Possibilities of doppler echocardiography in heart diseases

Full Text

Допплерэхокардиографическое исследование позволяет определять направление потока, его характер (ламинарный или турбулентный) и скорость практически в проекции всех клапанов сердца. Параллельное применение допплерэхокардиографии восполняет недостатки одно- и двухмерного методов при выявлении клапанной регургитации, способствует обнаружению признаков межжелудочкового и межпредсердного шунтирования при подозрении на врожденные пороки сердца, позволяет неинвазивно рассчитывать чресклапанные градиенты давления при пороках сердца [2, 6]. Правильная оценка гемодинамики и клапанного аппарата сердца, точная локализация исследуемого потока способствуют объективизации оценки патологического процесса. При комбинированных пороках сердца допплерэхокардиография является более информативным методом, чем рентгенография и одно- и двухмерная ЭхоКГ, и может быть методом выбора при решении вопроса о показаниях и характере хирургической коррекции порока [7].

Допплерэхокардиограмма при митральном стенозе

При стенозе левого атриовентрикулярного отверстия кровоток из левого предсердия в желудочек в диастолу приобретает более равномерный характер в результате постоянного градиента давления между ними. Это приводит к изменению характера и формы кривой Д-ЭхоКГ. Появляется турбулентность в виде усиления и увеличения количества сигналов внутри профиля потока, деформируется нормальное двухпиковое изображение потока: пик Е становится пологим и уменьшается его амплитуда, увеличивается амплитуда пика А; оба пика могут сливаться, и при выраженном стенозе поток может приобретать куполообразную форму.

На рис. 1 приведена допплерэхокардиограмма при выраженном митральном стенозе. Митральный поток в диастолу (см. синхронизацию с ЭКГ внизу рисунка) патологически изменен — вместо двухпиковой имеется куполообразная форма, характер потока турбулентный — множество сигналов внутри контура в связи с хаотическим движением частиц крови в определенном участке кровотока. На рисунке видны также щелчки открытия и закрытия митрального клапана — вертикальные осцилляции до и после диастолического потока (продолжительность фаз систолы и диастолы допплерэхокардиограммы в данном случае в разных циклах сердечной деятельности неодинакова в связи с фибрилляцией предсердий).

 

Рис. 1. Допплерэхокардиограмма при митральном стенозе.

 

Оценка выраженности митрального стеноза всегда была и остается до сих пор проблемой, имеющей важное значение как для прогноза заболевания, так и для выбора вида лечения. Количественная оценка степени стеноза для решения вопроса о возможности оперативного вмешательства до внедрения ультразвуковых методов проводилась на основании данных, полученных при катетеризации сердца. С этой целью вычислялся диастолический градиент давления между левыми предсердием и желудочком, затем по формуле Горлина — площадь митрального отверстия. Было показано, что величину снижения давления через суженное митральное отверстие можно вычислить при допплеровском исследовании скорости крови в митральном кровотоке [16]. Описано применение модифицированного уравнения Бернулли для расчета величины снижения давления в клапане [13]: ∆P = 4V², где ∆P — градиент давления (в мм рт. ст.), V — максимальная скорость кровотока, измеренная ультразвуком (в м/с). Максимальную скорость в струе можно вычислить по величине максимального частотного сдвига в допплеровском сигнале по формуле:

$V=\frac{fd·C}{2f_0·\cos \alpha }$, где fd — определяемый допплеровский частотный сдвиг (в кгц), C — скорость ультразвука в тканях (1530 м/с); f_o — частота датчика (в кГц); α — угол между вектором максимальной скорости и направлением ультразвукового луча (cos равен 1, если угол α равен 0, то есть соблюдается один из основных принципов допплеровского исследования — параллельность хода ультразвукового луча и вектора скорости кровотока). Современные приборы дают возможность осуществлять коррекцию угла и автоматически определять максимальную скорость кровотока в зависимости от направления ультразвукового луча.

В 1966 г. Либанов и соавт. [цит. по I] предложили определять у больных с митральным стенозом длительность периода, необходимого для удлинения вдвое значения максимального исходного диастолического градиента давления. Эта величина была названа полупериодом атриовентрикулярного давления — T ½, и она оказалась мало зависимой от частоты сердечного ритма и митральной регургитации. У здоровых людей T ½ составляет 25—60 мс, у больных с умеренным митральным стенозом — 100 мс, средним стенозом — 90—200 мс, тяжелым — более 300 мс [15]. T ½ можно вычислить из кривой скорости по формуле $T ½=\frac{V}{\sqrt{2}}$ [16]; он коррелирует с площадью митрального отверстия. Авторами [13] была предложена формула для расчета размеров левого атриовентрикулярного отверстия: $S=\frac{220}{T ½}$, где S — площадь митрального отверстия в см², 220 — константа.

Следовательно, для определения площади митрального отверстия вначале необходимо измерить скорость кровотока, а затем найти T ¹/₂. С помощью программ, заложенных в современных приборах типа Алока-650, Алока-870, СИМ-5000, можно установить все эти параметры автоматически. Для этого закрепляют калипер на верхней точке профиля кривой скорости, затем отмечают появление горизонтальной пунктирной линии. Пересечение этой линии с профилем кривой скорости дает значение T ¹/₂, а затем и величину площади митрального отверстия по приведенной выше формуле. По мнению исследователей, данная формула не только хорошо коррелирует, но и у большинства больных точно соответствует данным, полученным при катетеризации сердца [1]. Вместе с тем наличие аортальной недостаточности и замедления атриовентрикулярной проводимости вносят существенные искажения в величину площади митрального отверстия, поэтому у больных с аортальными пороками и удлинением PQ более 0,2 с данной формулой пользоваться не рекомендуется [16].

Допплерэхокардиограмма при митральной недостаточности

Известно, что в норме на допплерэхокардиограмме в систолу в проекции митрального отверстия поток не определяется. При возникновении недостаточности митрального клапана в результате несмыкания створок в систолу левого желудочка струя крови попадает в левое предсердие, поэтому на допплерэхокардиограмме регистрируется патологический систолический поток, который к тому же имеет турбулентный характер. На рис. 2 приведено дуплексное изображение: в верхней части — секторальная эхокардиограмма в апикальном двухкамерном сечении с положением контрольного объема над митральными створками в полости левого предсердия; в средней части — допплерэхокардиограмма, в нижней — ЭКГ. Видно, что диастолический поток (до зубца R ЭКГ) имеет ламинарный характер и двухпиковую форму, расположенную выше изолинии. В систолу, то есть после зубца R ЭКГ, регистрируется выраженный патологический поток турбулентного характера, который занимает полностью всю систолу и располагается не только ниже изолинии, но и выше ее, что связано с хаотическими завихрениями тока крови.

 

Рис. 2. Допплерэхокардиограмма при митральной недостаточности.

 

Применение одновременно с Д-ЭхоКГ секторального сканирования позволяет полуколичественно оценивать степень митральной регургитации. Для этого на экране монитора измеряют расстояние от митрального клапана до наиболее удаленной точки в левом предсердии, где при синхронной регистрации Д-ЭхоКГ определяют систолическую турбулентность. При этом левое предсердие условно делят на 4 уровня (через 1,5 см от точки систолического смыкания створок клапана), с помощью которых можно оценивать степень митральной недостаточности: I степень — 0—1,5 см; II — 1,5—3,0 см; III — 3,0—4,5 см; IV — более 4,5 [10].

Следует отметить, что допплерэхокардиографическая диагностика митральной недостаточности имеет явное преимущество перед другими ультразвуковыми методами (одно-, двухмерный режимы), поскольку при использовании последних диагностику строят преимущественно на косвенных признаках объемной перегрузки левых отделов сердца и отдельных характеристиках движения митрального клапана. Поэтому регистрация на допплерэхокардиограмме прямого признака митральной недостаточности — струи регургитации в левом предсердии — является ценным дополнением в ультразвуковой диагностике этого порока [3].

Д-ЭхоКГ позволяет определять место возникновения систолического шума у больных, что приобретает исключительно важное значение в дифференциальной диагностике аускультативно сходных с митральной недостаточностью заболеваний (трикуспидальная недостаточность, дефект межжелудочковой перегородки, стеноз устья аорты, субаортальный стеноз и т. д.). Обнаружение на допплерэхокардиограмме струи регургитации в левом предсердии относят к высокоинформативному признаку митральной недостаточности, достигающему специфичности до 96% [4]. Установление митральной недостаточности и ее полуколичественная оценка имеют важное значение в определении прогноза болезни и возможности хирургической коррекции порока.

При трикуспидальном стенозе и трикуспидальной недостаточности механизмы возникновения, характеры и формы допплеровских потоков аналогичны потокам при митральном стенозе и недостаточности.

Допплерэхокардиограмма при аортальной недостаточности

В норме при исследовании кровотока через аортальное отверстие на допплерэхокардиограмме в диастолу поток не определяется. При развитии недостаточности клапана аорты в результате несмыкания его створок происходит заброс крови из аорты обратно в полость левого желудочка. Д-ЭгоКГ позволяет с высокой достоверностью обнаружить даже незначительный диастолический поток крови в выходном тракте левого желудочка. При сравнении с данными ангиографии чувствительность Д-ЭхоКГ при аортальной недостаточности составляет 96%, специфичность— 100% [17].

На рис. 3 приведено дуплексное изображение: в верхней части — секторальная эхокардиограмма в сечении по длинной оси с расположением контрольного объема под аортальными створками, в средней части — допплерэхокардиограмма, в нижней — ЭКГ. Видно, что в диастолу (до зубца R ЭКГ) вместо «чистой» изолинии регистрируется выраженный турбулентный диастолический поток, который по «форме» можно сравнить с «музыкальным» шумом фонокардиограммы.

Использование одновременно с Д-ЭхоКГ секторального сканирования позволяет также оценивать полуколичественно степень аортальной регургитации. Так, Кон (1984) предлагает выделять три степени аортальной недостаточности: I — при определении обратной струи крови под створками аортального клапана до кончика передней створки митрального клапана; II — при ее определении до уровня прикрепления папиллярных мышц; III — при ее регистрации на всем протяжении от створок аортального клапана до верхушки левого желудочка [цит. по 5].

 

Рис. 3. Допплерэхокардиограмма при аортальной недостаточности и аортальном стенозе.

 

Допплерэхокардиографическая диагностика аортальной недостаточности имеет явное преимущество перед одно- и двухмерной эхокардиографией. При использовании последних диагностика базируется преимущественно на косвенных признаках (фибрилляция передней створки митрального клапана, дилатация полости левого желудочка, гиперкинез стенок и т. д.). Поэтому регистрация на Д-ЭхоКГ прямого признака аортальной недостаточности — струи регургитации в выходном отделе левого желудочка — является весьма существенным дополнением в диагностике этого порока. Кроме того, Д-ЭхоКГ позволяет точно определять место возникновения диастолического шума у больных, что имеет важное значение в дифференциальной диагностике недостаточности клапана легочной артерии, аускультативно сходного с аортальной недостаточностью. Так, в нашей практике были случаи, когда допплеровское исследование позволяло отвергнуть диагноз митрально-аортального порока сердца и констатировать изолированный митральный стеноз с наличием относительной недостаточности клапана легочной артерии в результате высокой легочной гипертензии.

При полуколичественном определении степени аортальной недостаточности следует учитывать, что выраженность регургитации зависит от ряда факторов (направление струи, сократимость левого желудочка и т. д.). Вместе с тем ориентировочная оценка аортальной недостаточности и, особенно, ее диагностика имеют важное значение, причем в первую очередь для выявления показаний к своевременной хирургической коррекции порока.

Допплерэхокардиограмма при аортальном стенозе

В норме при допплеровском исследовании аортальный поток ламинарный и регистрируется в систолу в виде асимметричной параболы с просветом внутри контура. При клапанном аортальном стенозе возникает препятствие нормальному кровотоку, что сказывается на характере потока и его форме: поток становится турбулентным, контуры его нечеткими. На рис. 3 наряду с диастолическим турбулентным потоком в систолу (после зубца R ЭКГ) регистрируется поток с нечеткими контурами со множеством сигналов внутри, возникновение которых связано с хаотическим движением частиц в контрольном объеме крови (то есть турбулентность систолического потока).

С помощью метода непрерывного допплеровского исследования можно ориентировочно оценивать аортальный чресклапанный градиент давления по формуле Бернулли: ∆P = 4V², где ∆P — градиент давления, V — максимальная скорость потока в данном контрольном объеме. Аналогичным образом по формуле Бернулли определяют градиент давления при гипертрофической кардиомиопатии между левым желудочком и аортой. Проведенные исследования [11, 18] показали высокую корреляцию между неинвазивным способом определения градиента давления и данными катетеризации.

При стенозе устья легочной артерии и недостаточности клапана легочной артерии механизмы возникновения, характеры и формы допплеровских потоков аналогичны потокам при аортальном стенозе и аортальной недостаточности.

Завершая обсуждение вопроса о применении Д-ЭхоКГ при приобретенных пороках сердца, следует остановиться на факте обнаружения клапанной регургитации у здоровых людей. В проекции трехстворчатого клапана поток регургитации с помощью Д-ЭхоКГ при интактном клапанном аппарате выявляется в 49,4% случаев, в проекции клапана легочной артерии — в 20%, в проекции митрального клапана — в 14,5%, аортального клапана — в 0,8% [19]. Этими фактами авторы предлагают объяснять причину неорганических шумов в сердце.

Более информативным в плане обнаружения клапанных регургитаций является цветное допплеровское исследование потоков, которое повышает чувствительность, а прежде всего специфичность своей способностью прямого изображения коротких, узких, асимметричных или множественных регургитирующих струй [14]. Авторами было проведено обследование значительной группы добровольцев с помощью метода цветного допплеровского изображения кровотока: регургитация на легочном клапане была выявлена в 67,4% случаев, на 3-створчатом — в 54%, митральная регургитация— в 39,3%, аортальная регургитация — в 1,3%. Сопоставление с данными аускультации и фонокардиографии показало, что легочная и аортальная регургитации не сопровождались шумом, при митральной же регургитации в 24,6% случаев определялся шум. Исследователями приводятся критерии оценки физиологической регургитации, что имеет важное практическое значение.

В настоящее время в связи с развитием кардиохирургии, созданием новых, более совершенных искусственных клапанов сердца и широким внедрением протезирования встает вопрос о контроле состояния клапанных протезов и оценке их функции. По мнению специалистов, среди всех инструментальных методов Д-ЭхоКГ является наиболее информативным, безопасным и простым способом оценки клапанных протезов [17], а также наиболее информативным по сравнению с одно- и двухмерной ЭхоКГ методом диагностики парапротезных фистул и позволяет диагностировать их изолированно в митральной, аортальной и трикуспидальной позициях, что особенно важно при многоклапанном протезировании [9].

С помощью Д-ЭхоКГ можно выявлять небольшие дефекты межжелудочковой перегородки, которые не визуализируются при обычной ЭхоКГ, диагностировать дефекты межпредсердной перегородки и открытый артериальный проток [17], не только устанавливать наличие открытого артериального протока, но и выбирать необходимый по размерам окклюдер без проведения ангиографии, контролировать эффективность лечения в ближайшем и отдаленном периодах после окклюзии открытого артериального протока [8]. Д-ЭхоКГ дополняет и расширяет возможности эхокардиографии и может давать высоко достоверные данные лишь в сочетании с ней. Разумеется, исследование требует определенного навыка и опыта врача, поскольку поиск и дифференциация потоков затруднены и на кровоток в данной конкретной области могут влиять различные факторы, связанные как с анатомическими особенностями сердца (ротация), так и с функциональными (сниженный ударный выброс). Существенное влияние на характер исследуемого потока оказывает угол между ультразвуковым лучом и вектором потока: чем больше этот угол, тем менее достоверен результат. Так, несоблюдение условия параллельности ультразвукового луча и кровотока в аорте часто дает ложную турбулентность систолического аортального потока. В связи с этим необходимо добиваться уменьшения угла между лучом и кровотоком (оптимально — менее 20°), выбирая соответствующее сечение сердца в двухмерном режиме.

В последние годы Д-ЭхоКГ все шире применяют в качестве основного неинвазивного метода оценки функции сердца в норме и патологии — ударного объема, сердечного выброса, объема клапанной регургитации и т. д. [12]. Сведения о внутрисердечной гемодинамике, которые можно получить при допплерэхокардиографии, считаются достаточно надежными и поэтому во многих случаях применение Д-ЭхоКГ делает ненужным катетеризацию сердца [17].

About the authors

A. S. Galyavich

Kazan Order of the Red Banner of Labor of the Medical Institute named after S. V. Kurashov

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com

Department of Propaedeutics of Internal Diseases

Russian Federation, Kazan

V. N. Oslopov

Kazan Order of the Red Banner of Labor of the Medical Institute named after S. V. Kurashov

Email: info@eco-vector.com

Head – Associate Professor, Department of Propaedeutics of Internal Diseases

Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files