Корреляция между тестом импедансной кардиографии для выявления декомпенсации и развитием заместительного фиброза левого желудочка

ОБОСНОВАНИЕ:

Решение о проведении транскатетерной замены аортального клапана (ТЗАК) часто принимается после того, как произошло необратимое повреждение сердца. Следовательно, существует потребность в новом методе выявления пациентов с менее чем тяжелым аортальным стенозом, которые подвержены непосредственному риску повреждения сердца. Концепция заключается в том, что начало декомпенсации левого желудочка (ЛЖ) является переломным моментом, который знаменует потерю сердечного резерва и формирование миокардиального фиброза. Это обсервационное исследование для сбора данных о возможной связи между простым неинвазивным тестом с использованием импедансной кардиографии (ИКГ) для выявления декомпенсации ЛЖ у пациентов с умеренным аортальным стенозом и развитием заместительного фиброза ЛЖ. Клапанный порок сердца (КПС) является частой причиной сердечной недостаточности (СН). Аортальный стеноз, одна из наиболее серьезных и распространенных форм КПС, характеризуется как прогрессирующим сужением клапана, так и реакцией ремоделирования ЛЖ. Умеренный аортальный стеноз (умеренная кальцификация створок) соответствует стадии B по рекомендациям Американского колледжа кардиологов (ACC)/Американской кардиологической ассоциации (AHA) по ведению КПС, которые определяют максимальную скорость потока через аорту менее 4,0 м/с или средний градиент давления на аорте менее 40 мм рт.ст. и отсутствие симптомов. На самом деле, у некоторых пациентов с аортальным стенозом с такими гемодинамическими показателями клапана имеются симптомы. Кроме того, пациенты с одинаковыми характеристиками клапана могут иметь очень разные функции ЛЖ, начиная от нормального миокарда до декомпенсации ЛЖ со значительным заместительным фиброзом. Это предполагает, что рассмотрение только характеристик клапана без оценки дисфункции ЛЖ может быть недостаточным для определения подходящего времени для ТЗАК. В настоящее время коммерчески доступные клапаны показаны при тяжелом кальцинированном аортальном стенозе у пациентов с симптоматическим КПС. Это стадия D в рекомендациях ACC/AHA по КПС, которые определяют гемодинамику клапана с максимальной скоростью потока через аорту ≥ 4,0 м/с или средним градиентом ≥ 40 мм рт.ст. Однако клинические исследования показывают, что часто решение о ТЗАК принимается после значительного повреждения сердца. Это предполагает, что раннее вмешательство, когда оно уместно, может снизить общую смертность и улучшить исходы по сравнению с консервативным лечением. Другими словами, подходящее время для ТЗАК может быть до стадии D. Дилемма заключается в том, что даже при наличии симптомов кардиологическая команда не имеет четких показаний для проведения ТЗАК, когда максимальная скорость потока через аорту менее 4,0 м/с, а средний градиент менее 40 мм рт.ст. Недостаток выжидательной тактики — повышенный риск смертности. Общими симптомами аортального стеноза являются стенокардия, синкопе и одышка. Наиболее серьезным симптомом является одышка, связанная с застойной СН. С момента появления явной одышки 50% пациентов умирают в течение 2 лет. Даже пациенты с наименее серьезным симптомом стенокардии имеют уровень смертности 50% в течение 5 лет с момента ее появления. Миокардиальный фиброз: Миокардиальный фиброз является ключевым патологическим признаком, связанным с ремоделированием ЛЖ в процессе перехода от гипертрофии к СН. Миокардиальный фиброз можно разделить на диффузный фиброз, который возникает раньше и является обратимым, и заместительный фиброз, который возникает позже и является необратимым. В теории, подходящее время для ТЗАК должно быть до формирования заместительного фиброза. Диффузный и заместительный фиброз в миокарде усиливаются при аортальном стенозе, но лишь слабо связаны с тяжестью сужения клапана. Фактически, пациенты с умеренным аортальным стенозом могут иметь нормальный миокард, диффузный фиброз или заместительный фиброз. Пробел в современных знаниях: Ремоделирование ЛЖ вследствие аортального стеноза не может быть точно предсказано только по степени сужения клапана и должно оцениваться независимо. Выявление субклинической декомпенсации ЛЖ потенциально может помочь в оценке прогрессирования фиброза, связанного с переходом от гипертрофии к СН. Тест ИКГ, описанный в этом исследовании, является потенциальным кандидатом на роль необходимого простого и недорогого метода выявления декомпенсации ЛЖ.

Импедансная кардиография:

Технология ИКГ доступна уже более 50 лет. Изначально ИКГ была коммерциализирована для неинвазивного мониторинга сердечного выброса. Возможности технологии расширились и включили оценку гемодинамической функции сердечно-сосудистой системы при СН. ИКГ использовалась для выявления декомпенсации у пациентов с сердечной недостаточностью, но ИКГ не использовалась специально для выявления декомпенсации у пациентов с умеренным аортальным стенозом. Это новое клиническое применение, где начало декомпенсации может быть важным. Сбор данных о показаниях ИКГ в вертикальном и горизонтальном положениях для выявления декомпенсации у пациентов с аортальным стенозом является целью данного проекта. Научная основа технологии следующая. Сопротивление потоку переменного электрического тока известно как импеданс, а сопротивление ткани приложенному току называется электрическим биоиммитансом (Z). Электрическое поле внутри грудной клетки создается путем подачи переменного тока высокой частоты и низкой амплитуды от источника постоянного тока через набор электродов типа электрокардиографа на шее и животе. Сигнал импеданса в реальном времени напоминает волну давления в аорте. Для облегчения интуитивного понимания сигнал инвертируется, так что уменьшение импеданса отображается как подъем на波形е. Известно, что скорость нарастания давления в восходящей аорте, dP/dt (которая является наклоном восходящего колена волны давления во время фазы изгнания), является показателем сократимости. Во время систолы изменение давления в аорте (причина) напрямую коррелирует с изменением импеданса (следствие). Дифференцированный сигнал импеданса, dZ/dt, напрямую коррелирует с dP/dt. На волне dZ/dt волна изгнания определяется как часть волны dZ/dt во время желудочкового изгнания. Самая высокая точка на волне изгнания — это [dZ/dt]max, измеряемая в омах в секунду. В систолу основным источником изменения импеданса является движение крови в аорте. Высота волны изгнания, [dZ/dt]max, коррелирует с сократимостью левого желудочка.

Новый метод оценки декомпенсации: Основой теста ИКГ вертикальное/горизонтальное положение является закон Старлинга для сердца. Для функции желудочков соотношение Франка-Старлинга утверждает, что сила желудочкового сокращения зависит от конечно-диастолической длины волокон, составляющих миокардиальную стенку, что тесно связано с конечно-диастолическим объемом. Положение тела влияет на распределение объема крови. Конечно-диастолический объем зависит от распределения объема крови между внутригрудным и внегрудным отделами. Когда человек находится в вертикальном положении, сила тяжести вызывает скопление крови в нижних частях тела, что увеличивает внегрудной объем крови за счет внутригрудного объема крови. Для человека в состоянии покоя маневр смены позы с вертикальной на горизонтальную вызывает уменьшение внегрудного объема крови и увеличение внутригрудного объема крови. Это увеличивает венозный возврат к сердцу (преднагрузку) и конечно-диастолический объем. В сердце, которое остается компенсированным, сила сокращения увеличивается по мере увеличения длины мышцы. Увеличение конечно-диастолического объема ЛЖ заставляет мышцу растягиваться в пределах ее эластического предела и приводит к большей силе сокращения. Другими словами, при компенсации горизонтальное [dZ/dt]max больше, чем вертикальное [dZ/dt]max. [29] Кривая Франка-Старлинга представляет собой соотношение напряжение/деформация производительности желудочка (напряжение ЛЖ) к конечно-диастолическому объему ЛЖ (деформация ЛЖ). В нормальном сердце кривая восходящая, что указывает на то, что увеличение конечно-диастолического объема приводит к увеличению силы сокращения. При СН левый желудочек становится декомпенсированным. Начало декомпенсации, представленное плато кривой сердечной недостаточности, происходит, когда левый желудочек больше не имеет сердечного резерва. Это переломный момент, когда миокард ЛЖ растянут до своего эластического предела. Начало декомпенсации указывается тем, что вертикальное [dZ/dt]max равно горизонтальному [dZ/dt]max. В теории, начало декомпенсации знаменует начало замещения жизнеспособной миокардиальной ткани фиброзной неспособной к сокращению тканью. Нисходящая часть кривой СН представляет ухудшение декомпенсации, когда миокард ЛЖ растягивается за пределы своего эластического предела, что приводит к более слабому сокращению. Чем слабее сокращение, тем медленнее кровь изгоняется из левого желудочка в аорту. Это вызывает более медленный подъем (меньший наклон) восходящего колена волны давления в аорте. Это указывается меньшим значением [dZ/dt]max. По мере ухудшения декомпенсации горизонтальное [dZ/dt]max продолжает уменьшаться ниже вертикального [dZ/dt]max. При декомпенсации патофизиологическим изменением является неспособность сердца перемещать всю кровь, возвращаемую из кровеносной системы, когда пациент не находится в вертикальном положении, что приводит к накоплению крови в сердце (застой). Начало декомпенсации можно считать «канарейкой в угольной шахте», поскольку оно служит ранним предупреждением о том, что переход от гипертрофии к СН неизбежен. Потенциально, начало декомпенсации ЛЖ может указывать на начало временного окна для рассмотрения ТЗАК у пациентов с аортальным стенозом. Релевантные предварительные данные: Для сравнений систолической функции ЛЖ между пациентами мера [dZ/dt]max нормализуется путем деления значения [dZ/dt]max на базовый импеданс (средний электрический биоиммитанс) грудной клетки (Zo). Это аналогично тому, как ударный объем нормализуется путем деления значения ударного объема на площадь поверхности тела для получения ударного индекса. Этот нормализованный показатель ИКГ силы сокращения ЛЖ называется систолической амплитудой (SA). Формула для SA: [dZ/dt]max (в Ом/с) деленное на Zo (в Ом). [33] Для оценки компенсаторного ответа на изменение позы критерием нормального компенсаторного ответа является вертикальное SA меньше горизонтального SA. Декомпенсация определяется как вертикальное SA ≥ горизонтальное SA, что указывает на то, что левый желудочек потерял сократительный резерв и функционирует вопреки нормальной функции согласно закону Старлинга для сердца. Начало декомпенсации происходит, когда вертикальное SA равно горизонтальному SA.

Ожидаемый результат:

Переход от компенсации к декомпенсации может быть важной вехой в ремоделировании ЛЖ. В теории, обнаруженное ИКГ начало декомпенсации является предвестником развития заместительного фиброза ЛЖ. Ожидаемым результатом этого исследования является отрицательный тест ИКГ на декомпенсацию у пациента с умеренным аортальным стенозом при сканировании МРТ сердца.