти изменения часто предшествуют во времени изменениям собственно стандартной ЭКГ-12 отвведений. По этой причине характеристики низкоамплитудных колебаний можно использовать в качестве эффективных диагностических маркеров начальных стадий функциональной перестройки миокарда.

Метод дисперсионного картирования ЭКГ (ДК ЭКГ) основан на компьютерном формировании карты электрических микроальтернаций ЭКГ-сигнала. Анализ микроколебаний ЭКГ лежит в основе метода. Регистрация и анализ микровольтных альтернаций принципиально отличаются от регистрации и анализа волн стандартной ЭКГ. Микроальтернации вычисляются, как микроколебания ЭКГ-сигнала в последовательных сокращениях сердца. Амплитуды микроальтернаций могут быть на два порядка меньше амплитуд зубцов стандартной ЭКГ. Так, при анализе Т-волн средние амплитуды микроальтернаций составляют ~2…15 мкВ, в то время как исходные амплитуды T-волн составляют 0,3…0,7 мВ, т. е. 300…700 мкВ. В микровольтных альтернациях полностью утрачивается информация об амплитудных особенностях исходных волн ЭКГ, т. е. микровольтные альтернации имеют вид случайного процесса, который уже не содержит исходных морфологических признаков зубцов ЭКГ в анализируемом отведении [4, 5 ,6, 7].

Наиболее простой, и хронологически первый способ регистрации микроальтернаций включает измерение разности между синхронными значениями амплитуд в текущем и предыдущем однотипных зубцах ЭКГ, например, в Т-волне. Этот способ анализа часто называют способом «от удара к удару» (beat-to-beat). Была установлена корреляционная связь между вероятностью фибрилляции желудочков и наличием периодических микроколебаний разностного сигнала с основной частотой, приблизительно в два раза меньшей частоты сердечных сокращений (ЧСС). Если отфильтровать колебания с этими частотами и оценить энергетический спектр этих колебаний, можно выявить факт увеличенных амплитуд микроколебаний. Этот факт и является индикатором повышенной склонности миокарда к желудочковой тахикардии или фибрилляции.

Регистрировать сигнал микроальтернаций Т-волны этим способом удается лишь при ЧСС ~100 ударов в минуту. Основная трудность этого способа – достижение приемлемого отношения сигнал/шум, т. к. при увеличении ЧСС резко возрастает широкополосный физиологический шум. Вторым недостатком этого способа является принципиальная необходимость стресс-нагрузки в течение нескольких минут. Вследствие этих недостатков описанный метод, несмотря на высокую чувствительность к электрической нестабильности миокарда, мало приемлем для скрининговых процедур раннего выявления донозологических изменений миокарда. Этот метод в настоящее время используется в устройстве «CH-2000» американской фирмы «Cambridge Heart» преимущественно для формирования индивидуального прогноза фибрилляции желудочков при наличии патологии сердца.

Другие способы регистрации микроальтернаций ЭКГ основаны на анализе вторичных расчетных признаков, получаемых из исходной ЭКГ. Центральной идеей этих способов является то, что некоторые расчетные характеристики микроальтернаций ЭКГ имеют существенно лучшее отношение сигнал/шум, чем спектральные характеристики описанного выше способа анализа. В методе [2] (ДК ЭКГ) используется математическая модель расчета электрических напряжений между близко расположенными поверхностными точками на основе модельного учета электромагнитного излучения миокарда [3].

Он используется в кардиологической клинической практике с целью раннего выявления нарушений электрофизиологических свойств миокарда. Метод ДК, как правило, в настоящее время применяется при скрининге, что позволяет развивать донозологическую диагностику, направленной на исследование состояний, пограничных между нормой и патологией, а также при мониторинге любых клинических ситуаций требующих динамического наблюдения за состоянием миокарда. Несмотря на использование ЭКГ-сигнала в качестве источника исходных цифровых данных, весь анализ в методе ДК ЭКГ осуществляется в новом признаковом пространстве, порождаемом малыми флуктуациями ЭКГ (низкоамплитудными дисперсиями). Показатели дисперсионного картирования в настоящее время достаточно подробно изучены при различной кардиальной патологии [8].

Таким образом, в настоящее время существуют два метода (технологии) с возможностью анализа альтернации Т зубца: анализ альтернации амплитуды Т зубца (TWA) (Cambridge Heart, США) и метод дисперсионного картирования (КардиоВизор 6S™ ) (РФ). Это методы с разной программной идеологией и технологией, но со сходной возможностью анализа альтернации Т зубца.

Цель исследования. Сопоставление результатов реакции микроколебаний ЭКГ по показателю альтернации Т зубца с помощью приборов “Cambridge Heart” (США) и “КардиоВизор” (РФ) при проведении тредмил-теста.

Материал и методы

Обследована группа из 71 здоровых лиц, которым проведено 124 исследования с тредмил-тестом с использованием указанных приборов (29 человек в возрасте от 20 до 40 лет и 42 человека – от 40 до 70 лет).

Принцип действия прибора «Cambridge Heart», (США) Основан на анализе низкоамплитудных колебаний Т зубца ЭКГ-сигнала при проведении дозированной физической нагрузки. Повышение определенных параметров альтернации при нагрузке позволяет получить информацию о возможности развития желудочковых тахикардий. Показано, что в настоящее время он может использоваться для выявления группы риска угрожающих жизни аритмий и при решении вопроса об имплантации кардиовертер-дефибриллятора. Метод основан на измерении уровня отклонений от изолинии точек, составляющих Т зубец в 128 последовательных сердечных сокращениях. Для регистрации используются специализированные четырехконтактные сенсорные электроды

Последовательность проведения теста: 1) Регистрация в покое несколько минут (4-5 минут) 2) Ступенчатый протокол нагрузки: а) контролируемое удержание ЧСС в диапазоне от 100 до 110 уд./мин на протяжении 2.5 мин б) контролируемое удержание ЧСС от 110 до 120 уд/мин на протяжении 1.5 мин; 3) Короткий период восстановления с возвращением ЧСС к 90 уд/мин; 4) Автоматическая обработка результатов и сохранение в памяти. Анализ TWA осуществляется только при реализованной нагрузке с ЧСС от 100 до 120 в 1 мин. Время проведения процедуры около 20-30 мин.

Результаты формируются прибором Cambridge Heart (рис.1) в виде текстового заключения: есть или нет признаки альтернации Т зубца (без количественных характеристик) с графическим представлением результатов (рис.2).

Используемые критерии, позволяющие дать заключение о «положительном тесте», индицирующего риск аритмий, и являющиеся признаками наличия устойчивой альтернации (положительный TWA тест “Cambridge Heart”: амплитуда свыше 1.9 мкВ, (соотношение сигнал/шум >3/0), длительность альтернации > 1 мин, эти изменения регистрируются свыше чем в I отв. ЭКГ в ортогональных или 2-х близлежащих прекордиальных отведениях при ЧСС менее 110 в мин и отсутствии артефактов.

Принцип действия прибора «КардиВизор», (РФ)

Прибор “КардиоВизор” предназначен в настоящее время только для скрининга, т. е. для раннего доклинического выявления скрытых патологий или пограничных состояний, для контроля динамики хронических патологий имеющих клинические проявления. Функционально прибор не предназначен для непосредственного использования в процедурах нагрузочного тестирования при проведении тредмил-теста. при которых, как правило, достаточно высокий уровень шумов. Однако, не существует технологических препятствий для периодического включения этого прибора на 30 сек в процессе тестирования, особенно на начальном и конечном этапах (рис. 3).

Отличием прибора «КардиоВизор» является: возможность оценивать альтернацию Т-зубца в покое; имеется возможность многократного повторения и мониторирования. Кроме того, анализируются значения альтернации Т-волны в трех его точках: начало, максимум и окончание. Сейчас время одного измерения 30 сек и 60 сек. Кроме того, имеются значимые разрывы между измерениями (до 15-20 сек) для проведения обработки сигнала и расчета показателей. Показатели альтернации можно оценивать в покое и в диапазоне ЧСС до 120-140 в мин.

Непременным условием правильной работы «КардиоВизор», является сохранение правильной структуры QRS-комплекса. Это условие достигается в данных испытаниях в диапазоне HR~90…100 BPM, поэтому точку HV3 необходимо выбирать не на пике нагрузки, а на спуске, когда пересекается граница HR=100. При этом будет достигнут оптимальный для «КардиоВизор» диапазон HR~100…90.

Помимо интегральных показателей “Миокард” и ”Ритм” прибор дает автомазированное табличное представление результатов анализа альтернации Т зубца в трех точках tначало, tмаксимум, tокончание (рис. 4)

Протокол испытаний ”КАРДИОВИЗОР” И “CAMBRIDGE HEART” (CH и HV)

В исходном состоянии до нагрузки в положении лежа выполнялись подряд два обследования HV1, HV2 на приборе «КардиоВизор». Далее выполнялась проба с нагрузкой (прибор СН) в соответствии с рекомендациями Cambridge Heart Description: 1-й этап – 2.5 минуты c удержанием ЧСС в диапазоне 100-110 (Т1) и 2-й – 1.5 минуты с удержанием ЧСС в диапазоне 110-120 в мин. При наличии противопоказаний к продолжению тестирования проба прекращалась Первое обследование HV3 по уровню ЧСС находилось в диапазоне 100…95 уд./мин. При обратном прохождении значения ЧСС ~100 (на уменьшении нагрузки) выполнялись подряд два обследования HV3, HV4. После прекращения проводили повторную регистрацию ДК на протяжении 5-6 минут (10 записей по 30 сек). (рис.5 )

Показатели альтернации Т зубца (TWA) оценивались по синхронным данным «CH-2000» и «КардиоВизор Параметры альтернации Т зубца по данным прибора КардиоВизор оценивали по разнице между значениями в исходе и при нагрузке. Показатели Cambridge Heart анализировали при сходной ЧСС сразу после окончания второго диапазона нагрузки. При приближении к ЧСС~100 на спуске активизировалась кнопка «PRINT» прибора CH формировалось CH-Report.

Важно отметить выявленное наличие индивидуальных особенностей с различным темпом как нарастания, так и восстановления частоты сердечных сокращений. Это относится к таким обуславливающим факторам как физическая тренированность, расса испытуемого (лабильность показателей афро-азиатских испытуемых) и др.

Парный коэффициент вариации (ПКВ) определялся по формуле: ПКВ=(SDNN)*100/RRср, где SDNN – стандартное отклонение интервалов RR, RRср – среднее значение интервала между смежными R-зубцами на ЭКГ. Описанный индикатор позволяет различать три градации вероятности электрической нестабильности: высокую вероятность, пограничное состояние, норма (рис.6).

Анализ полученных данных проведен с помощью методов описательной статистики в программах Microsoft Excel 2000. и Primer of Biostatistics 4.03 (Glantz S., McGraw Hill, 1998). Оценивался критерий t-критерия Стьюдента для связанных и несвязанных выборок, c2, точный критерий Фишера, коэффициент линейной корреляции и непараметрический критерий Wilcoxon. Обработка данных проводилась на персональном компьютере IBM PC/AT с помощью пакета статистических программ “STATISTICA”. Результаты исследования представлены как средние арифметические значения +/- стандартные отклонения (M±). Для оценки значимости различий между данными исследования в разных группах больных использован t-критерий Стьюдента с и без коэффициента Уатта. Различия считались достоверными при p<0,05. При оценке достоверности различий качественных показателей применяли критерии Пирсона и Фишера

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Из 124 тестов у здоровых - в 4 случаях (3%) автоматизированное заключение прибора СН дало заключение о наличии устойчивой альтернации Т зубца и признаков положительного теста (у пациентов в 2 случаях была узловая экстрасистолия, в 1 – предсердная и 1 – здоров). В 24 случаях – “неопределенный результат” с рекомендацией повтора тестирования.

Динамика колебаний индекса микроальтернаций «Миокард» (ИММ) при мониторировании в течение 5 минут (длительность каждого измерения 30 сек при средней длительности между измерениями 15 сек – обработка данных) в восстановительном периоде после нагрузки выявила 3 варианта колебаний. В большинстве случаев (75%) колебания абсолютных значений ИММ были в пределах 7-9 единиц и не превышали диапазон средних значений в 15% для здоровых лиц. В 22% случаев колебания от измерения к измерению были большими – от 10 до 17 единиц. И в 2 случаях (3%) – колебания абсолютных значений превышали 20%.

Кроме того, при анализе данных обращает на себя внимание, что из обследованных здоровых лиц у%) выявлены случаи, когда в 3-х последовательных измерений ИММ превышал значение 15%. У 5 человек (4%) значения данного показателя превышали нормальные при всех трех последовательных регистрациях.

Результаты сопоставления параметров альтернации Т зубца, получаемых на 2 приборах, показали хорошее совпадение получаемых результатов средних значений альтернации Т зубца на 2 и 3 этапах мониторинга (табл.1.).

Кроме того, выявлены возрастные различия в показателях альтернации Т зубца В более старшей возрастной группе показатели альтернации Т зубца в трех точках tначало, tмаксимум, tокончание по данным прибора “КардиоВизор” (Таблица 2).

Имелись также и возрастные особенности значений ИММ (табл. 3). Анализ результатов динамики изменений ИММ в контрольной группе показал, что в возрастном диапазоне от 20 до 40 лет исходные значения индекса были меньше и достоверного увеличения в ближайшем восстановительном периоде не выявлено. В тоже время в более старшей возрастной группе сразу после нагрузки (30 сек) отмечено увеличение индекса до 17,0±0,4 и сохраняющиеся достаточно высокие его значения к 4-5 минуте. Кроме того, в старшей возрастной группе отмечены более высокие значения ЧСС при проведении нагрузочного тестирования.

Динамика показателя парного коэффициента в разных возрастных группа также имела свои отличия. Так, в старшей возрастной группе в исходе показатели были достоверно ниже и достоверно повышались на 30 сек после нагрузки (табл.4) .

Таким образом, проведенные исследования показали сходность средних значений альтернации Т зубца при достоверно не различающихся ЧСС в группе здоровых лиц при проведении тредмил-теста (приборы “Cambridge Heart” и “КардиоВизор”)

Использование нагрузочной пробы выявило наличие динамики изменений регистрируемых показателей амплитуды микроальтернаций ЭКГ во всех трех точках анализа Т зубца. При этом следует отметить, что абсолютные значения этих реакций индивидуальны, также как и определяющие их факторы нервно-рефлекторной и гуморальной регуляции и пр. Это важно, так как характер и степень изменения микроальтернаций может являться новым диагностическим признаком, отражающим «запас» электрофизиологических компенсаторных ресурсов миокарда. Ни один известный метод этот ресурс не измеряет.

Вероятно, надо отметить, что основу выявленных быстрых и динамичных изменений низкоамплитудных колебаний ЭКГ сигнала в данной методике, составляют нарушения ионтранспортной функции (ионного гомеостаза кардиомиоцитов) и структуры клеточных мембран, митохондриального энергообразования, которые, в свою очередь, отражают короткие периоды метаболических изменений, а в ряде случаев и ишемии, и заметные изменения в активности ферментов и метаболизме.

Дальнейшее изучение корреляции между изменением микроальтернаций при мониторинге условно здоровых лиц, больных с различной кардиологической патологией, процедуры ангиопластики и др., сопоставление с отдаленными последствиями несомненно открывает новые возможности для повышения надежности методов неинвазивной диагностики нарушений электрофизиологических свойств миокарда в различных областях медицины и в первую очередь в неотложной кардиологии и кардиохирургии

Литература

1.  Новые методы электрокардиографии под ред. , , – М.: Техносфера, 2007. – 552 с.

2.  компьютерные системы», Комплекс для экспресс-диагностики сердца, Патент РФ № 000 – 2006

3.  В С Использование прибора КардиоВизор-6С для скрининговых обследований.// Пособие для врачей. Москва 20с.

4.  Antonis A. Armoundas, Gordon F. Tomaselli and Hans D. Esperer Pathophysiological basis and clinical application of T-wave alternans // Journal of the American College of Cardioogy.- 2002; 40; p. 207-217

5.  Joel Q. Xue, METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING ALTERNANS DATA OF AN ECG SIGNAL, Patent US 2006/0173372 Al

6.  Srivathsan Krishnamachari, AUTOMATED INTERPRETATION OF T-WAVE ALTERNANS RESULTS, Patent US 2001/0029338 Al

7.  Sula A. et al., DIAGNOSTIC METHOD UTILIZING STANDARD LEAD ECG SIGNALS, Patent US A1

Рис. 1. Слева – прибор Cambridge Heart (СН), справа – панель мониторинга ЧСС на приборе СН в диапазонах 100-110 и 110-120 в минуту. Имеется таймер для контроля применяемых для тестирования в двух диапазонах ЧСС.

Рис 2 Представляемое автоматизированное заключение прибора(Cambridge Heart) слева – ортогональные отведения (X, Y, Z), справа – прекордиальные отведения (V1-V6) (CH-Report).

Рис 3. Прибор “КардиоВизор” a) – общий вид прибора, b) – основные окна экранного интерфейса.

Рис 4. А) автоматизированное заключение по показателям альтернации Т зубца в 3 точках (начало, максимум и окончание)

Рис. 5. Типовой профиль испытаний по величине ЧСС

Рис 6. Вид двухкоординатного индикатора электрической нестабильности в осях Y : TW-alternans - альтернации Т зубца в мкВ, X: Variational parameter - парный коэффициента вариации RR (отн. единицы). a) – норма, b) – высокая вероятность фибрилляции желудочков.

Таблица 1. Сопоставление средних параметров альтернации Т зубца по данным приборов CH и CV.

Этапы/ показатели	Используемые приборы
Cambridge Heart	КардиоВизор
ЧСС, в мин	TWA, uV	ЧСС, в мин	TWA, uV (дельта)**
Средние значения*	100,86±1,3	11,25±0.6	97,38±1.1	9,11±0.8

** - дельта - различие между исходными показателями и данными на нагрузке

Таблица 2. Показатели альтернации Т зубца при проведении нагрузочного теста в группе здоровых лиц в трех точках: tначало, tмаксимум, tокончание.

Группа	Период обследования
Исход	После нагрузки
30 сек	1-я мин	4-5 мин
Начало Т зубца (Т начало, мкВ)
20-40 лет	3,3±0,4	3,1±0,4	4,0±0,5	3,1±0,3
40-60 лет	7,0±0,51	8,3±0,4	6,2±0,5	9,1±0,4
	Альтернация Т зубца ( Т максимум, мкВ)
20-40 лет	6,7±0,4	7,9±0,42	7,4±0,52	6,4±0,3
40-60 лет	8,9±0,51	12,5±0,41	9,6±0,51	11,7±0,4
	Окончание Т зубца (Т конец, мкВ)
20-40 лет	6,7±0,4	6,9±0,42	6,7±0,5	6,3±0,3
40-60 лет	6,4±0,5	11,3±0,41	7,4±0,5	10,0±0,4

1 (р <0,05) - достоверность различий с исходом,
2 - то же по сравнению с группой 20-40 лет,

Таблица 3. Индекс «Миокард» и показатели ЧСС в обследованной контрольной группе в исходе и в динамике после тредмил-теста.

Группа	Показатели
Исход	После нагрузки
30 сек	1-я мин	4-5 мин
Индекс «Миокард»
20 – 40 лет	13,5±0,3	13,8±0.4	13,6±0,3	12,7±0,3
40 – 60 лет	14,4±0,32	17,0±0,41, 2	14,9±0,42	15,1±0,42
	Частота сердечных сокращений
20 – 40 лет	69,2±1,5	77,9±1,4*1	72,6±1,6	70,6±1,9
4лет	69,3±1,4	81,0±2,01	74,8±2,0	72,6±2,2

1 (р <0,05) - достоверность различий с исходом,
2 - то же по сравнению с группой 20-40 лет,

Таблица 4. Парный коэффициент вариации при проведении нагрузочного теста.

Контрольная группа	Этапы обследования
Исход	После нагрузки
30 сек	1-я мин	4-5 мин
Парный коэффициент вариации
20 – 40 лет	6,1±0,6	6,8±0,6	6,1±0,5	5,7±0,6
40 – 60 лет	3,6±0,41	4,5±0,41,2	3,9±0,51	3,4±0,41

1 (р <0,05) - достоверность различий с исходом,
2 - то же по сравнению с группой 20-40 лет,