Роль перераспределения биологических жидкостей и изменения электропроводности органов и тканей грудной клетки в динамике кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела человека

median.

M.

SD.

min.

max.

N.

P.

увели-чение.

mV.

0.16.

0.19.

0.11.

0.65.

<0.01.

%.

11.9.

(94%).

median.

M.

SD.

min.

max.

N.

P

умень-шение.

mV.

— 0.20.

— 0.24.

0.20.

— 1.07.

<0.01.

%.

— 15.

— 18.

11.9.

— 49.

(95%).

median.

M.

SD.

min.

max.

N.

P.

увели-чение.

mV.

0.2.

0.23.

0.17.

0.01.

0.6.

NS.

%.

10.6.

1.2.

(57%).

умень-шение.

mV.

— 0.08.

— 0.12.

0.12.

— 0.46.

0.01.

NS.

%.

— 4.3.

— 5.3.

— 14.

— 0.4.

(5%).

ИД.

1g.

2g.

0g.

CM.

111.80.9.

100.81.7 *.

146.95.03 *.

JLL.

116.91.7.

94.51.03 *.

129.60.72 *.

JM.

130.02.36.

114.62.24 *.

154.71.18 *.

LL.

155.91.22.

139.11.19 *.

182.85.95 *.

SB.

87.10.76.

74.10.91 *.

93.31.63 *.

PV.

125.43.75.

92.34.35 *.

132.73.44.

median.

M.

SD.

min.

max.

N.

P.

сниже;

mV.

— 0.18.

— 0.2.

0.17.

— 0.8.

— 0.02.

NS.

ние.

%.

— 11.

— 13.

7.8.

— 30.

— 2.

(69%).

увели;

mV.

0.04.

0.04.

0.03.

0.02.

0.06.

NS.

чение.

%.

2.6.

2.6.

1.6.

3.8.

3.75.

(4%).

median.

M.

SD.

min.

max.

N.

P.

сниже;

mV.

— 0.03.

— 0.04.

0.03.

— 0.09.

— 0.01.

ние.

%.

— 2.6.

— 3.

2.4.

— 6.

— 0.7.

увели;

mV.

0.08.

0.12.

0.12.

0.01.

0.46.

NS.

чение.

%.

4.3.

5.3.

0.4.

1.4.

(54%).

median.

M.

SD.

min.

max.

увели;

mV.

0.03.

0.03.

0.02.

0.01.

0.05.

чение.

%.

3.9.

3.5.

1.8.

0.9.

5.3.

сниже;

mV.

— 0.02.

— 0.04.

0.05.

— 0.11.

— 0.01.

ние.

%.

— 2.1.

— 5.7.

8.3.

— 18.

— 5.5.

median.

M.

SD.

min.

max.

увели;

mV.

0.015.

0.015.

0.007.

0.01.

0.02.

чение.

%.

1.9.

1.9.

1.9.

0.5.

2.7.

сниже ;

mV.

— 0.06.

— 0.05.

0.03.

— 0.09.

— 0.01.

ние.

%.

— 4.9.

— 6.3.

4.9.

— 15.8.

— 2.1.

Отведе-ния ЭКГ-12.

QRS+ (зубец R).

QRS — (зубец Q или S).

QRS+.

QRS+.

QRS+.

QRS+.

QRS;

QRS;

QRS;

QRS ;

M.

m.

(%).

(%).

(%).

M.

m.

(%).

(%).

(%).

I.

• -0.15 *
• 0.03

• -0.16 *
• 0.03

62.5.

37.5.

II.

• 0.04
• 0.06

• 0.17
• 0.05

III.

• 0.18
• 0.07

• 0
• 0.04

aVR.

• 0.16
• 0.03

• -0.02
• 0.05

37.5.

37.5.

aVL.

• -0.05
• 0.05

37.5.

37.5.

• 0.1 *
• 0.03

87.5.

12.5.

aVF.

• 0.08
• 0.06

12.5.

37.5.

• 0.06
• 0.04

v1.

• 0.05
• 0.01

37.5.

62.5.

• 0.16 *
• 0.08

62.5.

12.5.

v2.

• 0.00
• 0.03

37.5.

37.5.

• 0.10
• 0.13

12.5.

62.5.

v3.

• -0.14 *
• 0.04

87.5.

12.5.

• 0.20 *
• 0.11

12.5.

12.5.

v4.

• -0.22 *
• 0.11

87.5.

12.5.

• 0.27 *
• 0.07

v5.

• -0.18 *
• 0.06

12,5.

12.5.

• 0.19 *
• 0.07

v6.

• -0.19 *
• 0.05

62.5.

12.5.

У всех пациентов при переводе в ортостатическое положение ЧСС достоверно возрастала в среднем на 101 удар, а к 20 минуте ортостаза у 4 пациентов наблюдалось дальнейшее достоверное увеличение ЧСС в среднем на 112 удара.

Таким образом, как показало проведенное исследование, перераспределение крови, вызванное изменением как величины вектора гравитации, так и его направления относительно длинной оси тела, вызывает сходную динамику показателей QRS. При этом уменьшение степени перераспределения крови в краниальном направлении в период микрогравитации за счет использования ОДНТ приводит к достоверному снижению этой динамики, а при горизонтальном положении обследуемого во время параболических полетов, когда перераспределение незначительно, она отсутствует.

Изменения QRS обусловлены варьированием двух показателей:

1) электропроводности органов и тканей грудной клетки как среды между источником и регистрирующими электродами и 2) расстояния от сердца до электродов за счет изменения объема грудной клетки и камер сердца, (прежде всего, левого желудочка) и возможного некоторого поворота сердца. Очевидно, что эти два фактора действуют на вольтаж QRS одновременно, но в противоположных направлениях. С одной стороны, поскольку кровь и лимфа, как и другие биологические жидкости, имеют высокую электропроводность, увеличение кровенаполнения органов и тканей приводит к дополнительному электрическому соединению (шунтированию) через кровеносную и лимфатическую системы участков грудной клетки с разными электрическими потенциалами, что снижает суммарный ток, текущий к поверхности тела, а это, в свою очередь, приводит к снижению разности потенциалов и падению вольтажа ЭКГ. С другой стороны, увеличение кровенаполнения грудной клетки сопровождается увеличением размеров сердца и уменьшением расстояния между поверхностью сердца и ЭКГ-электродами, что приводит к возрастанию вольтажа ЭКГ. Уменьшение кровенаполнения органов и тканей грудной клетки вызывает противоположные изменения. При этом, поскольку тело человека электрически неоднородно, результирующее влияние на вольтаж ЭКГ в отведениях X, Y и Z оказывается различным. То же относится к отведениям традиционной системы ЭКГ-12.

Типичными для большинства обследованных как во время параболических полетов, так и при проведении коротких постуральных проб были изменения зубца R в отведении Z. Возрастание амплитуды Rz (в среднем на 16% от исходного значения) регистрировалось при уменьшении кровенаполнения органов и тканей грудной клетки вследствие перераспределении крови в каудальном направлении и увеличении расстояния от поверхности сердца до ЭКГ-электродов. Частота сердечных сокращений увеличивалась. Напротив, снижение амплитуды Rz (в среднем на 18% от исходного значения) регистрировалось при увеличении кровенаполнения органов и тканей грудной клетки вследствие перераспределения крови в краниальном направлении и уменьшении расстояния от поверхности сердца до ЭКГ-электродов. ЧСС снижалась. Из этого следует, что доминирующим в динамике этого показателя было влияние изменения электропроводности органов и тканей грудной клетки. Такая интерпретация подтверждается результатами, полученным Y. rudy с соавторами [Rudy Y, et al 1982]. Они показали, что при увеличении электропроводности легких во время процедуры бронхо-пульмонального лаважа ЭКГ-потенциалы снижались в среднем на 25%; наиболее выраженными были изменения проекции вектора диполя сердца на передне-заднюю ось (отведение Z по Франку).

Влияние изменения расстояния от поверхности сердца до электродов в период микрогравитации наиболее значимо в отведении X: в 57% случаев Rx достоверно возрастает при увеличении размеров сердца во время невесомости. Детально влияние расстояния до электродов проанализировали T. Feldman с соавторами [Feldman T. et al., 1985]. Они пришли к выводу, что вольтаж QRS чувствителен к изменению расстояния до электродов в отведениях v5 и v6 (эти отведения расположены на левом боку на уровне 5 межреберья и в значительной степени соответствуют отведению X в системе Франка), где «глубина залегания» сердца варьирует вместе с объемом желудочков и позицией сердца. При этом вольтаж QRS в отведениях от конечностей не чувствителен к таким изменениям. Отведения v2-v4, расположенные на передней поверхности грудной клетки, авторы не анализировали.

Проведенное исследование показало, что длительная постуральная проба также вызывает у большинства обследованных сходную динамику вольтажных показателей QRS. Наиболее значимые изменения в отведениях I, v3-v5. Динамика вольтажных показателей QRS в передних отведениях системы ЭКГ-12 и в отведении Z системы Франка обусловлена изменениями кардиоэлектрических потенциалов в одних и тех же точках на передней поверхности тела (рис.2). При переводе пациента из горизонтального положения в ортостатическое снижается амплитуда зубца R в отведениях v3-v5 и возрастает амплитуда зубца S в этих же отведениях, а в отведениях от конечностей снижается амплитуда R в I отведении. Базовый импеданс грудной клетки увеличивается. Так же, как во время параболических полетов и коротких постуральных проб, указанные изменения биофизических показателей, регистрируемые на поверхности тела во время постуральных проб, могут быть обусловлены действием нескольких факторов: уменьшением электро-проводности торса вследствие перераспределение крови и других биологических жидкостей (они обладают высокой электропроводностью) в каудальном направлении, а также изменением электрического сопротивления органов грудной клетки вследствие их гравитационно-зависимой деформации и смещения. При этом изменение позиции диафрагмы приводит к ротации сердца из-за некоторого сдвига его верхушки книзу и, как следствие, к изменению расстояния от поверхности сердца до ЭКГ-электродов. Перераспределение крови и других биологических жидкостей из органов и тканей грудной клетки приводит к уменьшению в этой зоне электропроводности среды между поверхностью сердца и ЭКГ-электродами. Это приводит к увеличению ЭКГ-потенциалов.

При сравнении вольтажных показателей QRS в начале ортостаза и через 20 минут выявлено достоверное увеличение амплитуды зубца S во всех грудных отведениях без соответствующей динамики зубца R. В отведениях на передней поверхности грудной клетки это увеличение было не меньшим, чем при повороте. Базовый импеданс также продолжал расти, но среднее увеличение составило лишь 0.6±0.1 Ом, что значительно меньше, чем при повороте (2.2±0.4 Ом). Поскольку положение тела оставалось прежним, то динамика этих биофизических показателей определялась только изменением электропроводящих свойств органов и тканей грудной клетки. При этом сходная динамика амплитуды зубца S в передних отведениях при повороте и при 20-минутном ортостазе сопровождалась различным изменением базового импеданса.

Необходимо отметить, что перераспределение жидких сред организма (прежде всего крови) под действием гравитационной нагрузки приводит к снижению венозного притока к сердцу по нижней полой вене, снижению давления наполнения в правом предсердии, конечно-диастолического объема обоих желудочков и к уменьшению ударного объема [Осадчий Л.И., 1982; Caiani E. G. et al., 2004]. Более 70% крови, перемещающейся в нижние конечности при ортостазе, переходит из органов грудной клетки. При этом объем крови в сердце и легких снижается на 25%. Падение давления в сосудах верхней части тела, в частности, в области каротидного синуса, вызывает сужение периферических сосудов, тахикардию, повышение содержания норадреналина в крови, увеличение сократимости миокарда [Осадчий Л.И., 1982]. Как подтвердили исследования последних лет в клинических условиях с использованием цветного тканевого Допплеровского картирования [Lindqvist P. et al., 2007; Pitkдnen O. M., et al., 2004]) индекс глобальной сократимости миокарда (максимальное значение первой производной внутрижелудочкового давления max (dP/dt)) высоко достоверно коррелирует со скоростью изоволюмического сокращения стенок левого желудочка (в наибольшей степени задне-базальных отделов). Таким образом, перераспределение крови в каудальном направлении сопровождается более быстрым и интенсивным сокращением миокарда на 40−120 мс от начала деполяризации желудочков (фаза изоволюмического сокращения) [Парин В.В., Карпман В. Л., 1980]. При этом, начало фазы соответствует зубцу S в передних отведениях ЭКГ-12 (v2-v4) и зубцу R в отведении Z в системе Франка, поэтому указанные изменения показателей сердечной гемодинамики приводят к тому, что на Sv2-v4 и Rz приходится более интенсивное, чем на предыдущем этапе (в горизонтальном положении), сокращение. При микрогравитации влияние симпатического отдела нервной системы ослабевает [Григорьев А.И., Егоров А. Д. 1997, 2002], что приводит к тому, что на Rz приходится менее интенсивное сокращение.

Известно, что систолическое сжатие приводит к уменьшению просвета внутримиокардиальных сосудов [Трубецкой А.В., 1984], следовательно, в ортостатическом положении в момент времени, на который приходится вершина зубца S, этот просвет меньше, чем в соответствующий момент в горизонтальном положении. Кроме того, за счет «недогрузки» объемом снижается потребность миокарда в кислороде и, следовательно, снижается коронарный кровоток. Из-за высокой электропроводности крови кровеносные и лимфатические сосуды являются своего рода электрическими шунтами, поэтому большее снижение просвета этих сосудов при большей силе или скорости сокращения приводит к более выраженному уменьшению эффекта электрического шунтирования в миокарде во второй половине комплекса QRS. Это, видимо, и обуславливает увеличение амплитуды зубца S без соответствующей динамики зубца R. При этом описанный выше механизм, не оказывает влияния на базовый импеданс грудной клетки, поэтому, в отличие от динамики амлитуды зубца S, динамика БИ к 20 минуте ортостаза по сравнению с первой значительно менее выражена, т.к. обусловлена только перераспределением жидкости в каудальном направлении. Сопоставляя выявленные закономерности с результатами экспериментов Е. Лепешкина [Лепешкин E., 1979] и J. Fleischhauer с соавторами [Fleischhauer J. et al., 1995], мы пришли к выводу, что при изменении электропроводности органов и тканей грудной клетки во время параболических полетов и постуральных проб значительное влияние на вольтаж QRS оказывает изменение внеклеточного электрического сопротивления в миокарде. При этом под внеклеточным сопротивлением мы понимаем электрическое сопротивление как интерстициальной жидкости, так и жидкостей в мелких интрамиокардиальных сосудах. Динамикой именно этого показателя, обусловленной соответствующими гемодинамическими сдвигами при перераспределении жидких сред организма, можно объяснить изменения комплекса QRS преимущественно во второй его половине. Влияние электропроводности других органов и тканей грудной клетки на вольтаж QRS одинаково во всех фазах сердечного цикла. Кроме того, необходимо отметить, что оно менее значимо, поскольку эти органы и ткани находятся на значительном расстоянии от кардиомиоцитов. Зависимость вольтажных показателей QRS от динамики конечно-диастолического размера левого желудочка также менее выражена. При микрогравитации, когда КДР увеличивается, соответствующее достоверное возрастание QRS (амплитуды зубца R в отведении X) наблюдалось только в 57% случаев.

При проведении длительной ортопробы с использованием системы ЭКГ-12 наибольшее увеличение амплитуды зубца S регистрировалось в отведениях v2 и v3, т. е. на передней поверхности грудной клетки на уровне IV межреберья на 2 см левее грудины (v2) и чуть левее и ниже (v3). Такая локализация зоны максимального увеличения вольтажа может быть обусловлена тем, что в этой зоне между электродами и поверхностью сердца нет легочной ткани, которая, как известно, плохо проводит электрический сигнал [Раш С., 1979]. Кроме того, именно в отведениях v2 и v3 зубец S наиболее выражен у большинства пациентов, и его вершина приходится на начало фазы изоволюмического сокращения. Перемещение электрода с2, который совместно с электродами на конечностях формирует отведение v2, на уровень III и V межреберий показало существенную зависимость изменений вольтажных показателей QRS от небольшого сдвига электродов в вертикальном направлении. Эта зависимость может быть причиной значительного разброса в степени выраженности динамики QRS у разных пациентов, поскольку ориентирами для локализации ЭКГ-электродов на поверхности грудной клетки являются ребра, грудина и ключица, а позиция сердца относительно них у разных пациентов может несколько отличаться.

Динамика вольтажных показателей QRS при проведении первой фазы процедуры плазмафереза

У всех 8 пациентов наблюдалось статистически значимое снижение амплитуды зубцов R и S (либо QS) в отведениях v2-v4. Наиболее выраженым было уменьшение амплитуды зубца Sv2 (Mm: 0.10.02 мВ, min-max: 0.02−0.16 мВ). Увеличение амплитуды зубцов комплекса QRS не было выявлено ни в одном случае. Достоверных изменений ЧСС выявлено не было.

Динамика вольтажных показателей QRS при проведении процедуры гемодиализа

У всех 14 пациентов были выявлены статистически значимые изменения вольтажных показателей QRS в отведениях v2-v3. У 4 из 14 не было достоверных изменений в отведениях от конечностей; у двоих — в отведениях v4-v6; у двоих — в отведении v1.

ЧСС возрастала с среднем на 122 удара в минуту.

Динамика вольтажных показателей QRS представлена в таблице 12. Отведения, в которых средние изменения по группе были не менее 0.2 мВ, обозначены серым цветом.

Таблица 12. Приращение вольтажных показателей QRS (в мВ) после процедуры гемодиализа.

Как видно из таблицы 12, наиболее типичным для вcех групп было увеличение вольтажа QRS в передних грудных отведениях (v1-v4). При этом в большинстве случаев возрастали потенциалы, соответствующие распространению доминирующего фронта возбуждения по поверхности сердца, обращенной как к передней стенке грудной клетки (QRS+ (зубец R)), так и к задней (QRS — (зубцы S или Q)). При этом в левых грудных отведениях (v5-v6) изменения QRS в среднем менее выражены.

В таблице 13 указано количество пациентов, у которых наблюдалось увеличение вольтажа QRS не менее чем на 0.2 мВ. Данные приведены в процентах от общего количества пациентов, имевших соответствующий зубец. Необходимо отметить, что более чем у 40% пациентов в отведениях v5 и v6 не было отрицательных зубцов ни на исходной ЭКГ, ни на ЭКГ после процедуры; кроме того, у 50% пациентов отсутствовал зубец R в отведении v1.

Как видно из таблицы 13, наиболее часто наблюдалась динамика вольтажа QRS в отведениях v2 и v3. При этом у 75% пациентов в отведении v2 возрастал как зубец R (QRS+), так и S (QRS-). В отведении v3 аналогичная картина отмечалась у 67% пациентов.

Таблица 13. Количество пациентов (в%), у которых после процедуры гемодиализа увеличивались вольтажные показатели QRS: QRS+ (зубец R) и QRS- (зубцы Q или S)

Таким образом, во время проведения процедуры гемодиализа регистрировалось значительное возрастание амплитуды QRS. Сходные изменения отмечались многими исследователями [Ishikawa K. et al., 1971; Madias J. E., 2003; Ojanen S., et al., 2002; Vitolo E., 1987]. Было показано, что увеличение вольтажа QRS наблюдается на фоне уменьшения размеров сердца и определяется динамикой внеклеточного электрического сопротивления. Однако в большинстве работ анализировались либо максимальный вектор QRS, либо показатель суммы амплитуд зубцов QRS во всех 12 отведениях. Такой подход не позволяет выделить ЭКГ-отведения, наиболее чувствительные к изменению электропроводности органов и тканей грудной клетки. O. Kinoshita с соавторами [Kinoshita O. et al., 1993] использовали ЭКГ-картирование (87 отведений) для определения регионов на поверхности грудной клетки, где динамика QRS после процедуры гемодиализа наиболее выражена. По их данным, в наибольшей степени возрастает вольтаж в передних отведениях. Кроме того, анализ изопотенциальных карт распространения возбуждения позволил авторам сделать вывод о том, что увеличение QRS после процедуры гемодиализа происходит вследствие изменения электропроводности органов и тканей и позиции сердца относительно электродов (уменьшение объема желудочков), а не вследствие изменения скорости распространения возбуждения по миокарду.

Перед нами стояла задача оценить влияние дегидратации организма на вольтажные показатели QRS в традиционной системе ЭКГ-12. Наиболее выражены изменения в передних грудных отведениях (v2-v4), что соответствует результатам O. Kinoshita с соавторами [Kinoshita O. et al., 1993]. Динамика вольтажа в этих отведениях наблюдается у 90% пациентов, амплитуда зубцов может увеличиваться более чем на 0.5 мВ. При этом, поскольку возрастают обе части QRS (положительная — зубец R и отрицательная — зубец S или Q), то это практически исключает влияние гипотетической ротации сердца. Различие в положении точки максимального увеличения вольтажа у пациентов в нашей выборке, видимо, обусловлено некоторыми различиями в позиции сердца относительно ЭКГ-электродов.

Динамика кардиоэлектрических потенциалов на поверхности тела после процедуры гемодиализа определяется балансом двух факторов: первый — уменьшение объема внеклеточной жидкости, что приводит к увеличению вольтажа ЭКГ, и второй — уменьшение размеров сердца (за счет снижения объема циркулирующей крови), что способствует снижению вольтажа. В передних грудных отведениях ЭКГ (v2-v4), где наиболее выражено возрастание амплитуды зубцов, видимо, доминирует первый фактор, а в левых боковых (v5-v6) его влияние в значительной степени нивелируется вторым фактором (табл.15−16). Чувствительность вольтажа QRS в левых боковых отведениях к изменению расстояния между сердцем и ЭКГ-электродами подтверждается исследованиями ряда авторов [Feldman T. et al., 1985, 1987 и др.]. Необходимо отметить, что, в отличие от параболических полетов и постуральных проб, увеличение вольтажных показателей QRS во время процедуры гемодиализа наблюдается в течение всего комплекса QRS. Это может свидетельствовать о том, что наиболее значимым в динамике QRS является увеличение внеклеточного электрического сопротивления органов и тканей грудной клетки, обусловленное значительным уменьшением в них количества внеклеточной жидкости вследствие ультрафильтрации. Во время процедуры гемодиализа из организма удаляется в среднем 2.5 литра жидкости, что существенно больше объема крови, перераспределяемого при параболических полетах и постуральных пробах (около 500 мл). Кроме того, гемодинамические реакции у пациентов в течение процедуры гемодиализа в силу относительно небольшой скорости ультрафильтрации (около 10 мл в минуту) и возможного сужения диапазона регуляции сердечно-сосудистой системы из-за длительного тяжелого заболевания могли быть менее выражены, по сравнению с реакциями обследуемых во время параболических полетов и постуральных проб.

Проведенное нами исследование динамики вольтажа QRS при снижении электрического сопротивления крови за счет частичной замены плазмы раствором Рингера во время первой фазы процедуры плазмафереза показало снижение амплитуды QRS, т. е. подтвердило прямую корреляцию между электрическим сопротивлением крови и вольтажом QRS, отмеченную ранее J. G. Heaf [Heaf J. G., 1985]. Однако механизм влияния белкового состава крови на ЭКГ может быть более сложным. Помимо снижения электрического сопротивления органов и тканей за счет увеличения электропроводности крови уменьшение онкотического давления крови способствует выходу жидкости из сосудистого русла, некоторому накоплению ее в тканях и возрастанию электропроводящих свойств тела, что в свою очередь приводит к снижению вольтажа QRS за счет электрического шунтирования. J. E. Madias [Madias J. E., 2002] считает этот фактор определяющим в динамике QRS на фоне изменения онкотического давления крови. К сходному выводу пришли J. Fleischhauer с соавторами [Fleischhauer J. et al., 1995] анализируя внеклеточную электрограм-му папилярной мышцы кролика при изменении онкотического давления в перфузирующем растворе. Необходимо отметить, что поскольку тело человека электрически неоднородно, то результирующее влияние на вольтаж ЭКГ в отведениях от конечностей, в передних отведениях и в боковых может быть различным. По нашим данным наиболее значимые изменения в передних отведениях ЭКГ-12.

Таким образом, результаты исследования показали, что.

• 1) при удалении биологических жидкостей из органов и тканей грудной клетки, независимо от причин, его вызвавших (изменение величины или направления вектора земной гравитации относительно длинной оси тела человека, дегидратация организма) увеличиваются вольтажные показатели QRS на передней поверхности грудной клетки на 40−65 мс от начала деполяризации желудочков;
• 2) при увеличении количества биологических жидкостей в органах и тканях грудной клетки при микрогравитации, а также при увеличении электропроводности тела (в том числе органов и тканей грудной клетки) при частичной замене плазмы крови раствором Рингера вольтажные показатели QRS на передней поверхности грудной клетки на 40−65 мс от начала деполяризации желудочков снижаются.

По нашему мнению основным механизмом, ответственным за указанные закономерности является изменение внеклеточного сопротивления как в миокарде (за счет соответствующего увеличения или снижения сократимости в фазу изоволюмического сокращения), так и других органах и тканях грудной клетки. Таким образом, если на начальном этапе распространения возбуждения по миокарду характеристики распределенного источника тока зависят от времени только за счет изменения во времени потенциала действия миокардиальных клеток, то начиная с 40−60 мс после начала возбуждения желудочков они оказываются зависимыми от времени еще и за счет начинающегося сокращения уже деполяризованных клеток. Ситуация еще более усложняется тем, что при некоторых физиологических и патологических состояниях меняется давление наполнения предсердий, скорость расслабления, сила и скорость сокращения желудочков. Первое приводит к смещению во времени начала фазы изоволюмического сокращения, а второе — к изменению способности миокарда выдавливать биологические жидкости из сердечной стенки. Таким образом, меняется зависимость от времени электропроводящих свойств самого миокарда. Кроме того, при спазме коронарных артерий меняется внеклеточная электропроводность в зоне ишемии вследствие уменьшения притока крови, что происходит наряду со снижением амплитудных и скоростных характеристик потенциала действия, обусловленных изменением трансмембранных ионных токов, и может давать свой вклад в парадоксальное увеличение амплитуды зубца R на ЭКГ в течение экспериментальной ишемии [David D. et al., 1981] и при проведении нагрузочных проб у пациентов c ишемической болезнью сердца [Pilhall M., 1993, Аронов Д. М., Лупанов В. П., 2003].

Зависимость вольтажных показателей QRS от размеров тела обследованных

В таблице 14 представлены статистические характеристики (чувствительность (Ч) и специфичность (С)) использованных критериев ГЛЖ. Каждая строка таблицы соответствует одной из методик определения ГЛЖ по данным ЭхоКГ, а каждый столбец — одному из ЭКГ-критериев ГЛЖ.

Таблица 14. Статистические характеристики (чувствительность (Ч) и специфичность (С)) использованных ЭКГ-критериев ГЛЖ в подгруппах пациентов с различным индексом массы тела.

Выявление ГЛЖ по данным ЭКГ в зависимости от способа индексации ММЛЖ Как видно из таблицы, для пациентов с нормальным весом тела (ИМТ<25) способ индексации практически не имеет значения, поскольку величины в столбце «Кол-во пац-ов с ГЛЖ (в %)» сходные. Однако во всех подгруппах с ИМТ более 25 при индексации на ППТ ГЛЖ определяется у меньшего количества пациентов, чем при других видах индексации. Это обусловлено увеличением площади поверхности тела в этих случаях. При этом использование индексации на рост, рост в степени 2.7 или на ППТ идеальной фигуры позволяет выявлять ГЛЖ практически в одних и тех же случаях.

Сходство ИММЛЖ при использовании индексации на рост и на площадь поверхности тела идеальной фигуры обусловлено тем, что величина площади поверхности идеальной фигуры отличается от соответствующего роста не более чем на 0.07 у женщин и на 0.25 — у мужчин. У женщин при росте 1.6 м эти величины совпадают.

Для того, чтобы доказать эквивалентность использования ППТ идеальной фигуры и рост^2.7 (при соответствующих пороговых значениях) для индексации ММЛЖ, мы проанализировали данные The Metropolitan Life Insurance Company, приведенные G. de Simone с соавторами [Simone G. et al., 1992], и определили, что величина роста в степени 2.7 связана с величиной площади поверхности тела идеальной фигуры следующими линейными соотношениями:

для мужчин: ППТ идеал = 0.197*рост^2.7+0.95,для женщин: ППТ идеал = 0.216*рост^2.7+0.83.

Среднеквадратичная ошибка составила для мужчин 7.26*10^-3, для женщин 6.706*10^-3.

Информативность ЭКГ-критериев Эффективность ЭКГ-диагностики также существенно зависит от ИМТ. С увеличением избыточного веса чувствительность всех ЭКГ-критериев падает. Это характерно для всех способов индексации ММЛЖ (табл.14). В подгруппах с нормальным весом наибольшей чувствительностью и специфичностью обладает критерий Cornell Product (37−45% и 91−100%), однако в подгруппах с избыточным весом специфичность этого показателя существенно снижается (до 78%). Наилучшим для этих подгрупп является критерий Cornell voltage.

Новые критерии ГЛЖ Поскольку возможными причинами низкой чувствительности электрокардиографической диагностики ГЛЖ являются, во-первых, наличие единых ЭКГ-показателей для мужчин и женщин, которые используются в этих группах с различными пороговыми значениями, и, во-вторых, использование одних и тех же критериев для пациентов с нормальной и избыточной массой тела, то мы в рамках данного этапа исследования поставили задачу разработать способ диагностики, основанный на использовании разных ЭКГ-показателей для выявления ГЛЖ у мужчин и женщин. При этом определение этих показателей и их пороговых значений осуществлялось на основании анализа базы данных ЭКГ пациентов с избыточной массой тела. Степень ротации и смещения сердца, обусловленная изменением положения диафрагмы вследствие наличия избыточного веса и ожирения, различны при типах ожирения, характерных для мужчин и для женщин. Это неизбежно влияет на динамику вольтажных показателей ЭКГ при развитии ГЛЖ. Кроме того, у женщин с избыточным весом вольтажные показатели в отведении v3 сильно варьируют вследствие проблем с локализацией электрода с3, базового для формирования отведения v3, поскольку расположение его в позиции, определяемой системой ЭКГ-12, на груди приводит к существенному снижению вольтажа из-за высокой электропроводности расположенной под ним молочной железы, а смещение ниже или вправо приводит в некоторых случаях к существенной переоценке соответствующих вольтажных показателей ГЛЖ.

Все используемые в клинической практике ЭКГ-критерии ГЛЖ обладают высокой специфичностью (не менее 95%), поэтому были рассмотрены как наиболее перспективные те показатели, которые позволяли получить наибольшую чувствительность при 95% специфичности, а при переходе к 100% специфичности она снижалась не более чем на 15%. Для групп мужчин и женщин наиболее значимыми оказались различные ЭКГ-показатели. Для мужчин это Sv4>1,1мВ (чувствительность 34%) и RavL+Sv3>2,3 мВ (чувствительность 32%), а для женщин — RavL>0,8 мВ (чувствительность 56%) и RI+SIII>1,5 мВ (чувствительность 56%). Использование одного из двух показателей повышает чувствительность метода до 39% (при специфичности 93%) у мужчин и до 58% (при специфичности 90%) у женщин.

Таким образом, настоящее исследование еще раз продемонстрировало значимость влияния биофизических экстракардиальных факторов на диагностическую информативность электрокардиографии. В частности, наличие значительных слоев жировой ткани, имеющих большое электрическое сопротивление (2500 Ом/см), уменьшает суммарный ток, текущий к поверхности тела, что диагностически значимо снижает амплитуду QRS. Как и при проведении процедуры гемодиализа изменения характерны для всего комплекса QRS, поэтому указанное уменьшение вольтажных показателей у пациентов с избыточным весом снижает чувствительность всех основных ЭКГ-критериев ГЛЖ. Использование предложенных в рамках данного исследования новых ЭКГ-критериев ГЛЖ, разработанных специально для лиц с избыточной массой тела, позволяет существенно увеличить информативность ЭКГ-обследования. Необходимо отметить, что диагностика ГЛЖ у этой категории лиц дополнительно осложнена тем, что выявление гипертрофии миокарда левого желудочка по данным ЭхоКГ (методики, традиционно используемой для верификации ГЛЖ при определении информативности ЭКГ-критериев) существенно зависит от способа индексации ММЛЖ на размеры тела. При традиционно используемой индексации на ППТ заключение о наличии гипертрофии миокарда у пациентов с избыточным весом тела делается при больших значениях ММЛЖ (большей степени гипертрофии), чем у пациентов с нормальным весом. Это обуславливает более высокую чувствительность ЭКГ-критериев ГЛЖ при такой индексации и камуфлирует значимость снижения вольтажных показателей QRS.

Влияние экстракардиальных факторов на амплитуду QRS необходимо учитывать и при анализе динамики ГЛЖ на фоне антигипертензивной терапии. Например, при использовании диуретиков уменьшение количества жидкости в организме вызывает снижение объема циркулирующей крови, что приводит, во-первых, к уменьшению КДР и расчетной ММЛЖ, и во вторых, к уменьшению веса и ППТ, а, значит, к увеличению ИММЛЖ=ММЛЖ/ППТ. При этом динамика ИММЛЖ определяется балансом этих двух факторов. R. Devereux приводит данные, когда наблюдалось увеличение ИММЛЖ на 10% через 2 часа после приема диуретика. Как показало проведенное исследование, возрастание вольтажных показателей QRS при дегидратации наиболее выражено в отведениях на передней поверхности грудной клетки, которые используются в большинстве диагностических критериев, т. е. на фоне снижения КДР наблюдается увеличение ЭКГ-показателей ГЛЖ.

Заключение

В условиях, при которых одновременно меняются размеры, кровоснабжение и электропроводность органов грудной клетки, практически невозможно дифференцировать ЭКГ-изменения, вызванные каждым из этих факторов. Однако анализ ЭКГ во время параболических полетов и постуральных проб, когда перераспределение крови происходит в течение нескольких секунд и поэтому не сопровождается значимыми метаболическими сдвигами, позволяет выделить те изменения ЭКГ, которые обусловлены только биофизическими факторами — изменением электропроводности органов и тканей и расстояния от эпикарда до электродов. При этом доминирующим является изменение внеклеточного электрического сопротивления органов и тканей грудной клетки, которое зависит от объема биологических жидкостей как в грудной клетке в целом, так и в сердечной стенке, а также от электрических свойств крови. Данные, полученные при дегидратации организма подтверждют этот вывод. В связи с этим, результаты проведенного исследования позволяют существенно увеличить информативность электрокардиографического исследования в условиях, вызывающих изменения электропроводности органов и тканей грудной клетки вследствие изменения параметров центральной гемодинамики и общего количества жидкости в организме. Это прежде всего различные функциональные пробы. Выработанная целостная концепция влияния биофизических факторов на вольтажные показатели QRS позволяет снять те противоречия, которые имеются в научной литературе по поводу динамических изменений амплитуды зубцов при нагрузочных тестах и объяснить регистрируемое некоторыми исследователями увеличение амплитуды R у больных ИБС изменением внеклеточной проводимости в миокарде вследствие перераспределения жидких сред и гемодинамических сдвигов, а также объяснить увеличение амплитудных показателей QRS у больных с ГЛЖ на фоне снижения скорости распространения возбуждения по миокарду и снижения скорости нарастания потенциала действия гипертрофированных кардиомиоцитов. Разработанные подходы к анализу влияния биофизических факторов на вольтажные показатели QRS могут быть положены в основу рекомендаций, учитывающих влияние изменения параметров центральной гемодинамики при анализе ЭКГ в реальных клинических условиях: при проведении функциональных проб и на фоне антигипертензивной терапии, а также в условиях переменной гравитации и космического полета.

Часть работы, посвященная способам индексации ММЛЖ, составила отдельное исследование. Включение его в данную работу обусловлено необходимостью обосновать значимость влияния размеров тела на используемые в клинических исследованиях диагностические ЭКГ-критерии, которые основаны на вольтажных показателях QRS. У пациентов с избыточной массой тела снижается вольтаж QRS, что приводит к снижению чувствительности ЭКГ-критериев гипертрофии миокарда левого желудочка. При верификации ЭКГ-заключения данными ЭхоКГ использование традиционной индексации ММЛЖ также приводит к недооценке ГЛЖ у этих пациентов, что маскирует снижение чувствительности ЭКГ-критериев. Сопоставление с заключениями ЭхоКГ, сделанными при использовании способов индексации, более адекватных при наличии избыточного веса, позволяет акцентировать внимание специалистов на необходимости учитывать влияние биофизических факторов как в клинических и научных исследованиях, так и при создании новых критериев для ЭКГ-диагностики.

ВЫВОДЫ

• 1. Изменение количества биологических жидкостей в органах и тканях грудной клетки (изменение величины вектора гравитации последовательно от 1g до 1.8g и 0.02g, изменение направления относительно длинной оси тела человека при пассивной ортопробе, дегидратация организма за счет ультрафильтрации 0.7−3.5 л) приводит к значительному (18−25%) изменению вольтажных показателей QRS. При уменьшении количества биологических жидкостей в органах и тканях грудной клетки вольтажные показатели QRS возрастают, при увеличении — снижаются.
• 2. Наиболее выражены изменения в отведениях на передней поверхности грудной клетки на 40−60 мс от начала QRS, что приходится на возбуждение задних и задне-базальных отделов миокарда левого желудочка и соответствует началу изоволюмического сокращения.
• 3. Основным механизмом, обуславливающим изменение вольтажных показателей QRS при изменении объема биологических жидкостей в грудной клетке, является изменение внеклеточного электрического сопротивления, как в миокарде, так и в окружающих сердце тканях. Влияние размеров сердца, которое традиционно считается диагностически наиболее значимым, менее выражено.
• 4. Снижение вольтажных показателей QRS у пациентов с избыточным весом тела, обусловленное высоким удельными сопротивлением подкожного и эпикардиального жировых слоев, приводит к значительной недооценке гипертрофии миокарда у этих пациентов при использовании традиционных ЭКГ-критериев ГЛЖ.
• 5. ЭКГ-критерии ГЛЖ, разработанные с учетом выработанной концепции влияния изменения электропроводности органов и тканей грудной клетки на кардиоэлектрические потенциалы на поверхности тела, позволяют существенно увеличить информативность ЭКГ-диагностики ГЛЖ у лиц с избыточной массой тела и ожирением.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

• 1. Салтыкова М. М., Рябыкина Г. В. Диагностические признаки гипертрофии левого желудочка по данным прекордиального картирования // Компьютерная электрокардиография на рубеже столетий. — Москва, 1999. — С.263.
• 2. Салтыкова М. М. Анализ и классификация физиологических данных с использованием локальной оценки плотности распределения (на примере ЭКГ данных) // Физиология человека. — 1999. — Т.25, № 2. — С.133−139.
• 3. Vaпda P., Capderou A., Bailliart O., Atkov O., Saltykova M., Sakhnova T., Desormes I., Maule J., Techoueyres P., Lachaud J. L. Continuous tridimensional vectocardiography and Decarto analysis in humans during parabolic flights with and without LBNP // 47^th International Congress of Aviation and Space Medecine: сб. науч. тр. — Budapest, 1999. — P.54.
• 4. Атьков О. Ю., Салтыкова М. М. Capderou A., Сахнова Т. А., Vaida P., Блинова Е. В., Титомир Л. И. Трунов В.Г., Bailliart O., Desormes I. ВКГ изменения в условиях переменной гравитации IV Международная научно-практическая конференция «Пилотируемые полеты в космос». — Моск. обл. Звездный городок, 2000. — С.295−297.
• 5. Atkov O., Saltykova M. M., Vaida P., Cholley B., Sakhnova T., Capderou A., Titomir L., Trunov V., Blinova E., Baillart O., Desormes I. Noninvasive examination of cardiovascular system during parabolic flight // 13^th «Humans in space» Symposium. — Santorini, Greece, 2000. — P.34.
• 6. Салтыкова М., Капдеру А., Вайда П., Сахнова Т. А., Блинова Е. В., Чермак М., Атьков О. Ю. Изменение вольтажных показателей ЭКГ в условиях полета по параболе Кеплера // Российский национальный конгресс кардиологов. Кардиология: эффективность и безопасность диагностики и лечения: сб. науч. тр. — Москва, 2001. — C.332.
• 7. Атьков О. Ю., Капдеру А., Салтыкова М. М., Гусаков В. А., Коновалов Г. А., Воронин Л. И., Каспранский Р. Р., Моргун В. В., Чермак M. и Вайда П. Изменение вольтажных показателей ЭКГ (QRS) как следствие перераспределения жидких сред организма в условиях переменной гравитации // XII конференции по космической биологии и авиакосмической медицине: сб. науч. тр. — Москва, 2002. — C.30−31.
• 8. Vaida P., Салтыкова М. М., Capderou A., Гусаков В. А., Коновалов Г. А., Воронин Л. И., Каспранский Р. Р., Моргун В. В., Степанов С. В., Baillart О., Сахнова Т. А., Соболев А. В., Блинова Е. В., Кожемякина Е. Ш., Хеймец Г. И., Атьков О. Ю. Деятельность сердца при остром изменении гравитации // Российский национальный конгресс кардиологов «От исследований к клинической практике»: сб. науч. тр. — Санкт-Петербург, 2002. — C.486.
• 9. Saltykova M., Capderou A., Atkov O., Gusakov V., Konovalov G., Voronin L., Kaspranskiy R., Morgun V., Bailliart O., Cermack M., Vaida P. Variation of intrathoracic amount of blood as a reason of ECG voltage changes // Ann Noninvas Electrocardiol (A. N. E.). — 2003. — V.8. — Р.321−332.
• 10. Салтыкова М. М., Гусаков В. А., Алоев Р. С., Хеймец Г. И., Коновалов Г. А., Воронин Л. И., Каспранский Р. Р., Моргун В. В., Capderou A., Атьков О. Ю., Vaida P. Сравнительный анализ адаптивных реакций тренированных и нетренированных лиц при проведении постуральных проб // V Международная научно-практическая конференция «Пилотируемые полеты в космос»: сб. науч. тр. — Моск. обл. Звездный городок, 2003. — C.315−316.
• 11. Салтыкова М. М., Capderou A., Гусаков В. А., Коновалов Г. А., Каспранский Р. Р., Воронин Л. И., Моргун В. В., Атьков О. Ю. и Vaida P. Изменения сердечного ритма при микрогравитации во время параболических полетов у тренированных и нетренированных лиц // Российская конференция с международным участием «Организм и окружающая среда: адаптация к экстремальным условиям»: сб. науч. тр. — Москва, 2003. — C.305−306.
• 12. Saltykova M., Capderou A., Atkov O. Gusakov V., Bailliart O., Konovalov G., Kataev Yu., Voronin L., Kaspranskiy R., Morgun V., Vaida P. ECG Voltage Modifications as Response to Gravity Changes.25^th Annual International Gravitational Physiology Meeting, Abstracts. Moscow, Russia, June 6−11, 2004.
• 13. Saltykova M., Capderou A., Atkov O. ECG Voltage Modifications as Response to Gravity Changes // J Gravit Physiol. — 2004. — V.11. — P. P87-P88.
• 14. Салтыкова М. М. Рябыкина Г. В., Рогоза А. Н. Вариабельность вольтажных показателей ГЛЖ на коротких временных интервалах у больных артериальной гипертонией. Российский национальный конгресс кардиологов «Российская кардиология: от центра к регионам» — Томск, 2004. Материалы конгресса. Приложение к журналу «Кардиоваскулярная терапия и профилактика», 2004. — Т.3, N 4. — С.432.
• 15. Салтыкова М. М., Рогоза А. Н. Динамика вольтажа QRS и размеры сердца. // Вестник аритмологии. — 2005. — N 39. С.66−70.
• 16. Салтыкова М. М. Елисеев А.О., Заруба А. Ю., Рогоза А. Н., Кухарчук В. В. Динамика вольтажных показателей QRS при проведении процедуры плазмафереза. // Российский национальный конгресс кардиологов. Перспективы Российской Кардиологии. Материалы конгресса, Приложение к журналу «Кардиоваскулярная терапия и профилактика», 2005. — Т.4, N 4. — С.283.
• 17. Салтыкова М. М., Рябыкина Г. В., Лазарева Н. В., Дмитриев В. А., Ощепкова Е. В., Рогоза А. Н. Влияние избыточного веса на эффективность электрокардиографической диагностики ГЛЖ // Российский национальный конгресс кардиологов. Перспективы Российской Кардиологии. Материалы конгресса. Приложение к журналу «Кардиоваскулярная терапия и профилактика». — 2005. — Т.4, N 4. — C.283.
• 18. Салтыкова М. М., Атьков О. Ю., Capderou A. и др. Динамика вольтажа ЭКГ в условиях переменной гравитации // Авиакосм и эколог медицина. — 2006. — Т.40, № 1. — С.36−41.
• 19. Салтыкова М. М., Рогоза А. Н., Ощепкова Е. В. и др. Проблема индексирования массы миокарда левого желудочка у пациентов с избыточным весом // Тер. архив. — 2006. — Т.78, N 9. — С.92−95.
• 20. Салтыкова М. М., Рябыкина Г. В., Ощепкова Е. В. и др. Электрокардиографическая диагностика гипертрофии миокарда левого желудочка у пациентов с артериальной гипертонией и избыточным весом // Тер. архив. — 2006. — Т.78, N 12. — С 40−45.
• 21. Салтыкова М. М. Capderou А., Атьков О. Ю., Vaida P. Зависимость динамики вольтажных показателей ЭКГ в условиях переменной гравитации от используемой системы отведений (ЭКГ-12 и система Франка) // XIII конференция по космической биологии и авиакосмической медицине: сб. науч. тр. — Москва, 2006. — С.266−267.
• 22. Салтыкова М. М., Хеймец Г. И., Певзнер А. В. и др. Динамика вольтажных показателей QRS при изменении положения тела // Кардиол вестник. — 2007. — Т.2 (14), № 1. — С.32−36.
• 23. Салтыкова М. М., Атьков О. Ю., Карлин Е. К. и др. Увеличение вольтажных показателей QRS при дегидратации организма // Тер. архив. — 2007. — Т.79, № 4. — С.18−23.
• 24. Саидова М. А., Сергакова Л. М., Д. М. Атауллаханова, Ботвина Ю. В., Салтыкова М. М. Современные эхокардиографические подходы к оценке гипертрофии миокарда и структурного состояния левого желудочка у больных артериальной гипертонией. Методическое пособие для врачей. — Москва, 2007, 28 с.
• 25. Салтыкова М. М., Рябыкина Г. В.,. Атауллаханова Д. М, Лазарева Н. В., Саидова М. А., Ощепкова Е. В., Рогоза А. Н. Проблема диагностики ГЛЖ у пациентов с артериальной гипертонией и избыточной массой тела Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции «Технологии функциональной диагностики в современной клинической практике», Москва, 2007. — С.82−83.
• 26. Салтыкова М. М., Муромцева Г. А., Баум О. В. Рябыкина Г. В., Лазарева Н. В., Атауллаханова Д. М., Попов Л. А., Волошин В. И., Шальнова С. А., Ощепкова Е. В., Рогоза А. Н. Влияние пола на информативность различных ЭКГ-критериев ГЛЖ у больных с избыточной массой тела // Кардиология. — 2008. — T.48. — № 5. — С.23−26.
• 27. Салтыкова М. М. Современные модели электрической активности сердца и их значение в электрокардиографической диагностике // Вестник новых медицинских технологий (ВНМТ). — 2008. — Т.15, № 2. — С.70−73.

Список сокращений

АГ — артериальная гипертензия;

БИ — базовый импеданс;

ГД — гемодиализ;

ГЛЖ — гипертрофия миокарда левого желудочка;

ДАД — диастолическое артериальное давление;

дОП — длительная ортостатическая проба;

ИММЛЖ — индексированная масса миокарда левого желудочка;

ИМТ — индекс массы тела;

КДР — конечно-диастолический размер;

кОП — короткая ортостатическая проба;

КСР — конечно-систолический размер;

ЛЖ — левый желудочек;

ММЛЖ — масса миокарда левого желудочка;

ОДНТ — отрицательное давление вокруг нижней части тела;

ПА — плазмаферез;

ПП — параболические полеты;

ППТ — площадь поверхности тела;

ППТидеал — площадь поверхности тела идеальной фигуры соответствующего роста;

РТ — размеры тела;

САД — систолическое артериальное давление;

ТЗСЛЖ — толщина задней стенки левого желудочка;

ТМЖП — толщина межжелудочковой перегородки;

ЭКГ-12 — традиционная система регистрации ЭКГ в 12 отведениях или электрокардиограмма, зарегистрированная в этой системе;

ЭхоКГ — эхокардиография;

Sv1 — зубец S в отведении v1;

Rz — зубец R в отведении Z;

• 1g — нормальный уровень гравитации;
• 2g — гипергравитация;
• 0g — микрогравитация.

Crn_V — корнельский вольтажный ЭКГ-критерий ГЛЖ;

Crn_P — корнельский ЭКГ-критерий произведения вольтажа и длительности QRS;

S_L — ЭКГ-критерий ГЛЖ Соколова-Лайона;