Важная роль в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний отводится проведению скрининговых углубленных обследований различных контингентов лиц. В зависимости от поставленных перед медицинским персоналом задач и количества обследуемых степень оснащенности лечебных учреждений медицинским оборудованием может варьироваться. Однако большинство высокотехнологичных методик не могут быть использованы при массовых обследованиях по причине больших материальных и временных затрат на одно исследование.
Это и определяет высокую потребность медицинских учреждений в оборудовании, с одной стороны, недорогом, надежном и мобильном, а с другой, позволяющем оперативно и с высокой степенью достоверности осуществлять оценку функционального состояния сердечно-сосудистой системы с целью ранней диагностики заболеваний, контроля за эффективностью проводимого лечения, мониторинга состояния здоровья.
В большинстве современных скрининговых диагностических комплексах используются методы ЭКГ, ритмокардиографии и измерения АД. Вместе с тем у больных ухудшение сократимости миокарда часто предшествует изменениям ЭКГ и не отражается на уровне АД. Стандартом в определении сократительной способности миокарда является эхокардиография (ЭХОКГ) [5], но из-за высокой стоимости оборудования и длительности исследования данный метод при скрининговых обследованиях практически не используется. Таким образом, оценка насосной функции сердца при такого рода обследованиях оценивается лишь физикально.
В этой связи несомненный интерес представляет метод регистрации механической активности сердца опосредованно, через измерение силы колебаний тела человека, возникающих при каждом сердечном сокращении (баллистокардиография) [1, 3, 7]. Технические решения созданных в 70–80 годы приборов оказались сложными, дорогостоящими и малочувствительными, что не позволило методу стать широко используемым в медицинской практике.
Нами совместно с сотрудниками конструкторского технологического бюро «Биофизприбор» (г. Санкт-Петербург) метод был модифицирован за счет использования вертикальной схемы преобразования силы, связанной с сердечным толчком, с целью минимизации погрешности трансформации сердечного сокращения в электрический сигнал. Оригинальная методика получила название количественной вертикальной модифицированной баллистокардиографии, или инокардиографии (ИКГ) [4]. Метод заключается в регистрации колебаний вертикальной составляющей силы, вызванной движением сердца в пространстве у пациента, сидящего на динамометрической платформе. Положение «сидя в покое» обеспечивает жесткую и постоянную по величине связь тела обследуемого с измерительной платформой. Отличием метода является исключение влияния массы тела на показатели, зависящие от величины сердечного выброса. Эффект компенсации массы обеспечивается нормированием этих параметров по отношению к величине веса обследуемого человека. Важной особенностью является также возможность статической калибровки преобразователя силы.
Однако, несмотря на привлекательность данного подхода к оценке сократительной способности миокарда, клинических исследований по сопоставлению параметров ИКГ с другими методами, используемыми в клинической практике для определения фракции выброса, до сих пор не проводилось.
Цель исследования ‒ изучить диагностическую ценность инокардиографии в определении сократительной функции миокарда.
Материалы и методы исследования
Чувствительность и специфичность ИКГ изучалась при сопоставлении данных с результатами эхокардиографического исследования. Всего обследовано 230 пациентов, из них 160 мужчин и 70 женщин, находившихся в стационаре. Все обследованные были в возрасте от 19 до 92 лет (средний возраст составил 60,7 ± 14,5 лет). Пациенты были разделены по данным ЭХОКГ на 3 группы: в первую группу вошли 126 пациентов (55 %) с нормальной систолической функцией ЛЖ (фракция выброса 55–75 % по данным ЭХОКГ), вторую группу составили 76 пациентов (33 %) с умеренно сниженной систолической функцией ЛЖ (фракция выброса 35–54 %), третью группу составили 28 пациентов (12 %) с резко сниженной систолической функцией ЛЖ (фракция выброса менее 35 %). В качестве контрольного метода определения насосной функции сердца использовался эхокардиографический модифицированный двухплоскостной метод Симпсона на аппарате Acuson Sequoia 512. Непосредственно после ЭХОКГ всем обследуемым выполнена ИКГ с использованием аппаратно-программного комплекса «Инокард», предоставленного для проведения исследований Конструкторским технологическим бюро «Биофизприбор» (г. Санкт-Петербург).
Для регистрации физиологических показателей обследуемый пациент размещался в одежде и обуви в кресле с наложением электродов на конечности для регистрации стандартных отведений ЭКГ. Продолжительность регистрации составляла в среднем 3–4 минуты в зависимости от частоты сердечных сокращений пациента. После автоматической обработки динамического ряда колебательных кривых получали усредненный ИКГ комплекс, в котором по оси ординат отражалась динамика силы давления, а по оси абсцисс – время основных фаз сердечного цикла (рис. 1).
Рис. 1. Нормальная динамика вертикальной составляющей силы по данным инокардиографии в различные фазы сердечного цикла
Волны ИКГ трактовали следующим образом [2, 6]:
Пресистолические (регистрируются только при брадикардии) волны:
F – систола предсердий.
G – удар крови из предсердий о стенки желудочков.
Систолические волны:
Н – изометрическое сокращение желудочков.
I – начало фазы быстрого изгнания крови из желудочков;
J – средне-систолический выброс, удар крови о дугу аорты и бифуркация легочной артерии;
К – замедление скорости тока крови в нисходящей аорте и удар пульсовой волны о бифуркацию аорты.
Диастолические волны:
L – изометрическое расслабление, отдача после опорожнения содержимого предсердий, замедление скорости венозного притока в больших венах в начале диастолы;
М – возникает в фазе быстрого наполнения желудочков, соответствует раскрытию атриовентрикулярного клапана и удару крови о стенки желудочков;
N – «гидравлический удар» при прекращении быстрого наполнения желудочков;
О – послеколебания.
Впервые при интерпретации и оценке инокардиограммы использовался количественный анализ волн, измерения проводились в международной системе единиц (СИ): Ньютонах (N) и секундах (S). Измерялись такие характеристики волн, как амплитуда волны (а), время волны (t), и площадь волны (s) с последующим формированием обучающей выборки.
Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета прикладных программ Statistica 7.0. Выполнялся дискриминантный анализ, где номинативной переменной выступали группы с различной величиной фракции выброса по данным ЭХОКГ, а независимыми переменными являлись совокупность признаков ИКГ. Из отобранных наиболее информативных признаков осуществлялось построение решающего правила с вычислением обобщенного показателя состояния сократительной функции миокарда. По полученным величинам проводилась интерпретация различий между группами с проверкой непротиворечивости выбранной классификации по степени нарушения сократимости миокарда: нормальной, умеренно и резко сниженной.
Результаты исследования и их обсуждение
После предварительной оценки совокупности признаков ИКГ были отобраны амплитудные и временные характеристики систолических волн H, I, J, K (табл. 1) как наиболее информативные переменные в нашей модели.
Таблица 1
Вклад переменных инокардиограммы в формирование модели по оценке сократительной способности миокарда
|
Характеристика волны |
Лямбда Уилкса |
ЧастнаяЛямбда |
F-критерий |
p-уровень |
Toлерантность |
Tолерантность (R-кв) |
|
J(a) |
0,251272 |
0,638543 |
56,04058 |
0,000000 |
0,210390 |
0,789610 |
|
H(t) |
0,218766 |
0,733423 |
35,98351 |
0,000000 |
0,241160 |
0,758841 |
|
K(s) |
0,195706 |
0,819843 |
21,75485 |
0,000000 |
0,333276 |
0,666724 |
|
H(a) |
0,189419 |
0,847054 |
17,87570 |
0,000000 |
0,667280 |
0,332720 |
|
I(t) |
0,185945 |
0,862880 |
15,73209 |
0,000000 |
0,371249 |
0,628751 |
|
K(a) |
0,172472 |
0,930285 |
7,41902 |
0,000782 |
0,303099 |
0,696901 |
|
J(t) |
0,172141 |
0,932070 |
7,21518 |
0,000945 |
0,136851 |
0,863149 |
|
I(a) |
0,169538 |
0,946383 |
5,60878 |
0,004272 |
0,452119 |
0,547880 |
|
J(s) |
0,167736 |
0,956551 |
4,49682 |
0,012306 |
0,714549 |
0,285451 |
|
K(t) |
0,167443 |
0,958224 |
4,31616 |
0,014629 |
0,157454 |
0,842546 |
|
I(s) |
0,163682 |
0,980238 |
1,99585 |
0,138623 |
0,410011 |
0,589989 |
|
H(s) |
0,162878 |
0,985080 |
1,49942 |
0,225784 |
0,325623 |
0,674377 |
По выбранным признакам максимальный уровень критерия значимости составил F = 24,69 при P < 0,0001, что свидетельствует о высокой чувствительности сформированной модели. Проведение анализа структуры взаимосвязи между группами также подтвердило высокое качество ее классификации (табл. 2).
Таблица 2
Структура взаимосвязи между исследуемыми группами (Квадраты расстояния Махаланобиса)
|
Исследуемые группы |
Группа 1 (ФВ > 55 %) |
Группа 2 (35 % < ФВ < 55 %) |
Группа 3 (ФВ < 35 %) |
|
Группа 1 (ФВ > 55 %) |
0,00000 |
11,23460 (p < 0,00001) |
17,30494 (p < 0,00001) |
|
Группа 2 (35 % < ФВ < 55 %) |
11,23460 (p < 0,00001) |
0,00000 |
6,46203 (p < 0,00001) |
|
Группа 3 (ФВ < 35 %) |
17,30494 (p < 0,00001) |
6,46203 (p < 0,00001) |
0,00000 |
При определении решающего правила были рассчитаны линейные классификационные функции (ЛКФ).
Данные проверки чувствительности решающих правил дискриминации как дополнительная мера оценки различий между группами свидетельствуют о хорошей разделительной способности выбранной модели (табл. 3).
Из табл. 3 видно, что в матрицу классификации из 230 пациентов под дискриминацию попало 212 человек, что составляет 92,17 % от общего числа пациентов, 18 пациентов (7,83 %) после дискриминации не вошли ни в одну из трех групп. Это, вероятнее всего, обусловлено искажением волн ИКГ вследствие погрешностей при проведении регистрации.
Таблица 3
Матрица классификации, отражающая процент правильности решений при оценке различий между исследуемыми группами
|
Группы |
Процент правильности решения |
Группа 1 (ФВ > 55 %) |
Группа 2 (35 % < ФВ < 55 %) |
Группа 3 (ФВ < 35 %) |
|
Группа 1 (ФВ > 55 %) |
97,32143 |
109 |
3 |
0 |
|
Группа 2 (35 % < ФВ < 55 %) |
88,88889 |
4 |
64 |
4 |
|
Группа 3 (ФВ < 35 %) |
96,42857 |
0 |
1 |
27 |
|
Всего |
94,33962 |
113 |
68 |
31 |
В целях выяснения природы дискриминации был проведен канонический анализ, в ходе которого применили две канонические функции (КЛДФ), с суммарным вкладом в дисперсию признаков 83,27 и 100 % соответственно.
На рис. 2 представлен график положения объектов трех групп в координатах первой и второй канонических КЛДФ. Различие между группами отчетливое.
Таким образом, разработанный алгоритм аппаратно-програмного анализа амплитудно-временных параметров волн ИКГ позволяет качественно отнести обследуемого к группам с различной выраженностью сердечной слабости. Предлагаемая методика не подходит для количественного определения ФВ в абсолютных величинах.
Рис. 2. График положения объектов трех групп в координатах первой и второй канонических КЛДФ
Выводы
Инокардиография обладает существенной диагностической ценностью для определения систолической функции левого желудочка. Разработанные решающие правила позволяют методу инокардиографии с высокой степенью достоверности распределять обследуемых на группы с нормальной, умеренно сниженной и резко сниженной сократительной способностью миокарда. Данная методика может использоваться в современных скрининговых диагностических комплексах для обследования пациентов.
Рецензенты:
Масляков В.В., д.м.н., профессор, проректор по научной работе и связям с общественность, заведующий кафедрой клинической медицины, НОУ ВПО «Саратовский медицинский институт «РЕАВИЗ», г. Саратов;
Громов М.С., д.м.н., профессор, генеральный директор ООО «Частная клиника № 1», г. Саратов.